郭颖君，薛常喜

（长春理工大学 光电工程学院，长春 130022）

虚拟现实头戴显示器专注于实现深度沉浸感，将用户从现实世界中带入到虚拟现实空间里，在医疗、教育、娱乐等领域有着很大的应用空间。为了实现更强的沉浸感［1］和佩戴的舒适性，虚拟现实显示器朝着大视场角以及轻小型方向发展［2］。

虚拟现实显示器主要经历了非球面透镜、菲涅耳透镜和折叠光路这三个阶段。随着制造技术的发展，菲涅耳透镜凭借其大视场角和轻薄化在虚拟现实显示器中得到了广泛应用［3］并逐渐取代非球面系统成为商业虚拟现实显示器的主流设计方案［4］。随着虚拟现实显示器的进一步发展，用户对显示器的性能要求除了大视场角高分辨率以外，也对佩戴舒适性提出了更高的要求。折叠光路系统凭借对光路的折叠，可以减小系统总长，极大地减小了头戴显示器的厚度［5］。1969 年，基于偏振折反射的折叠光路第一次被提出，并应用于沉浸式飞行模拟器［6］。2004 年，Huxford［7］基于折叠光路设计了一种水平方向视场角为120°，垂直方向视场角为67°，出瞳距为15 mm，系统总长为21 mm 的光学系统，由于镜头是由玻璃材料制成的，总重量在1 kg左右。2018 年，Narasimhan［8］采用E48R 塑料设计了一款两片式折叠光路，视场角为100°。2022 年，Cheng 等人［9］提出了一种计算折叠光路初始结构的数学方案，并设计了一款玻璃塑料混合形式的3 片式折叠光路系统，视场角为96°，出瞳距为11 mm，系统总长为20 mm。文献中折叠光路系统视场角未超过120°，满足不了完全沉浸式体验。……