基于人眼视敏度的折、反/衍混合式光学系统设计
摘要
虚拟现实设备在使用中经常因佩戴者头部晃动导致眼瞳偏移，即眼瞳不再与光学系统的出瞳匹配，从而产生成像质量下降的问题。针对该问题，设计兼具大眼瞳空间、大视场、小体积与高分辨率的折、反/衍混合式光学系统。通过引入单层衍射光学元件（SLDOE），解决了大视场大眼瞳空间全塑料透镜系统的色差校正难题，尤其是眼瞳偏移导致的垂轴色差剧增问题。该系统在96°的大视场角、6 mm×6 mm矩形的眼瞳偏移范围内（考虑垂轴偏移后等效出瞳大小为10 mm）实现高质量成像，优化后系统的轴向色差整体降低49.104%，垂轴色差的最大值为11.705 μm，小于一个像素大小（12 μm），对比优化前减小35.88%。为了减小SLDOE衍射效率对系统成像质量的影响，建立人眼视敏度-衍射效率评价模型（ESDE）并提出基于ESDE的SLDOE设计方法，该系统中SLDOE的优化设计实例在应用场景下的平均衍射效率达到90.31%。
引用本文（GB/T 7714）
李晨霄 Li Chenxiao, 赵渊明 Zhao Yuanming, 张禹 Zhang Yu, 等. 基于人眼视敏度的折、反/衍混合式光学系统设计[J]. Acta Optica Sinica, 2025.
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