본 논문에서는 구면수차를 고려한 정밀 모형안을 렌즈모듈 모형안으로 얻기 위해 렌즈모듈의 원리와 특성에 관하여 논의하였고, 렌즈모듈 모형안을 적용한 Head Mounted Display(HMD)용 광학계를 설계하여 적용하였다. HMD용 광학계는 경량화, 소형화, 고성능 및 고해상도를 만족해야 한다. 이러한 필수조건들을 만족시키기 위해 본 논문에서는 비구면화을 적용하여 색수차와 단색수차를 보정하였다. 또한 한국인의 눈을 모델링한 렌즈모듈 모형안을 광학계의 설계 및 성능평가에 이용하였다.
최적화된 HMD용 광학계는 유효초점거리(Effect Focal Length : EFL) 21.320 mm, 굴절률 62.664D, 눈동자거리 23.88 mm, 출사동의 크기 3.282 mm, 유효 구경(clear aperture) Φ 15.2 mm, MTF 공간주파수 30 lp/mm(출사동 크기 Φ 4 mm)에서 50 %이상, 그리고 HMD의 해상도 2 arc minutes/pixel 등의 기하학적인 특성을 갖는 제품을 설계하여 만족할 만한 성능을 얻었다. 이를 토대로 하여 사용자가 편안함을 느낄 수 있는 렌즈를 가공하여 얻었다.
또한, Micro display, 광학계인 렌즈, 프리즘과 편광 필터를 조립하는 Frame과 Goggle을 설계하여 Mock-up 제작하여 HMD에 적합한지 확인하였다.