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2017-12-16 14:49 |
虛擬現(xiàn)實眼鏡光學組件的設計與分析
摘要：針對虛擬現(xiàn)實眼鏡的光學鏡片直徑以及出瞳距離對視場角的敏感性做了分析,選擇了最優(yōu)的鏡片直徑和出瞳距離,采用Zemax軟件設計了相應的球面和非球面鏡片。對二者的彌散斑和軸外相差進行了對比,發(fā)現(xiàn)非球面鏡片可以顯著提高鏡片的成像效果,并應用軟件消除了由鏡片導致的畸變。設計的非球面鏡片視場大、畸變小,達到了預期的效果。 ldi'@^
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關鍵詞：非球面鏡片虛擬現(xiàn)實眼鏡視場角 J/R=O>
Analysis and design of the virtual reality head-mounted display lens 2-]gHAw%
LI Zheng1, LAI Ying2, CAO Jiayong1 UiaY0 .D
Abstract: The angle of view of virtual reality head-mounted display is analyzed, optimizing the diameter of the lens and the distance of exit pupil. The spherical and non-spherical lens are designed and their disc of confusion and off-axis aberration is compared by using Zemax. The conclusion is that the non-spherical lens can improve the image significantly. Distortion resulted from the lens is corrected by the software. Non-spherical lens have little distortion and large viewing angle, which can satisfy our needs. 3D;\V&([
Key words: non-spherical lensvirtual reality head-mounted displayangle of view ]rC6fNhQ
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引言 c?>Q!sC
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與目前被廣泛關注的 Google Glass 不同,虛擬現(xiàn)實眼鏡是一款虛擬現(xiàn)實的頭戴式顯示器,帶上它之后,使用者將看到的是另一個虛擬的世界,并且通過雙眼視差,使用者會有很強的立體感。此外,由于虛擬眼鏡當中配有陀螺儀、加速計等慣性傳感器,可以實時的感知使用者頭部的位置,并對應調整顯示畫面的視角,使得用戶仿佛完全融入到了這個虛擬世界當中。 }c%QF
頭戴顯示器的光學系統(tǒng)包括以下幾類:類似Google Class的通過光學系統(tǒng)可以實現(xiàn)增強現(xiàn)實[1]; 類似Sony HMZ-T3的光學系統(tǒng),采用光學鏡片組,實現(xiàn)畸變矯正、色差處理等[2]; 類似Oculus Rift的光學系統(tǒng),每個眼前只有一個光學目鏡,圖形的畸變矯正、色差處理等部分交給圖形處理軟件完成[3],這一類系統(tǒng),結構簡單,視場角度大,價格低廉,迅速引起了關注。 i&{8a3B
雖然目鏡的視場角公式早已經存在,但是具體應用中,出瞳距離設計多少,視場角對目鏡直徑的敏感性等,卻很少有分析。本文針對單個鏡片的光學系統(tǒng),分析了鏡片大小以及出瞳距離對視場角的影響。然后,根據(jù)選定的視場角和鏡片直徑,采用Zemax軟件,設計了球面鏡片和非球面鏡片,并對他們的成像效果進行了對比,發(fā)現(xiàn)采用非球面透鏡可以大大的降低彌散斑和軸外像差的大小。 M P;7 u%
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看看啊