自由曲面折反式头盔显示光学系统设计OA
为满足机载场景下的应用需求,针对高性能头盔显示系统追求大视场、大出瞳直径与轻量化结构之间的设计矛盾,选用对侧倾斜投影结构,设计了一种面罩呈流线型的自由曲面折反式光学系统。先采用倒追光线的设计方式与逐步替代的渐进式优化策略,对中继透镜组和自由曲面的面型进行优化以校正系统像散、畸变和慧差;再将中继透镜组镜片数量缩减至5片并同轴放置,降低系统结构与装配的复杂度。设计得到的光学系统对角视场为50°,出瞳直径为11 mm,出瞳距为40 mm,各视场MTF在30 lp/mm时均大于0.46,单目光机仅重84.5 g。公差分析显示,在常规加工精度下,全视场MTF及畸变控制均表现出较低的敏感度,验证了设计的工程可行性。样机实验结果表明,该系统透射与投影光路成像清晰,为紧凑型、易装调的机载头盔显示系统提供了一种高稳定性的解决方案。
张义民;曾伟明;迟英昊;王芙;王世勇;丁学专
中国科学院上海技术物理研究所,上海200083 中国科学院大学,北京100049中国航空无线电电子研究所,上海200233 航空电子综合与体系集成全国重点实验室,上海200233中国科学院大学,北京100049中国科学院上海技术物理研究所,上海200083 中国科学院大学,北京100049中国科学院上海技术物理研究所,上海200083 中国科学院大学,北京100049合肥工业大学仪器科学与光电工程学院,安徽合肥230009
数理科学
光学设计自由曲面头盔显示光学系统折/反射式系统大出瞳直径
《光学精密工程》 2026 (13)
P.1969-1980,12
国家重点研发计划资助项目(No.2024YFB3614405)。
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