1 长春理工大学光电工程学院，吉林 长春 130022
2 长春理工大学先进光学设计与制造技术吉林省高校重点实验室，吉林 长春 130022
增强现实型抬头显示器拥有比传统抬头显示器更加丰富的显示内容。理想的增强现实型抬头显示器需要显示多个不同深度的虚像来呈现基础与交互信息，但传统的解决方案多为通过高速旋转反射镜或光学变焦系统来显示两种深度的内容，可靠性较低，存在驾驶安全隐患。提出了一种采用两块图像生成单元和单块自由曲面镜实现双焦面显示的离轴反射式光学结构，通过添加一块平面反射镜增加远场光路物距，从而实现双焦面的显示，最终得到一个视野盒大小为130 mm×50 mm、视场角分别为和、虚像距离分别为2.5 m和7.5 m的双焦面抬头显示器系统。该研究结果不仅满足了近场基础信息与远场交互信息同时显示的需求，景深的显示效果也同样得到了改善。
光学设计 抬头显示器 增强现实 自由曲面 双焦面 光学学报
2022, 42(14): 1422003
红外与激光工程
2021, 50(2): 20200172
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光学系统先进制造技术中国科学院重点实验室, 吉林 长春 130033
增强现实头盔显示器(HMD)需要两个或更多焦平面,用以显示不同焦距上的画面,既能增强景深效果又能减少单焦面带来的视觉辐辏冲突及不适感。较为传统的解决办法是使用两块分离的图像生成单元(PGU)分别显示两个焦面的内容,增加了成本,降低了可靠性并且体积庞大。使用单个图像生成单元和单个自由曲面棱镜设计了一个新的结构,在图像生成单元上设置两个分开的区域,并通过平面反射镜将其中一个图像区域中继到新的较远位置以实现双焦面显示,最终得到一个视场角为18°×16°,出瞳直径为8 mm,波长为540~640 nm,出瞳距大于15 mm,焦距为95.2 mm和35.2 mm的双焦面头盔显示光学系统。
光学设计 头盔显示 双焦面 自由曲面 光学学报
2020, 40(13): 1322004
