针对近眼显示系统视场小、体积笨重、柔性差、量产性差等问题

文章采用在系统中加入自由曲面和聚二甲基硅氧烷(PDMS)基的设计方法。论述了柔性近眼显示光学系统的设计要求和工作原理

进行初始结构建立;分析了系统杂散光产生的原因

进行杂散光抑制设计;采用XY多项式自由曲面替换传统非球面

进行系统像差校正;采用柱面波导模拟波导弯曲

进行柔性波导弯曲优化分析

设计出一款兼备柔性弯曲能力、大视场和高成像质量的近眼显示光学系统。设计的近眼显示系统工作波段为400～700nm

出瞳直径为8mm

视场角为30°

厚度为1.5mm。在截止频率71lp/mm处

全视场的调制传递函数值均大于0.1

畸变小于5%

在波导变形弯曲半径大于500mm情况下

全视场的调制传递函数值在截止频率15lp/mm处均大于0.1

系统重量约为22.8g。设计结果表明实现了近眼显示光学系统小型化、轻量化和柔性化

可应用于新一代的头盔显示系统中。