基于ZEMAX的头盔式显示成像镜头的优化设计开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

#本选题研究的目的及意义头盔式显示器（head-mounteddisplay,hmd）作为一种虚拟现实和增强现实的关键显示设备，近年来在游戏娱乐、航空航天、医疗手术、军事训练等领域得到越来越广泛的应用。

hmd的核心部件是成像镜头，其性能直接决定了显示图像的质量和用户的体验。

因此，对hmd成像镜头进行优化设计，对于提升hmd的整体性能具有十分重要的意义。

2. 本选题国内外研究状况综述

#本选题国内外研究状况综述头盔显示成像镜头设计是虚拟现实和增强现实领域的研究热点之一，国内外学者在该领域开展了大量的研究工作，并取得了一系列成果。

1. 国内研究现状

国内在头盔显示成像镜头设计方面起步较晚，但近年来发展迅速。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

#本选题研究的主要内容及写作提纲本课题将针对头盔式显示成像镜头的设计需求，利用光学设计软件zemax进行镜头结构的优化设计，并对设计结果进行分析和评估，最终确定满足性能要求的镜头结构参数。

1. 主要内容

1.确定设计指标:综合考虑人眼视觉特性、hmd应用场景和技术发展趋势，确定hmd成像镜头的关键设计指标，例如焦距、视场角、出瞳距离、眼动范围、分辨率、畸变、色差等，并进行合理的权衡和取舍。

4. 研究的方法与步骤

本课题的研究将采用理论分析、数值模拟和实验验证相结合的方法。

1.理论分析:研究hmd成像镜头光学设计的基本原理，分析人眼视觉特性对成像质量的影响，建立hmd成像镜头光学系统模型，并推导相关设计公式。

2.数值模拟:利用光学设计软件zemax对hmd成像镜头进行建模和仿真，分析不同设计参数对成像质量的影响，并通过优化算法寻找最佳设计方案。

5. 研究的创新点

本课题的研究将在以下方面力求创新:1.设计方法创新:探索新的hmd成像镜头设计方法，例如将自由曲面、衍射光学元件等引入到镜头设计中，以期进一步提高成像质量、减小体积、降低成本。

2.优化算法改进:针对hmd成像镜头设计的特点，对现有的优化算法进行改进，以提高优化效率和精度，并探索新的优化算法，例如机器学习算法等。

3.公差分析方法:研究新的hmd成像镜头公差分析方法，以更加准确地评估加工和装配误差对成像质量的影响，并为实际生产提供更加可靠的指导。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

1.王 辉,王 涌,郭 勇,等.增强现实头盔显示器光学系统设计[j].应用光学,2022,43(05):764-771.

2.张 浩,郁 浩,刘 畅,等.基于ar应用场景的头戴显示设备人眼瞳孔追踪技术研究[j].液晶与显示,2022,37(07):795-802.

3.刘 畅,王 涌,郭 勇,等.基于ar应用场景的头戴显示设备人眼注视点追踪技术研究[j].液晶与显示,2022,37(04):419-426.