全息波导头盔显示技术

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1、第7卷第5期中国光学Vol．7No．52014年10月ChineseOpticsOct．2014文章编号2095-1531(2014)05-0731-08全息波导头盔显示技术1，2*1曾飞，张新(1．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;2．中国科学院大学，北京100049)摘要:文章首先阐述了全息波导头盔显示技术的基本原理，说明了它的技术先进性和可实现性;然后以几个有代表性的范例介绍了全息波导头盔显示技术的发展水平，展示了目前全息头盔

2、显示技术所能达到的参数指标;最后，在分析了全息波导头盔显示技术的关键技术的基础上，说明其技术瓶颈并对其未来的发展方向进行了展望。关键词:头盔显示;全息波导;光学设计;显示技术中图分类号:TN873．7文献标识码:Adoi:10．3788/CO．20140705．0731Waveguideholographichead-mounteddisplaytechnology1，2*1ZENGFei，ZHANGXin(1．KeyLaboratoryofOpticalSystemAdvancedManufact

3、uringTechnology，ChangchunInstituteofOptics，FineMechanicsandPhysics，ChineseAcademyofSciences，Changchun130033，China;2．UniversityofChineseAcademyofSciences，Beijing100049，China)*Correspondingauthor，E-mail:zengfei_008@163．comAbstract:Theprincipleofwaveguide

4、holographichead-mounteddisplaytechnologyisintroduced，whichex-plainsitsadvantagesandpracticability．Thensomeexamplesareshownwithdetailedindexesandparametersofcurrentwaveguideholographichead-mounteddisplaytechnology．Finallythekeyenablingtechnologyofwavegu

5、ideholographichead-mounteddisplayisanalyzed，basedonwhichthetechnologybottleneckanddevel-opmenttrendaresummarized．Keywords:head-mounteddisplay;waveguidehologram;opticaldesign;displaytechnology收稿日期:2014-03-21;修订日期:2014-06-17基金项目:国家自然科学基金资助项目(No．61007009)

6、732中国光学第7卷示器、全息光栅和平板波导组成。由微显示器产1引言生的图像经过微型准直透镜后变成平行光进入光波导到达全息光栅1，由于全息光栅的衍射效应［1］全息波导头盔显示技术(HeadMounted使平行光改变传输方向从而满足全反射条件并沿Display，HMD)是军用显示技术的最新成果，是集波导方向向前无损传播。当平行光传播到全息光多项先进光学技术于一身的光学显示技术。它利栅2时，全反射条件被破坏从而使平行光从全息用高亮度微型显示器为图像源，以透明的全息护波导出射，并进入人眼成像。由于全息波导

7、的存目镜为显示屏，通过小型化光学系统将图像通过在，光学图像可以垂直偏转传播。这不但减小了波导结构投射到人眼成像。头盔显示器的符号化传播距离，还可保持光学系统的重心在头部以内。图像可以叠加在人眼看到的外界图像上，增加人同时减少了折镜的使用，从而有利于光学系统的眼的感知能力及敌我分辨能力，从而实现超视距简洁化和轻小型设计。或夜间协同作战。头盔显示系统本身视场有限，但是伴随头部的转动可以实现超大视场。正是由于以上优点，全息波导头盔显示技术正在迅速发展并受到越来越广泛的应用。［2-5］头盔显示系统的发展经历

8、了较长的时间，从最简单的头戴瞄视镜到现在已经发展了第三图1全息波导头盔显示系统示意图代。在光学系统的设计方面，也经历了从同轴到Fig．1IllustrationofwaveguideholographicHMD离轴和倾斜偏心的变化，从而满足轻小型和人体工学的需求。然而对于头戴显示系统，传统的设当图像以平行光形式在波导中传播时，由于计方法在压缩系统的尺寸和重量方面仍然力不从波导板是平行的，因而图像能够保持不发生变形心。全息光波导技术为头盔显示系统提供了全新和失真。但是上