全景三维头盔显示系统：大视场、低畸变设计与光学优化

本文主要探讨了全景三维立体头盔显示光学系统的设计，以满足头盔显示器（HMD）在大视场（Field of View, FOV）、小畸变、高分辨率以及轻量化方面的需求。系统设计的关键在于采用4×3阵列布局的12组具有相同33°×24°视角的高质量目镜光学系统，通过拼接方式构建单眼视光学系统，从而实现大视野的设计目标。设计过程中，考虑到了二元衍射面和非球面校正目镜光学系统的初级和高级单色像差以及色差校正，以提高成像质量。 系统的核心技术包括利用有机光发射二极管（OLED）微显示器作为图像源，结果显示，单眼目视光学系统的水平视场FOV可达120°，垂直视场FOV为60°，而角分辨率高达43像素/度。此外，传递函数在45 lp/mm处的轴向FOV超过0.68，周边FOV则超过0.45，系统畸变控制在0.2%以下，确保了图像的清晰度和稳定性。对于双目视场，系统达到了160°×60°，双目视场重叠区域为80°×60°，使得用户在使用时能获得更广阔的视觉体验。整个系统的重量约为91.2克，体现了轻量化设计的优势，同时保持了较低的成本。 该设计充分考虑了头盔显示光学系统的成像性能，兼顾了用户体验和设备性能，对于虚拟现实和增强现实应用具有重要意义。光学设计、头盔显示器技术、二元光学和非球面设计等关键技术在这篇文章中得到了深入的应用和优化，为未来头戴式显示设备的发展提供了有价值的参考。