Para atender às necessidades de aplicação em cenários embarcados, visando a contradição de projeto entre um sistema de exibição de capacete de alto desempenho que busca um grande campo de visão, grande diâmetro de pupila de saída e estrutura leve, foi escolhida uma estrutura de projeção inclinada lateralmente e projetado um sistema óptico dobrado-refletor de superfície livre com máscara aerodinâmica. Primeiro, foi adotado um método de design de rastreamento reverso de raios e uma estratégia de otimização progressiva para otimizar o grupo de lentes de retransmissão e a forma da superfície livre para corrigir astigmatismo, distorção e aberrações; depois, o número de lentes do grupo de retransmissão foi reduzido para 5 e dispostas coaxialmente, reduzindo a complexidade estrutural e de montagem do sistema. O sistema óptico projetado tem campo de visão diagonal de 50°, diâmetro da pupila de saída de 11 mm, distância da pupila de saída de 40 mm, e cada campo tem MTF superior a 0,46 a 30 lp/mm. O peso do módulo óptico monocular é de apenas 84,5 g. A análise de tolerância mostra que o MTF em todo o campo de visão e o controle de distorção apresentam baixa sensibilidade à precisão de processamento convencional, verificando a viabilidade técnica do projeto. Os resultados experimentais do protótipo demonstram que os caminhos ópticos de transmissão e projeção fornecem imagens nítidas, oferecendo uma solução altamente estável para sistemas de exibição de capacetes embarcados compactos e fáceis de montar e ajustar.

Projeto óptico; superfície livre; sistema óptico de exibição de capacete; sistema dobrado/reflector; grande diâmetro da pupila de saída