轻型大视场自由曲面棱镜头盔显示器的设计

轻型大视场头盔显示器(HMD)在虚拟现实、增强现实、军事和反恐等领域具有广阔的应用前景。传统的目镜结构形式难以满足头盔显示器对系统视场、体积和重量的苛刻要求。通过采用自由曲面(FFS)棱镜实现了大视场轻型头盔显示器目视光学系统,讨论了FFS头盔显示系统的设计方法并给出了设计结果。

头盔显示器发展综述

随着虚拟现实与增强现实技术的快速发展,近年来越来越多的虚拟现实与增强现实相关应用走入大众视野.在众多显示设备中,头盔显示器以其高沉浸感、实时交互性及其广阔的应用领域在虚拟现实与增强现实技术中占据重要地位.文中介绍了头盔显示器光学系统成像原理;分析总结了从不同的技术角度解决的传统头盔显示器体积与质量大、调焦与辐辏不匹配等问题的3种新型头盔显示器,包括自由曲面头盔显示器、波导型头盔显示器和真实立体感头盔显示器,阐述了用户佩戴头盔显示器的视疲劳主观和客观评测方法;最后对头盔显示器的未来发展趋势进行了展望.

机载护目镜型头盔显示器畸变校正

根据机载飞行头盔特点及人机工程要求,设计了护目镜型头盔显示器光学系统.分析了该光学系统的光学性能和畸变特点,研究了该光学系统畸变的算法软件校正方法,设计了预畸变校正算法软件,并对护目镜型头盔显示器光学系统进行了畸变校正.结果显示:校正后光学系统具有很高的成像质量,空间频率为50lp/mm时,全视场调制传递函数接近0.2;同时畸变小于0.5%,系统满足机载护目镜型头盔显示器性能指标要求.

用于增强现实的头盔显示器的设计

穿透式双通道头盔显示器 (HMD)是增强现实系统中的关键部件。本文给出了一种新颖的穿透式双通道头盔显示器的设计方案 ,使得当在用于增强现实系统中时 ,能够获得更大的透过率 ,以获得清晰的外部世界与内部产生的场景信息。同时通过成功的光学设计 ,获得了大视场。

头盔显示器的发展与应用

本文对头盔显示器的发展历史及其在军事、工业、医疗、娱乐业的应用状况和特点进行了介绍 ,对头盔显示器中的图象源、光学系统、定位传感器等关键技术以及在我国发展头盔显示器件的必要性进行了分析。

60°对角视场的折/衍混合透视型头盔显示器(英文)

分析了离轴、大视场角透视型头盔显示器光学系统的设计方法,提出了利用衍射光学的独特性质设计了大视场、宽波段、离轴折/衍混合透视型头盔显示器光学系统.该系统具有10 mm的出瞳直径和22 mm的出瞳距离,且满足人因素要求.另外,该系统色差仅14μm,系统口径小于46 mm,满足双目视觉要求.整个系统适合具有15 mm对角直径SVGA分辩率的彩色液晶显示器(LCD) .

折/衍混合透视型头盔显示器光学系统设计

为满足头盔显示器(HMD)对大视场、高像质和彩色显示的要求,提出了改进型 HMD 光学系统。该系统以彩色 LCD 为图像源实现彩色显示;以折/衍混合单透镜代替双胶合,利用其负色散和波面任意整形特性消除系统色差及改善波前像差。图像源发出的光束在分束器附近成中间像,可增大系统视场;出瞳在中继光学组元中间成像,可减小系统口径,增大出瞳直径;球面耦合器将分束器反射过来的光束准直后投射到人眼,能消除人眼反复观察不同焦距的视频图像和外界图像所造成的疲劳。该系统垂轴色差小于 42μm,视场扩大为 40°(水平)×30°(垂直),分辨力接近人眼的最小分辨能力;口径小于 46mm,重量比现有 HMD 光学系统下降 47%。

头盔显示器中折射/衍射塑料光学系统设计

研究了塑料透镜在头盔系统中的应用,设计了全塑料(聚甲基丙烯酸甲脂-PMMA)头盔光学系统.引入衍射面,利用其负色散性和波面任意整形特性消除系统色差及改善波前像差.图像源发出的光束在分束器附近成中间像,可增大系统视场;出瞳在中继透镜组中间成像,可减小系统口径,增大出瞳直径.该系统镜头部分重量仅为6 g,目视系统中需重点校正的像散和垂轴色差的最大值分别为0.44 mm和20μm,最大畸变为2.5%;系统最小角分辨率为0.9 mrad,视场为40°(H)×30°(V).

光学透射头盔显示器标定综述

光学透射头盔显示器(OSTHMD)标定是增强现实技术研究中一个具有挑战性的关键技术问题.文中详细阐述了OSTHMD的标定技术,包括标定要求、标定计算模型、标定方法、标定评估、发展趋势和应用前景等,重点介绍了比较实用的基于单点主动对准法和基于图像的标定方法.

头盔显示器光学系统的研究

HMD光学系统的设计非常具有挑战性。本文介绍了 HMD光学系统的工作原理和一般组成。理想的 HMD光学系统应该重量轻、体积小。为满足这些要求 ,文中描述了改进传统的HMD光学系统的两种方法。一种是用头盔护目镜和 FFS棱镜重新构造 HMD光学系统 ;另一种是用 HOE和 BOE替代传统的光学元件。这些模式比传统 HMD光学系统优越 ,而且能使 HMD光学系统体积小、重量轻。

具有夜视功能的头盔显示器

头盔显示器可以给驾驶员提供武器瞄准和飞机姿态等信息,已成为现代军用飞机座舱显示系统的重要组成部分。在头盔显示器中加装夜视装置,使头盔显示器具有夜用功能是一项迫切的军事需求。分析了夜视镜的原理和作用,给出了夜视镜和头盔显示器综合的两种方法及国外典型的综合实例,对夜视镜与头盔显示器综合中的主要问题——分辨率与视场问题进行了深入研究。分析表明,对综合夜视头盔显示器的重要技术指标应该根据具体情况折衷考虑。

机载头盔显示器符号系统评价的原则与方法综述

头盔显示器(HMD)是高性能作战飞机的新型座舱显示器。HMD的符号系统需经全面的工效学评价,才能最大限度地发挥头盔显示器的优势。本文综合近年来HMD符号评价研究,在分析HMD符号使用效果的影响因素基础上,阐述了心理负荷和态势了解在评价HMD符号中的应用,比较了实验室评价法、模拟飞行评价法和实际飞行评价法三类评价方案的优劣,最后提出综合运用多种方法是提高HMD符号评价效果的关键点。

头盔显示器视差调校的量化研究

为简化视差调校,对具有大出瞳和特殊使用环境的头盔显示器准直光学系统特点进行了研究,分析了头盔显示器视差产生的根源和原理。通过引入最大相对视差,把视差调校量与出瞳直径、焦距、设计物距联系起来,得到了视差调校量与光学系统基本参数的显性量化关系式。

头盔显示器作为主飞行显示器的技术发展综述

头盔显示器将以其突出的优势取代平视显示器成为未来战斗机的主飞行显示器,它能有效地提高飞行员的态势感知能力和战斗效率.文章论述了其关键技术的发展及现状,借鉴外军一系列试验的结论,综述了其作为主飞行显示器的技术指标、存在的问题及发展的方向.

现代空战中的头盔显示器及其关键技术

首先概述了头盔显示器的基本概念、结构、组成和分类 ,头盔显示器的主要任务、工作过程以及研制现状和典型产品 ,之后根据现代空战的特点分析了头盔显示器在现代空战中主要作用 。

头盔显示器光学检测系统

为了对头盔显示器的目视系统做出整体性的评价,提出了一种简单可行的头盔显示器检测方法,设计了用于检测的光学系统。根据头盔显示器与检测系统光瞳匹配的需求,在设计中采用目镜结构的成像镜头,通过一片树脂非球面镜片实现了镜头的无畸变成像。检测系统的视场角为50°,入瞳大小为4mm,畸变量<0.1%,在-4D～3D头盔目镜测试条件下都能保持很高的成像质量,可以满足不同屈光度下头盔显示器目视系统的测试需要。

SDRAM在头盔显示器系统中的应用研究

头盔显示器在很多领域正得到广泛的应用,它在微型显示器上显示高清晰度图像,应用一定的光学系统,在人眼前方形成类似于电脑显示屏的虚像,人们可以通过他来观看高清晰度视频图像。利用FPGA设计头盔显示器与HY57V643220 SDRAM之间的接口,主要研究将SDRAM应用于显示系统中作为图像数据存储器,采用FPGA实现其读写控制功能,并产生驱动LCoS成像所需的完整图像视频信号。

一种三维头盔显示器驱动电路设计方案

针对三维头盔显示器的结构与特点,提出了以PC为平台,以FPGA(现场可编程门阵列)为控制核心,以OLED(有机发光二极管)微显示芯片为图像源的三维头盔显示器USB2.0接口电路设计方案;并且在PC机上利用三维造型软件3ds MAX进行三维建模并从中提取出具有一定视差的双目图像,然后通过USB2.0接口将其按照给定的视频格式并行传送到左右两个微显示芯片进行显示,从而实现了双目立体视觉,验证了方案的可行性.

头盔显示器的关键技术及有关设计问题综述

头盔显示器可以提高驾驶员的态势感知能力。红外传感器提供的信息 ,使驾驶员的态势感知能力大大加强。头盔显示器提供的红外图像 ,使恶劣的天气和黑夜不再成为驾驶员作战的障碍。概述了头盔显示器的发展过程和关键技术 ,介绍了当前空军用头盔显示器的技术问题、解决方法、设计示例。

头盔显示器在视空间性能评价中的眼睛转动问题研究

以一款由Erfle目镜为目视系统的头盔显示器为例,给出了眼睛转动时其视空间的性能评价方法、计算公式和评价结果.评价内容包括MTF、调节、像散、横向色差和畸变.对眼睛转动和不转动情况下的结果进行了分析比较:由于转动,使得某些视场的MTF、调节等性能指标严重变差,成清晰像的范围明显减小;系统的性能出现了明显的非对称性.结果表明:无法根据眼睛不转动情况下的系统性能来判断转动情况下的性能,而只能通过实际的光线追迹才能获得.