李鹏飞，朱向冰*，陈壮壮

(1.安徽师范大学 物理与电子信息学院 光电技术研究中心，芜湖 241002； 2.安徽师范大学 安徽省光电材料科学与技术重点实验室，芜湖 241002)

引 言

虚拟现实技术(virtual reality，VR)是一种利用计算机模拟生成带有多感官体验的虚拟数字环境的综合性技术，而头戴显示器(head-mounted display，HMD)作为一种集光学、机械、电子于一体的可穿戴近眼显示设备，是VR技术中的关键设备，已经广泛地应用到军事、教育、航天、医学、建筑设计和消费电子等领域[1-5]。

近十几年来，随着设计方法、光学技术以及制造工艺的不断进步，HMD的性能得到了显著的提升，出现了各类型的光学结构，使得HMD朝着减小体积、减轻重量、增大视场角、提高成像质量的方向发展，随着信息处理技术的发展，HMD智能化程度越来越高，拓宽了HMD的应用领域和范围。

HOWLETT[6]首次提出应用于虚拟现实型头戴显示器的光学系统。1995年， MISSIG等人[7]采用折/衍混合透镜设计了一种HMD。2016年，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所的WANG等人[8]研制了一种用于航天员空间环境仿真训练的VR HMD。2018年，苏州大学的CHEN[9]采用iPhone 6手机屏幕为图像源，设计了一种同轴对称视场光学系统结构。2019年，美国Maxim Integrated公司的研发人员[10]设计了一种用于VR HMD的折/衍混合单透镜。

目前市面上的VR HMD产品多采用单片透镜以降低成本和加工难度，但是其边缘视场的像质不高，视场角和像质都不能满足日益增长的需求；有一些产品的成像质量虽然较好，视场角也能满足要求，但是体积、价格都不能满足要求。……