Lens system design for head mounted display using schematic eyes

We discussed the design of lens module schematic eyes equivalent to finite model eyes, which are used to model the human eye based on spherical aberration and Stiles-Crowford effect. The optical system for head mounted display (HMD) is designed and evaluated using lens module schematic eyes. In addition to a compact HMD system, an optical system with high Performance is required. To satisfy these requirements, we used diffractive optical elements and aspheric surfaces so that the color and mono-chromatic aberrations were corrected. The optical system for HMD is composed of 0.47 inch micro-display of SVGA grade with 480,000 pixels, a plastic hybrid lens for the virtual image, and the lens module schematic eyes. The designed optical system fulfills the current specifications of HMD: such as, EFL of 31.25 mm, FOV of 24H$\times$18V$\times$30D degrees, and overall length of 59.1 mm. As a result, we could design an optical system useful for HMD; the system is expected to be comfortable while the user wears it.

정밀모형안을 이용한 Head Mounted Display용 렌즈계 설계

본 논문에서는 구면수차와 Stiles-Crowford 효과를 고려하여 인간의 눈을 모델링한 정밀모형안과 등가인 렌즈모듈 모형안의 설계에 관하여 논의하였고, 렌즈모듈 모형안을 적용한 Head Mounted Display(HMD)용 광학계를 설계 및 평가하였다. HMD용 광학계에서 요구되는 소형화, 고성능 및 고해상도 등의 필수조건들을 만족시키기 위해 회절광학소자와 비구면을 이용하여 색수차와 단색수차를 보정하였다. SVGA급 480,000화소를 갖는 0.47 인치 micro-display, 플라스틱 hybrid 렌즈, 그리고 렌즈모듈 모형안으로 HMD용 광학계를 구성하였다. 설계된 광학계의 초점거리는 31.25 mm, FOV는 24H$\times$18V$\times$30D degrees, 그리고 전장길이는 59.1 mm이다. 결과적으로, 사용자가 편안함을 느낄 수 있는 HMD에 유용한 광학계를 얻었다.