头盔显示器技术发展综述
2024年虚拟现实头盔市场发展现状
2024年虚拟现实头盔市场发展现状简介虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）头盔是一种能够模拟真实环境并与用户进行交互的设备。
近年来，随着技术的不断进步和应用场景的扩大，虚拟现实头盔市场呈现出快速发展的势头。
本文将对虚拟现实头盔市场的现状进行分析和总结。
技术发展虚拟现实头盔的发展离不开相关技术的进步。
首先是显示技术，高分辨率的显示屏幕使用户能够获得更真实的虚拟体验。
另外，眼动追踪技术和眼镜片技术的应用进一步提升了图像的清晰度和视觉舒适度。
此外，6DoF（六自由度）跟踪技术的应用使得用户能够在虚拟环境中自由移动，并且可以更真实地感受到虚拟环境中的物体和场景。
市场规模虚拟现实头盔市场的规模在过去几年快速增长。
根据市场研究公司的报告，2019年全球虚拟现实头盔市场规模已经达到了XX亿美元，并且预计到2025年将突破XX 亿美元。
这一增长主要得益于虚拟现实技术以及游戏、娱乐、教育等行业的应用推动。
应用领域虚拟现实头盔在各个领域都有广泛的应用前景。
在游戏和娱乐行业，虚拟现实头盔可以提供沉浸式的游戏和娱乐体验，让用户全身心地参与其中。
在教育领域，虚拟现实头盔可以模拟各种场景，帮助学生更好地理解和学习知识。
此外，在医疗、建筑、军事等领域也有着广泛的应用。
市场竞争虚拟现实头盔市场竞争激烈，主要的竞争对手包括国际知名企业和初创公司。
目前市场上较为知名和热门的产品有Oculus Rift、HTC Vive、PlayStation VR等。
这些产品在技术和用户体验方面都有着一定的优势和特点。
挑战与机遇虚拟现实头盔市场虽然发展迅速，但仍面临一些挑战。
首先是价格问题，目前虚拟现实头盔的价格较高，限制了一部分消费者的购买意愿。
其次是内容不足的问题，虚拟现实头盔需要丰富的内容支持才能真正发挥其价值。
此外，舒适度和使用体验也是需要进一步优化的方面。
然而，虚拟现实头盔市场仍然充满机遇。
随着技术的进步和成本的降低，虚拟现实头盔有望逐渐普及。
全息波导头盔显示技术
第7卷 第5期2014年10月 中国光学 Chinese Optics Vol.7 No.5 Oct.2014 收稿日期:2014⁃03⁃21;修订日期:2014⁃06⁃17 基金项目:国家自然科学基金资助项目(No.61007009)文章编号 2095⁃1531(2014)05⁃0731⁃08全息波导头盔显示技术曾 飞1,2∗,张 新1(1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光学系统先进制造技术中国科学院重点实验室,吉林长春130033;2.中国科学院大学,北京100049)摘要:文章首先阐述了全息波导头盔显示技术的基本原理,说明了它的技术先进性和可实现性;然后以几个有代表性的范例介绍了全息波导头盔显示技术的发展水平,展示了目前全息头盔显示技术所能达到的参数指标;最后,在分析了全息波导头盔显示技术的关键技术的基础上,说明其技术瓶颈并对其未来的发展方向进行了展望。
关 键 词:头盔显示;全息波导;光学设计;显示技术中图分类号:TN873.7 文献标识码:A doi:10.3788/CO.20140705.0731Waveguide holographic head⁃mounted display technologyZENG Fei 1,2∗,ZHANG Xin 1(1.Key Laboratory of Optical System Advanced Manufacturing Technology ,Changchun Institute of Optics ,Fine Mechanics and Physics ,Chinese Academy of Sciences ,Changchun 130033,China ;2.University of Chinese Academy of Sciences ,Beijing 100049,China )∗Corresponding author ,E⁃mail :zengfei _008@Abstract :The principle of waveguide holographic head⁃mounted display technology is introduced,which ex⁃plains its advantages and practicability.Then some examples are shown with detailed indexes and parameters of current waveguide holographic head⁃mounted display technology.Finally the key enabling technology of waveguide holographic head⁃mounted display is analyzed,based on which the technology bottleneck and devel⁃opment trend are summarized.Key words :head⁃mounted display;waveguide hologram;optical design;display technology1 引 言 全息波导头盔显示技术[1](Head Mounted Display,HMD)是军用显示技术的最新成果,是集多项先进光学技术于一身的光学显示技术。
头盔显示器光学系统关键技术研究
头盔显示器光学系统关键技术研究头盔显示器是集光学、微电子、精密机械以及信号处理等技术为一体的一种全新现代显示技术,在增强现实、虚拟现实、军事和反恐等领域具有广阔的应用前景。
其中,头盔显示器在军事方面的应用不仅能提高作战效率,而且代表了头盔显示技术的最高水平。
作为头盔显示器重要组成部分的光学成像系统,其主要任务是为使用者提供一个清晰、明亮的符号或者视频图像,并能叠加在真实外景上;其主要要求有视场大、出瞳大、图像清晰、体积小、重量轻和重心偏移小等。
目前,头盔显示器已有了显著的进步,但更轻的重量、更紧凑的结构和更好的人机交互性能仍然是研究人员一直追求的目标,也同样是其难以得到推广的主要障碍。
因此,头盔显示器光学系统设计的主要工作就是运用各种可行的技术,解决矛盾、寻求平衡。
本文正是在此背景下开展的,将近年来不断涌现出的各项新技术和元件(离轴非对称,自由曲面光学,全息光波导技术和二元衍射光学元件等)引入头盔显示器光学系统设计中,力图将可能遇到的技术难点进行预先剖析与解决,为新一代头盔显示器的研制做出应有的贡献。
文章在大量文献资料的基础上,研究了国内外头盔显示器的发展状况,阐明了课题的应用背景和意义,展望了该类系统的发展趋势。
根据不同的使用需求,分析了头盔显示器光学系统的相关基本性能参数,并结合近年来出现的新技术,系统、全面地对3种不同结构型式(自由曲面棱镜结构、离轴合成器结构和全息光波导显示结构)的光学系统进行了研究。
在研究自由曲面棱镜结构头盔显示器光学系统过程中,详细研究了三种自由曲面表征函数,并且选用Zernike多项式设计得到了一款该种结构型式的光学系统。
在研究离轴合成器结构头盔显示器光学系统过程中,提出了一种全新的光学设计优化方法,该方法可以快速地确定自定义面型光学系统的优化起点。
另外,运用高斯径向基函数表征自由曲面,设计了一款大视场、大出瞳、长出瞳距、高像质的离轴自由曲面合成器结构HMD光学系统。
头盔用微显示技术的发展
。科教前沿０
Ｓ ＩＮ Ｅ＆Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ Ｆ Ｒ ＴＯ ＣＥ Ｃ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ Ｙ Ｎ Ｏ ＭＡ Ｉ Ｎ Ｉ
２１ 年ห้องสมุดไป่ตู้０１
第 ３ 期 １
头盔用微显示技术的发展
潘书山 王树宏 汪 峰 （ 中国人民解放军驻七二二厂军事代表室 江苏 南京 ２ １ ） １ ０ ０ ６
由于微显示器件本身尺寸小而分辨率要求 高． 必须采用有源 寻址 技术。 但是 目 中大尺寸采用的非晶硅技术 ， 电子迁移率低 。 前 其 无法小 头盔显 示系统具有引导雷 达 、 激光 、 前视红外 等探测设备快速对 型化 ． 不适用于微显示 器件 ． 因此以单 晶硅或 优质 的多晶硅为衬底材 准 目 的能力 ， 标 成为各个兵种 的先进装备［ 除军用外 ． １ 】 。 由于其 总量轻 、 料， 采用成熟 的 Ｃ Ｏ 半导体工艺技术 ． Ｍ Ｓ 制作有源 寻址矩 阵． 并且将器 体 积小、 功耗 低、 携带方便等优点 。 在医疗 、 虚拟显示 及立体显示等方 件 的行列驱动集成在器件的周边 ． 晶硅技术甚至可 以将 Ｔ Ｃ Ｎ功 单 —Ｏ 面也 有着重要应 用 作 为头盔显示 的核心器件 的头盔显示器 （ Ｍ ． Ｈ Ｄ 能 集成在 器件周边 ． 这样可 以大大减少器件 的外部连线 ． 增加器件 的 Ｈ ａ ｏｎｅ ｉ ｌ ） ｅｄＭ ｕｔ Ｄｓ ａ 是一种 固定在 头盔上 ． ｄ ｐｙ 为使 用者产生 可视 图像 可靠性 ． 实现轻量化 的小型显示装置 ， 能的优劣直接关系到头盔显示 的效果 。 其性 下面分别对硅基 Ｏ Ｅ 、 Ｌ Ｄ 透射式硅基 Ｌ Ｄ和采用高温多 晶硅技术 Ｃ 从 ２ 世纪 ６ 年代初 ． ０ ０ 为解决武装直升机贴地飞行时对地面 目 标 的 Ｌ Ｄ做介绍 。 Ｃ 快速瞄准攻击 ． 国研制 ｘ ２ 机 电式头盔 瞄准具 和 Ａ ￣Ｖ 一 光 美 Ｍ１８ Ｖ Ｇ８ ２１ 硅基 ０ Ｅ ． Ｌ Ｄ微 显示 电式头盔瞄准具算起 ． Ｍ Ｈ Ｄ技术 已经发展到第三代。 采用单 目 目 护 镜 美 国 ｅ ｇｎ公司是全球首家 ．也是 目前一直制造硅上 Ｏ Ｅ Ｍａｉ Ｌ Ｄ微 的第一 、 二代 Ｈ Ｄ只能显示 瞄准线 ， 能显示图像 ， Ｍ 不 如采用 光电式头 显示器的公司 。基于专利性 的材料 、 器件结构 、 工艺和加工技术 ． 以及 部跟踪器 。 显示方式 为光学 准直标线 的俄 制 Ｚ 一 Ｙ 一 头盔瞄准具 ： Ｈ ３Ｍ １ 来 自Ｅ ｓ ａ ０ａ 公司的 Ｏ Ｅ ａｔ ｎＫ ｄ ｋ ｍ Ｌ Ｄ专利授 权 ． ａｉ ｅ ｇ Ｍ ｎ开发 了多种新型 采用光电跟踪器 ， 显示方式为笔划， 光栅的美制 Ｉ Ａ Ｓ 头盔瞄准具 。 Ｈ ＤＳ ＯＥ Ｌ Ｄ技 术 和硅上 电 路设计 。ｅ 晒 ｎ 司形成 了 自己的产 品 系列 Ｍ 公 与第一 、 二代相 比， 采用双 目 目 护 镜的第三代 Ｈ ＭＤ不但 可以显示符号 Ｏ Ｅ — Ｌ Ｌ Ｄ ｘ 微显示 技术 ， 改进 了亮度 、 显著 功效 ， 延长 了寿命 ． 器件形式 信息 、 红外图像 ． 视场也扩大至 ４￣ ０。如 Ｇ Ｃ 马可尼公司研 制的 ＩＨ， Ｅ一 Ｄ 如图 ｌ 所示［ ４ １ Ｂ ＥＳ ＳＥ Ａ Ｙ Ｔ ＭＳ公司研制的 Ｏ Ｓｇ ｔ ＭＤ￣Ｉ — ｉｈ Ｈ Ｉ３ － 。 为对 Ｈ ＭＤ技术有较清晰 的了解 ． 本文对 目前常见的第三代 Ｈ Ｄ Ｍ
灰盔显示器的关键技术及有关设计问题综述
收 稿 日期 ： ０ １ ０ — １ 修 订 日期 ： ０ １ １ － ６ ２ ０ ７０ ； ２ ０ —２０
作 者 简 介 ： 南 燕 （ ７） 女 ， 海 市 人 ， 究 员 ， 要 从 事 计 算 机 应 用 与 管 理 及 电 光 领 域 的 发 展 方 面 的 研 究 。 陆 １５ － ， 上 ９ 研 主
口
了解 自己所 在 位置 。红外 传 感 器提 供 的信 息 ， 驾驶 使
员 的态势 感 知能 力 大 大 加 强 。这 样 可 使 飞机 具 备 全
头盔 显 示 器能 把 作 战 所 需 信 息 直 接 呈 现 在 驾 驶
天 候 作 战能 力 。
员眼前 ， 驾驶 员 不 需 低 头 看 仪 表 或 抬 头 看 平 显 ， 论 无
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｈ ｅ ｍｅ — ｏ ｎ ｅ ｉ ｐ ａ （ Ｍ Ｄ）ｉ ｆ ｇ ｅ ｔｈ ｌ ｏ ｐ ｌ ｔ ｆ ｆ ｈ ｅ ．Ｗ ｉｈ ｔ ｅ ｉ — ｌ ｔｍ ｕ ｔ ｄ ｄ ｓ ｌ ｙ Ｈ ｓｏ ｒ ａ ｅｐ ｔ ｉ ｓｏ ｉ ｔｒ ｏ ｇ ｔ ｈ ｎ
法 、 计 示例 。 设
HUd摩托车抬头显示头盔创新发明
将会
取代后视镜
通过跟踪眼球位置，在HUD上
显示相应方向后摄像头
实时
景象，将会减少驾驶员低头时
间，使驾驶更安全。
霍尔式车速传感器
原 理
在半导体薄片的两端通以控制电流，在薄片的垂直 方向上施加磁场强度为B的磁场，则在薄片的另两 端便会产生一个大小与控制电流、磁感应强度B的 乘积成正比的电势
超声波测距传感器
先 由 激 光 二 极 管 对 准 目 标 发 射 激光脉
冲 。 经 目 标 反射 后 激 光 向 各 方 向 散 射 。 部 分 散 射 光 返 回 到 传 感 器 接收器 ， 被
光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。
预判断车辆前方障碍及 危险，将会先于驾驶员 做出最正确操作
电气13-1 薄旭东 寇世田 豪
赵贵
HUDБайду номын сангаас
具有平时显示功能
平视显示器（Head Up Display)
最早出现在军用飞机,降低飞行员需要 低头查看仪表的频率，避免注意力中断以及 丧失对状态意识(Situation Awareness）的 掌握.
两者
+
结合
平视显示结合
眼球追踪技术
霍尔式车速传感器 超声波测距传感器
平视显示结合
眼球追踪技术
2024年抬头显示器(HUD)市场分析现状
2024年抬头显示器（HUD）市场分析现状简介抬头显示器（HUD）是一种将关键信息投影到驾驶员的前方视野中的技术，以提高驾驶安全性。
它已经在汽车、飞机和军事应用等领域取得了广泛的应用。
本文将对抬头显示器市场进行分析，包括市场规模、市场驱动因素和竞争格局等方面。
市场规模根据市场研究公司的数据，抬头显示器市场在过去几年中保持了稳定的增长态势。
预计到2025年，全球抬头显示器市场规模将达到约100亿美元。
亚太地区是抬头显示器市场的主要增长驱动力之一。
中国和印度等新兴市场的快速发展以及日益增长的汽车保有量使该地区成为抬头显示器市场的重要增长市场。
此外，北美和欧洲市场也在不断增长。
市场驱动因素1. 高新技术汽车市场的增长随着高新技术汽车的普及，包括自动驾驶汽车、电动汽车等，对抬头显示器的需求也在增加。
抬头显示器可以在驾驶员的前方投影导航信息、车速、行车记录等关键信息，提供更安全和便捷的驾驶体验。
2. 驾驶员安全和便利的需求驾驶员安全一直是汽车制造商和消费者的关注重点。
抬头显示器的出现使驾驶员能够看到路况信息，同时不需要将目光从道路转移，提高了驾驶安全性。
此外，抬头显示器还可以提供电话、多媒体信息等便利功能，满足驾驶员在行车中的多样化需求。
3. 政府法规的支持一些国家和地区的政府法规对驾驶员的安全要求越来越高。
抬头显示器的应用可以帮助驾驶员集中注意力，减少驾驶过程中的分心行为。
这促使汽车制造商提供更多配备抬头显示器的车型，推动了抬头显示器市场的增长。
竞争格局抬头显示器市场目前呈现出竞争激烈的态势。
主要的抬头显示器供应商包括Continental、Visteon、Panasonic等。
这些公司通过产品品质的提升和技术创新来争夺市场份额。
此外，汽车制造商也开始自主开发和生产抬头显示器，以降低成本并提高市场竞争力。
例如，德国汽车制造商宝马已经开始在一些车型上采用自家生产的抬头显示器。
预计未来，抬头显示器市场将继续保持竞争激烈的局面。
HUD抬头显示头盔创新发明论文
HUD抬头显示头盔的应用前言随着社会的发展，摩托车由之前代步工具，现在正逐渐成为一种具有驾驶乐趣的载具，伴随着城市的日益拥堵，很多人在选择拥有第一量私家车之后添置一辆摩托车。
根据工信部2010年到2014年的挂牌数量可以发现，大排量摩托车的年均增幅在17%左右，远超乘用车的增幅。
这就意味着，有大量的新摩托车驾驶员驾驶摩托。
根据统计，骑摩托的死亡率是开汽车的36倍，是自行车的3倍，是公交车的200倍以上。
我们提出这个创意的根本目的还是在于让摩托车驾驶员在骑行过程中更安全。
在摩托车事故调查中发现，抛去不可抗拒的因素以外的事故中，逾7成的事故是由于驾驶员不当操作引起，比如常规的避让，档位的操作，如何正确使用前后刹车等。
同时摩托车生产厂家在生产过程中重点倾向于被动安全，对主动安全的研发并未有所重视。
所以我们提出HUD抬头显示，更好的保证了驾驶员的安全。
加入倾角传感器，大排量摩托车的自重都在200kg以上，而摩托车的平衡主要是依赖骑手的把握，对于经验不丰富，身高不足的骑手而言，驾驶大排摩托经常会倒车，加入倾角传感器就是可以在车身水平倾角≤55°时，快速弹出支撑杆，避免倒车。
目录1.H UD技术简介2.H UD与摩托车结合3.所需传感器介绍4.结合眼球跟踪技术5.结合超声波传感器6.结合倾角传感器7.产品应用及总结1 HUD技术简介HUD是Heads Up Display的缩写，是目前普遍运用在航空器上的飞行辅助仪器。
平视指飞行员不需要低头就能够看到他需要的重要信息。
平视显示器最早出现在军用飞机上，降低飞行员需要低头查看仪表的频率，避免注意力中断以及丧失对状态意识的掌握。
目前，一些高级汽车把它移植到汽车上来。
这种显示系统的优点是：1.驾驶员不必低头，就可以看到信息，从而避免分散对前方道路的注意力。
2.驾驶员不必在观察观察远方的道路和近处的仪表之间调节眼睛，可避免眼睛的疲劳。
然后我们组有了一个新的想法，把HUD运用到摩托车头盔上。
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头盔显示器技术发展综述赵雁雨1，曹良才2（1.北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京100191；2.清华大学精密仪器与机械学系，北京100084）摘要：经过几十年的发展，头盔显示器在军事和生活中均有广泛应用。
目前国内头盔显示器的研究成果相对较少，急需填补相关的研究空白。
本文在国外头盔显示器的研究基础之上，综述了其技术发展，描述了将来的发展趋势，并着重介绍了全息技术在头盔显示器中的应用，为国内相关研究提供参考。
关键词：头盔显示器；技术发展；全息技术；发展趋势The Development of Helmet Mounted Display: A ReviewYanyu Zhao1, Liangcai Cao2(1. School of Instrumentation Science and Optoelectronics Engineering, Beijing University ofAeronautics and Astronautics, Beijing 100191, China;2. Department of Precision Instruments and Mechanology, Tsinghua University, Beijing100083, China)Abstract: After several decades of development, helmet mounted display (HMD) are widely used in both military and everyday aspects. Currently the research toward HMD is comparatively of infertility in China and related research is in urgent demand. Based on the research of foreign countries, in this paper, the development of HMD and its future trends were summarized and described, respectively. And the application of holographic technology in HMD was also focused on, providing a reference for domestic research.Keywords: Helmet Mounted Display; Development of Technology; Holographic Technology; Future Trends1引言上世纪60年代，Ivan Sutherland开发出了世界上第一个图形驱动的头盔显示器（Helmet Mounted Display）[1]，这一先驱性的成果为头盔显示器的发展拉开了序幕。
头盔显示器的设计涉及到多个领域，如光学工程，光学材料，光学涂层，电子，制造技术，用户交互界面设计等等。
头盔显示器最初是为了在空战中使武器系统随飞行员的实现快速锁定目标，从而提高作战效率。
传统的头盔显示器将图像源放大后显示在飞行员前方。
经过几十年的发展，如今，头盔显示器不仅在技术上已有了长足的发展，应用范围也从最初的军事方面扩展到日常生活中。
本文将从头盔显示器的用途开始，简要回顾头盔显示器的发展，并关注近几年的新兴技术。
2头盔显示器的用途头盔显示器在军事、飞行模拟、医疗、工程设计、教育、训练、娱乐、远程控制等方面有着重要应用[2,3]。
其中，头盔显示器在军事方面的应用不仅对提高战机效能起了重要作用，而且代表了头盔显示器技术的最高水平。
例如，BAE SYSTEM公司为Eurofighter Typhoon提供的头盔显示器就具有全天候的作战能力，并能与武器/传感器联动[4]；F-35战机也配备了先进的头盔显示器系统使得飞行员可以获得全维态势感知能力[5]。
3头盔显示器的技术发展头盔显示器在发展的初期是通过透镜的组合对光线进行简单的折反射，使图像成像在人眼。
从使用者的视角来说，头盔显示器有单目、双目和双目立体之分，它们能为使用者提供不同的视觉体验。
考虑到成本、重量和重心分布的问题，起初的头盔显示器多是单目结构。
然而单目结构有其明显的缺陷，例如立体感的完全缺失、双目竞争等，随着任务时间的延长，这些问题对飞行员的影响将逐渐增大[10]。
可以说头盔显示器在很大程度上是由军事目的推动发展的。
例如为AH-64阿帕奇武装直升机设计的头盔显示器，与以往的航空头盔主要起保护、降噪作用不同，它还使飞行员能够直接通过头盔看到飞机传感器所成的图像，对头盔显示器的发展起到了深远的影响[7]。
头盔显示器还可以分为浸入型和透视型。
浸入型头盔显示器将会完全遮挡外界景象，而透视型头盔显示器则使得显示器图像叠加在外界图像上。
理论上讲，浸入型头盔显示器应与人眼视觉特征完全匹配，而在现实中这是极其困难的，因此常需要在视场和视觉敏感性之间做出权衡。
对于透视型头盔显示器，佩戴者除了显示器上的画面，还可以同时看见真实世界的情况，有较好的环境感知能力。
然而透视型头盔显示器的一个普遍问题是，它所显示的图像与真实世界的场景相比缺乏足够的亮度和对比度。
这一问题一直是研究人员努力的方向之一，较新的研究成果之一是亚利桑那大学的Rui Zhang和Hong Hua提出的一种设计方案，通过刻意控制光的偏振态来最大化发光的传输效率[6]。
虽然较诞生之初头盔显示器已经有了长足的进步，但更紧凑的结构、更轻的重量仍然是设计者们追求的目标，也同样是头盔显示器向社会推广的主要障碍[3]。
为了实现上述设计目标，研究人员作出了不懈的努力，在许多方面都取得了长足的进步，如光源、光学设计和制造等。
起初，阴极射线管几乎是头盔显示器光源的唯一选择。
之后在90年代又出现了有源矩阵液晶显示器（AM-LCDs），但这种显示器的分辨率比较有限。
当前的主流显示技术主要有有源矩阵液晶显示，液晶硅板（LCoS panels），以及自发光的有机发光二极管（OLED）。
其中LCoS亮度较高，寿命也较长；而OLED更利于提供紧凑的光学结构。
除了光源，光学设计和制造技术也有了较大发展，不断有新的技术和元件被用到了头盔显示器的设计中。
例如，衍射光学元件（DOEs）由于具有负的色散，它的引入可以校正正透镜的色度色散，因此它在头盔显示器的设计中扮演的角色日趋重要。
此外，塑料透镜、非球面（aspherics）、衍射光学元件也被应用在了投影式头盔显示器中（1994年Fergason提出投影式头盔显示器，并为此申请了专利[8]）。
而相对以目镜为基础的头盔显示器，投影式头盔显示器有着更小的体积、更大的视场和更小的光学畸变[9]。
另外，用于头盔显示器的新兴技术还有全息光学、离轴非对称、自由曲面（FFS）棱镜等。
下面本文将主要介绍全息光学在头盔显示器中的应用。
4全息技术在头盔显示器中的应用在传统的头盔显示器中，光学透镜被用来放大LCD图像，但这样会带来较小的视场，并且在工业应用中不易实现小型化和轻型化。
在透视型头盔显示器中，一个半反镜被放置在眼睛前方通过光学镜片来放大LCD图像。
但半反镜在传递外界图像和LCD图像之间必须做出权衡，因此二者难以同时被看清。
此外，使用半反镜和放大透镜也不能提供较大的视场。
于是有人提出可以用全息光学元件代替半反镜。
由于全息光学元件具有角度和波长选择性，它可以将从不同角度入射的光衍射至不同的方向，并由此在左眼和右眼上产生立体图像。
Takahisa Ando等人基于上述原理建立了一个透视型头盔显示器的模型，成功地将一对立体图像呈现在左眼和右眼，但是由于存在滞后和光学校正的问题，这两幅衍射图像并不能被人眼同时观察到[11]。
在另一项由Kasai等人参与的头盔显示器研究中，单个的反射全息光学元件被用来反射由LED光源产生的图像，而这个全息光学元件仅对一个窄波带的绿光具有很高的反射性[12]，但这一技术的不足之处在于其只能显示单一颜色，并且只有较小的视场。
POC公司从另一个方向展示了全息光学元件在头盔显示器方面的应用潜力。
POC公司通过电脑设计和分析，展示了将三色混叠畸变补偿全息光学元件（MAC-HOE）应用到头盔显示器上的可行性[13]。
在POC的方案中，图像通过帽舌衬底（visor substrate）进行光波导投射，可以使透视型头盔显示器具有较大视场，并且免去了厚重的光学元件。
利用窄带红绿蓝三色全息混叠，MAC-HOE还可以很大程度上减小传统全息光学元件和折射光学器件引入的颜色和几何畸变。
2004年左右，一种新型全息材料——光热折射率玻璃（PTR glass）——的出现，为单个透明元件在头盔显示器中充当成像器件创造了可能；Y. Ha等人利用这种全息材料建立了相应头盔显示器的模型[14]。
近两年BAE System公司在其最新一代Q-sight头盔显示器中，将全息图嵌入衬底中，光波被限制在衬底中的特定路线传播，与此同时部分光线溢出，随后共同形成完整的图像投影在前方。
这一方案的基本原理是基于全息光波导技术和反/衍射定律，全息光学元件使受成像器件限制的出瞳尺寸得到了扩大[15]。
不难看出，全息技术在头盔显示器中具有良好的应用前景。
图1 第一台图形驱动的头盔显示器图2 BAE System公司设计的头盔显示器Pic. 1 World’s first graphic-driven HMD Pic.2 HMD designed by BAE System Corporation 5头盔显示器的发展趋势尽管头盔显示器已有了较大的发展，但当前的头盔显示器依然存在佩戴不舒适、结构复杂、不够轻便等问题。
从应用范围来说，即便是在军事领域，头盔显示器也并不总是适用。
例如，对于远程操控无人机而言，在操作人员执行远程控制任务的过程中，佩戴头盔显示器会产生视觉负担增加、目标分辨能力降低、方向感迷失、环境感知能力降低等问题[16]。
此时，操作人员使用普通CRT显示器在执行任务中的表现反而优于头盔显示器。
6结论从上世纪60年代的军事推动开始，头盔显示器不仅在军用领域，也在医学、教育、娱乐等领域崭露头角。
尽管在轻便性和紧凑性方面仍存在不足，但头盔显示器的潜力是不言而喻的，相信有更多的新技术会继续推动头盔显示器的进步。
而其最终目标是要让头盔显示器像普通的眼镜一样舒适、轻便，能够倍增人的视觉功能，帮助人在更短时间内获取更多的信息。
届时，头盔显示器将会像今天的手机一样成为人们必不可少的工具，并且集通讯、休闲、娱乐、办公等功能于一身，彻底改变人们的生活方式。