[转帖]头盔显示器的应用及技术设计参量简析1

bluezuo

1．前言头盔显示器（HMD，Head Mounted Display）的原理是将小型2维显示器所产生的影像藉由光学系统放大。具体而言，小型显示器所发射的光线经过凸状Lens使影像因折射产生类似远方效果。利用此效果将近处物体放大至远处观赏而达到所谓的全像视觉（Hologram）。小型液晶显示器（LCD，Liquid Crystal Display）的影像通过一个偏心自由曲面Lens，使影像变成类似大银幕画面。由于偏心自由曲面Lens为一倾斜状凹面Lens，因此在光学上它已不单是Lens功能，基本上已成为自由面棱镜（prism）。当LCD产生的影像穿透A面进入偏心自由曲面棱镜（prism）C面，再全反射至观视者眼睛对向侧凹面镜B面。B面涂有一层mirror coating，反射同时光线再次被放大反射至C面 ，并在C面补正光线倾斜，达到观视者眼睛。

头盔显示器的光学技术设计和制造技术日趋完善，不仅作为个人应用显示器，它还是紧凑型大屏幕投影系统设计的基础，可将小型LCD显示器件的影像透过光学系统做成全像大屏幕。除了在现代先进军事电子技术中得到普遍应用成为单兵作战系统的必备装备外，还拓展到民用电子技术中。

2．头盔显示器的发展简介

2.1 技术进展

早在1968年，美国ARPA信息处理技术办公室主任Ivan Sutherland建立了“达摩克里斯之剑”头盔显示器，它被认为是世界上第一个头盔显示器它能显现二维图像，没有浸沉感，用户只能看到的线框图叠加在真实环境之上。采用传统的轴对称光学系统，体积和重量都较大。1975年J.H.Clark利用Ivan Sutherland设计的头盔显示设备和Utah大学开发的机械Wand建立了一个曲面设计的交互环境。由于当时的相关技术还不成熟，并没有产生广泛的影响，但这已是3D交互技术的雏形。是进入虚拟技术(virtual reality，简称VR)应用的前奏。

1982年，Thomas Furness III 展示了带有6个自由度跟踪定位的头盔显示器（HMD），从而使用户完全脱离的周围环境。1984年，Michael McGreevy在NASA Ames创建了并不昂贵的三维立体HMD。1985年，Scott Fisher 在NASA继续三维立体HMD工程的发展，创建了由操作者位置、声音和手势控制，带有广角立体显示的头盔式显示系统。与之同时，VPL研究小组研制出了数据手套，能够用来测量每个手指关节的弯曲程度。1986年末，NASA的一个研究小组集成了一个VR 的3D环境，用户可以用手抓住某个虚拟物体并操纵它，可以用手势和系统进行初步交流。

1994年，加拿大Albert大学的M.Green教授重新在该方向上开展了研究，得到了各方面的高度重视。现在University of Wisconsion-Madison，Washington State University，Brigham Young University, SUNY at Buffalo, University of Clemenson均开始该方向的研究。

University of Wisconsion-Madison的初期研究表明，在VR环境下利用3D交互技术进行设计工作会提高设计效率10-30倍。VR的应用还使得高难度驾驶技术的培训效率大幅提高，成为必备手段。

2.2 军用头盔显示器

1968年，世界上第一个头盔显示器，即如上所述的美国ARPA信息处理技术办公室主任Ivan Sutherland开发的“达摩克里斯之剑”头盔显示器，就是军用头盔显示器。新世纪，未来“理想单兵作战武器平台系统”的发展格外引人注目。新理念、新原理、新结构、新功能、新工艺等交相辉映；夜视技术、激光技术、计算机技术、光学技术、新材料技术等广泛运用，使得传统士兵作战单元概念产生了质的飞跃，作为终端显示输出的头盔显示器的地位显得越发重要，它是不可缺少的重要部件之一。原先主要为战机和战车驾驶员配备，而未来，一个士兵就相当于一个作战平台，而一个单兵武器作战平台就是一个“士兵作战系统”。而今，世界一些发达国家都在紧锣密鼓地制定和组织实施“士兵作战系统”发展计划。于是，适应各自国情的单兵作战武器系统平台异军突起。现在的头盔系统已成为士兵的“外脑”。头盔壳作为一个系统平台，用以安装通信装置、听力增强装置、整体式夜视／夜间机动性传感器、高分辨率显示器等装备。士兵通过显示器可对战场进行扫描，在各种复杂条件下都能捕捉到目标图像，并允许士兵从头顶、掩体后方和建筑物周围进行"拐弯"射击，不需暴露自己便可准确攻击目标。目前，美、英、法等国家的综合头盔都有了很大突破，从而使单兵武器作战平台发挥出更大的威力。

njit

http://www.aillation.com/new/n1.htm

bluezuo

是什么啊？？

love_opt

现在国内有做头盔显示器的测试系统的吗？