随着信息技术的发展,显示技术在人类社会中扮演着越来越重要的角色。同时人们对显示器件的要求也越来越高,各种新型显示器件应运而生。在众多的显示器中,LCoS是一种应用CMOS工艺制成的反射式液晶显示器。LCoS整个显示屏以硅片为驱动背板,所以可以在很小的面积上实现高分辨率的显示,具有功耗低、体积小、重量轻、无需高压源等优点,适合于头盔显示器(Head Mounted Display,HMD)等应用。针对头盔显示器的特殊应用需要,基于LCoS的HMD系统将被搭建。 采用WXGA型LCoS显示屏,利用时序法在单片LCoS上实现彩色视频显示,达到XGA分辨率、60HZ刷新频率、256级灰度、满足白场平衡条件的全彩色视频显示效果。 采用独立彩色光源模式,以OSRAM公司LE-ATB-A2A型彩色LED作为LCoS系统的照明光源,设计出一套HMD系统的照明系统,达到高亮度、小体积、低能耗等照明要求。 论文重点对于系统的光学系统进行了研究。HMD系统的光学部件主要包括照明光线处理部件、分光棱镜和目镜放大系统。本文设计了一套光线处理的光学镜片组,将LED出射的发散光线准直化,并使三色光线均匀分布。结果显示其均匀度达到79.94％。本文采用偏振分光棱镜(Polarization Beam Splitting Prism,PBS)将LED出射的自然光变成偏振光应用于LCoS显示中。设计出了多入射方向的PBS,达到了减小PBS厚度、增大投射面积的目的。采用光学设计软件设计出了一套目镜放大系统,其焦距f=26.15 mm,角放大率m≈10,视场角32.65°,出瞳直径5mm,出瞳距离20mm。经过对该目镜系统的几个重要的像差评价参数进行分析后发现,其达到了目镜的使用要求。