PDMS基柔性近眼显示波导光学系统设计

作者：焦新光; 梁海锋^*; 蔡长龙; 张颖莉; 张袆袆; 罗朝

来源：光学技术, 2022, 48(01): 1-7.

DOI：10.13741/j.cnki.11-1879/o4.2022.01.002

• 近眼显示
• 光学设计
• PDMS
• 自由曲面

针对近眼显示系统视场小、体积笨重、柔性差、量产性差等问题,文章采用在系统中加入自由曲面和聚二甲基硅氧烷(PDMS)基的设计方法。论述了柔性近眼显示光学系统的设计要求和工作原理,进行初始结构建立;分析了系统杂散光产生的原因,进行杂散光抑制设计;采用XY多项式自由曲面替换传统非球面,进行系统像差校正;采用柱面波导模拟波导弯曲,进行柔性波导弯曲优化分析,设计出一款兼备柔性弯曲能力、大视场和高成像质量的近眼显示光学系统。设计的近眼显示系统工作波段为400～700nm,出瞳直径为8mm,视场角为30°,厚度为1.5mm。在截止频率71lp/mm处,全视场的调制传递函数值均大于0.1,畸变小于5%,在波导变形弯曲半径大于500mm情况下,全视场的调制传递函数值在截止频率15lp/mm处均大于0.1,系统重量约为22.8g。设计结果表明实现了近眼显示光学系统小型化、轻量化和柔性化,可应用于新一代的头盔显示系统中。

• 单位
  西安工业大学