随着近年来虚拟现实(VR)和增强现实(AR)的快速发展,对于头盔显示器性能的要求越来越高。为了实现更强的沉浸感,大视场角高分辨率是头盔显示器的发展方向之一。但是在传统的单通道头盔显示器中,视场角和分辨率无法同时提高,二者之间存在着相互制约关系,这个关系称为“视场角-分辨率守恒”,限制了头盔显示器的发展。相比于目前已有的方法,光学拼接能以较低成本同时实现大视场角和高分辨率,还能实现立体显示,是一种可行的方案。本文通过拼接的方式设计了一种用于虚拟现实的头盔显示器,主要工作如下:1、分别利用球面和非球面设计了用于拼接的目镜。其中视场角均为90°(H)×90°(V),焦距为62mm,出瞳距离14mm,出瞳直径6mm。并通过点列图和畸变曲线等对球面镜和非球面镜的成像质量和效果进行比较;2、完成原型机外部结构的设计以及对透镜进行加工。经过切割组成的单目目镜水平视场为113.6°,竖直最大视场为90°。为了说明拼接后目镜的参数变化,对拼接后的有效出瞳直径和距离进行讨论,用于后来的显示效果验证;3、根据不同的显示通道建立畸变模型,完成图像预畸变处理。由于使用单透镜进行拼接,边缘视场的径向畸变较严重;而且子通道的倾斜也会引入梯形畸变,无法以光学手段进行校正。根据主通道和子通道的畸变形式,分别进行处理,得到对应的畸变图像,经过各自通道成像后相抵消,即可得到较好的图像效果;4、消除接缝对整体画面的影响,并搭建实验平台验证原型机的效果。按照本文的方案,拼接的缝隙会导致图像在过渡区域不连续,影响最终的成像质量。通过分析标准棋盘格经拼接目镜成的像,并对图像进行一定的处理可以减小和消除这种影响。同时根据人眼的视觉特点拍摄了一组具有双目视差的图像,以及子显示通道的扩展图像,并利用现有的算法进行拼接,得到连续画面。最后搭建实验平台,验证头盔显示器效果。