李 林 吕鑫燚 郝东升

（海军航空大学青岛校区 青岛 266041）

1 引言

平视显示器（Head Up Display，HUD）自20世纪50年代首次装备军用战斗机以来，迅速在军用作战飞机上得到广泛应用［1-2］，成为现代战斗机不可或缺的光电瞄准设备。它作为军用作战飞机前舱的主显示器，能够将显示控制处理机送来的飞行和作战信息成像在飞行员正前方无穷远处，使飞行员在观察这些信息的同时也能够观察外景。光学系统作为HUD的重要组成，直接关系着HUD的整体性能，特别是成像质量这一指标亟待提升以适应现代战争作战任务的不断升级［3］。

本文应用二元光学元件（Binary Optical Ele⁃ments，BOE）对HUD折射光学系统进行改进设计，可以简化光学系统的结构，降低系统的体积、重量，使之小型化，并能显著提高成像质量［4］。

2 HUD折射光学系统分析

2.1 HUD折射光学系统原理

HUD光学系统的主要任务是在飞行员眼前的组合玻璃处形成清晰、准直的瞄准符号，以辅助飞行员完成战场态势评估和对目标实施瞄准攻击。根据应用的原理不同主要分为折射光学系统和衍射光学系统。典型的折射光学系统结构如图1所示，主要由前组物镜、分光棱镜、反光镜、后组物镜、组合玻璃等组成。其成像原理为：从图像源发出的光线经前组物镜、分光棱镜、反光镜和后组物镜、组合玻璃等多组光学元件的折射、透射、反射，最终在飞行员正前方无穷远处形成与外景叠加的清晰图像。

图1 折射式光学系统结构图

2.2 HMD光学系统设计参数

光学系统决定了HUD的显示视场指标，还影响成像质量以及观察的舒适度。……