基于平板波導(dǎo)的頭盔顯示技術(shù)研究.pdf

1、隨著信息社會(huì)日新月異的發(fā)展，頭盔顯示技術(shù)已在諸多領(lǐng)域展示出巨大的應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展?jié)摿?。其中，穿透式頭盔顯示一直以來都是頭盔顯示技術(shù)研究的重點(diǎn)?；谧o(hù)目鏡成像是目前主流的穿透式頭盔顯示技術(shù)，但是其光學(xué)系統(tǒng)笨重且占據(jù)著頭盔內(nèi)大量空間。為了適應(yīng)頭盔顯示器輕型化、小型化的發(fā)展趨勢和要求，技術(shù)界提出了采用全息平板波導(dǎo)和半透膜平板波導(dǎo)進(jìn)行顯示的新方法。由于相關(guān)技術(shù)不成熟，全息平板波導(dǎo)顯示目前只能實(shí)現(xiàn)單色、低分辨率顯示輸出；半透膜平板波導(dǎo)顯示雖然能夠?qū)?/p>

2、現(xiàn)彩色顯示，但是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)會(huì)造成嚴(yán)重的鬼像問題。
　　 文中針對(duì)全息波導(dǎo)顯示的相關(guān)技術(shù)及原理進(jìn)行深入分析和研究。首先，分析了全息光柵空間頻率、視場、波長、波導(dǎo)尺寸等參數(shù)之間的關(guān)系。然后，從出瞳直徑、出瞳距離、工作距離、調(diào)制傳遞函數(shù)、點(diǎn)列圖、場曲和畸變等入手，進(jìn)行了光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。最后，設(shè)計(jì)完成了一套采用640nm和532nm半導(dǎo)體激光器作為光源的全息頭盔顯示系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)20.2°水平視場和15.2°垂直視場大窗口顯示，

3、窗口中心區(qū)域的鏡目距大于25mm。由于實(shí)驗(yàn)條件不足，文中針對(duì)上述的理論分析進(jìn)行了部分實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　 通過計(jì)算分析，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的半透膜平板波導(dǎo)顯示存在嚴(yán)重的鬼像問題。本文就該問題提出了改進(jìn)方案，設(shè)計(jì)了一套三層波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的半透膜平板波導(dǎo)顯示系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)16°水平視場和12°垂直視場大窗口顯示。根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)，搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。由于合理的半透膜反射率的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了背景環(huán)境的高透過率以及顯示色彩的一致性。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明這