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。
头盔显示技术的发展
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飞行头盔综合技术的现状及发展趋势
飞行头盔综合技术的现状及发展趋势吴明磊钟方虎余文斌王荣娣李连臣（空军航空医学研究所，北京，１０００３６）摘要头盔瞄准具、头盔夜视仪、防激光镜片、ＮＢＣ（核、生物、化学）防护等装备相继问世，军用头盔的功能越来越多、技术含量越来越高，集防护和信息处理于一体的综合系统．成为生命保障平台和信息处理平台，成为人机工程的第一界面。
关键词头盔。
头盔显示器，头盔瞄准具。
夜视仪，生理学。
工效学１引言在飞行头盔上增加了如瞄准具、夜视仪等新的装置，使防护要求与飞机性能、作战装备增强产生矛盾，使飞行头盔设计遇到了新的挑战。
为了在武器系统性能的提高与飞行员的安全、生存要求之间保持平衡和协调，美、英等国的工程研制部门和航空医学研究部门，开展了火量的调查、实验、评估和论证工作，为装备发展、研制提供了依据。
随着微电子技术、高精密制造技术的发展，军用头盔将进一步达到信息化、智能化，凸显出生命保障平台、信息处理平台、作战平台和人机工程第一界面的功用。
２头盔综合技术与ｂ行员生命保障和战斗力头盔综合技术表现在头盔集防护和信息处理于一体。
既要满足生理需要，又能满足作战要求。
作为防护的平台，要保护头部（头、颈、脑、眼、耳、鼻、口）防碰撞、防气流吹袭、防强光（激光）、防噪声的要求，还能提供供氧（呼吸系统）、抗荷（心血管系统）及防核生化（ＮＢＣ）的能力。
作为信息的平台，则要满足通讯、瞄准、夜视等信息处理和作战要求。
以“灵活眼”（ＡｇｉｌｅＥｙ’ｅ）为例，说明头盔综合技术与飞行员生命保障和战斗力的关系。
“灵活服”是由微型阴极射线管、光学系统组成的单目笔画显示系统，用于白天目视攻击目标。
研究设计人员根据ｂ行员的反映和要求，检查头盔上的每一部件，从尺寸、重量、功能、位置上优化设计，改进了氧气传输系统和通讯系统，显示部件装在头盔内而不是头盔外，考虑高Ｇ和弹射过载，使设计的头盔系统达到最轻和最佳重心位置．不砸于ＨＧＵ．５５／Ｐ与ＭＢＵ．１２／１＂系统。
现代士兵的第二大脑——头盔显示器
现代士兵的第二大脑——头盔显示器————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：现代士兵的第二大脑——头盔显示器-科学论文现代士兵的第二大脑——头盔显示器◎文/魏庆头部是我们最重要的身体器官，在战火纷飞的战场保护好头部显得特别重要。
据统计，现代战争中武器对战场人员头部的伤害是战斗减员的主要原因，士兵头部受伤后死亡率高达45%。
第二次世界大战中，美军因头部受伤而阵亡的人数占阵亡总人数的32.5%，远远高于身体其他部位受伤而阵亡的几率，而士兵佩戴头盔后死亡率可降低19%。
抗美援朝战争期间，由于没有头盔防护，我军官兵头颈部战伤死亡率高达50.8％，约是二战期间装备头盔的美军战伤死亡率的1.6倍。
头盔是个小小指挥所现代战场是信息化作战，士兵戴的头盔不仅是防护装备，还是美军的第二大脑。
看看头盔壳上装备的家伙，你肯定大吃一惊：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……简直是一个小小的指挥所哦！通过显示器，士兵可以对战场进行全景扫描，在复杂条件下捕捉到目标图像，甚至能够从头顶、掩体后方和建筑物周围进行“拐弯”射击，不用暴露自己便可准确攻击目标了。
伊拉克战争中，美军陆军特种部队、空军特种部队、海军陆战队侦察部队、第82空降师的一个旅和海军“海豹”突击队等均装备了新的轻型军用头盔显示系统。
这种头盔显示系统与传统的作战头盔相比，不仅舒适可靠，而且还拥有很好的抗打击能力和通信能力。
到目前为止，美军已经装备了20万顶头盔显示系统。
让我们看看头盔显示系统的机构吧。
它有6～8层泡沫防震衬垫，这些衬垫能根据士兵的具体要求进行增减或改变。
头盔顶部的衬垫可为长方形或椭圆形，当士兵将这种头盔戴在头上几分钟后，头盔里的衬垫就会变得很松软，直到最后完全适合士兵的头形。
防子弹的强大保护神这种头盔显示系统是目前最安全的冲击式头盔显示系统，能防御435米/秒垂直射入的9毫米子弹。
头盔显示器的应用及技术设计参量简析
１８ 年，Ｔ ｏ ａ ｕｎｓ Ｉ 展示 了带有 ６个 自由度跟踪定位的头盔 显示器 （ ９２ ｈｍ ｓ ｒｅｓ Ｉ Ｆ Ｉ ＨＭＤ） ， 从而 使用户 完全 脱离 了周 围的环 境 。１８ ， Ｍｉ ａｌ Ｇｒｅｙ在 ＮＡ Ａ Ａ＇ ８ ９４年 ｃ ｅ Ｍｃ ｅｖ ｈ Ｓ ｌｅ 创建 了 并 不 ｎ
光线 烦斜 ，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 能作为个 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 Ｌ Ｄ显 示器 件 的影 像透 过 光 学 系 统形 成 全 像 Ｃ
大银幕。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 ：虚 拟 现 实 电子 技 术 系统 首 先 应 用 了头 盔 显 示 器 。 近 期 步 行 者
第１ 期
缪
渊 ：头盔 显示 器 的 应用 及 技 术 参 量 简 析
４ １
昂贵 的三 维 立体 ＨＭＤ。１ ８ 年 ．Ｓｏｔ ｉ ｅ 在 Ｎ Ａ继 续三 维立 体 ＨＭＤ工程 的发 展 ９５ ｃｔ Ｆｓ ｒ ｈ ＡＳ
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 ．
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 冀 实环 境之 上。 它采用 传统 的轴 对称光 学 系统 ，体 积和 重 量都 较大 。１７ ９ ５年 Ｊ ．Ｈ．Ｃ ｒ 熠 Ｉａ ｕｈｒ ｎ ｈ ｋ利 ｖｎＳ ｔｅｌ ｄ设计 的头 盔显示 设 备和 Ｕｔｈ大 学 开 发 ａ ａ 的机 械 Ｗａｄ建立 了一个 蓝面 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 ｎ 广泛 的影 响 ，但这 已是 ３维交 互 技 术 的雏 形 。是 进入 虚 拟 技术 （ｉｕｌ ｅｌｙ简 称 ＶＲ） 应 ｖｒ ａ ｒａｉ ｔ ｔ
现代空战中的头盔显示器及其关键技术
行高度等数据, 由固 定在机 头万 向支架 上红 外传感 器( 可 随 驾驶员头部 的转动而转 动) 提供 视野 范围 内的红 外图 像, 然 后将这些数据、红外图像传送到计算 机系统中进 行处理后 再
传送给显示设备, 最后图像和表示不 同信息的符 号成像在 驾 驶员眼前的 护目镜或面 罩上 ( 在 理想 情况 下, 所显示 的信 息 不会影响驾驶员自然视野) 。同时由 驾驶员观测 所得到目 标 位置信息也会通过计算机转换为瞄准指令 , 传递 给机载雷 达 及其他光电 传感器和武器系统, 引 导它们对 目标跟踪。可 见 HMDS 可进行双向信息传递。
HMDS 已 经发 展到 第三 代, 但基 于技 术、经 费和 使用 考 虑, 即使研制的第 三代 HMDS 也并非 都 是采 用先 进技 术, 因 此目前 HMDS 的使用 状况 是第一、二 、三代 产品 同时 并存 使 用。
目前 HMDS 的技术状况是 第一、二代 HMDS 只 能显示 瞄 准线, 不能显示图 像, 采用 单目护目镜, 第一代视场仅为 3. 5& ~ 6. 0&, 第二 代的视场扩 大到 20&, 其 显示数据增 加了飞行 和 导航信息, 因此第 一、二代头 盔显 示器又 称为 HMS。第一 代 HMS 的典型产品是俄制 ZH- 3YM- 1 头 盔瞄准具, 它采用 了 光电式头 部跟踪器, 视 场为单 目 4. 5&, 显示 方式为 光学准 直 标线。这种产品大量装备了米格- 29、苏- 27 战斗机。同 类 产品还有美国研制的 HMSS 头盔瞄准具, 其视场为单 目 3. 5&, 采用了电磁式跟踪器和 LED 显示。第二 代的 典型产 品为 以 色列的 Elbit Dash3, 采用了电磁式跟踪器, 视场为单目 20&, 显 示方式采用笔划/ 护目镜, 此外美国研制的 IHADSS 头盔瞄 准 具也是同代产品, 采 用光电跟 踪器、单目 40& ∋ 30&, 显 示方 式 为笔划/ 光栅, 该产品 已经 交付 了 900 套, 主要 装备 了 AH 64H 和意大利的 A129 武装 直升机。第 三代 HMDS 性 能有 较 大提高, 不仅可 显示符 号表示 的瞄准、飞行、导 航等信 息, 而 且还可显示红外图像, 采用双 目护目镜, 视场扩 大到 40&。其 代表 产 品 为 GEC - 马 可 尼 公 司 研 制 的 IDH、 蝮 蛇 3 (Viper3) 、美制昼夜空 地型 顶 视 ( TOPSIGHT) ( 磁 式跟 踪器、 双目镜 40& ∋ 30&、笔划/ 光 栅、红外/ 像 增强 管、电视等 显示 方 式) , 等等。
我国智能头盔发展现状
我国智能头盔发展现状
智能头盔作为一种结合了智能技术和安全防护功能的产品，近年来在我国的发展呈现出了可观的态势。
智能头盔的出现，能够为用户提供更全面的保护和便利，吸引了不少人的关注。
目前，我国智能头盔市场竞争日益激烈，众多厂商纷纷加入其中。
他们通过不断创新，推出了多款功能丰富的智能头盔产品，满足了不同人群的需求。
这些头盔配备了摄像头、传感器、导航系统等多种功能，使用户能够实时记录行车视频、监测环境并获取导航信息。
智能头盔在汽车、摩托车等交通领域的应用最为广泛，它为驾驶员提供了更加安全、舒适的驾驶体验。
一些智能头盔还配备了呼吸检测、疲劳监测、碰撞预警等智能系统，可以帮助驾驶员及时发现并应对潜在的危险情况，降低事故发生的概率。
除了交通领域，智能头盔在建筑工地、工业生产等领域也有广泛应用。
这些头盔可以提供实时视频监控、环境检测、工作指引等功能，为工人提供更加安全、高效的工作环境。
然而，智能头盔的发展仍面临一些挑战。
其中之一是技术难题。
智能头盔需要具备高精度的传感器、强大的处理能力和稳定的通信技术，这些技术要求对制造商提出了较高的要求。
另外，目前智能头盔的价格相对较高，制约了其在市场上的普及程度。
总体来看，我国智能头盔市场潜力巨大，发展前景广阔。
随着
技术的进步和成本的降低，相信智能头盔将会在未来取得更加突出的成就，为用户提供更好、更安全的使用体验。
头戴虚拟现实设备的3个技术方向
头戴虚拟现实设备的3个技术方向虚拟现实技术的种种描述中，提到最多的关键设备就是头戴虚拟现实设备（以下简称“头戴VR设备”），是的，这就是欺骗你眼睛的那个家伙，从目前的技术角度来看，头戴VR
设备主要有3个发展方向。
下面华锐视点来为您简单介绍一下：
1.以Oculus为代表的电脑连接式头戴VR设备
它们事实上就是HMD(HeadMountedDisplay,头戴显示器)，可以称作为“VR头戴显示器”。
HMD发展至今大约已经50年了，最早从美国军方就已开始。
蚁视头盔即与Oculus非常相似，与电脑连接，由电脑进行运算和渲染再将影像传输至头盔内的屏幕上。
2.以三星GearVR、GoogleCardBox为代表的方式
这种方式利用的虚拟源是手机，它为用户提供了一个插手机的“VR手机盒子”。
事实上
就是一套光学系统嵌在一个塑料或纸盒子里面，插入智能手机观看。
蔡司VR、暴风魔镜和“蚁视机饕”均是此类手机盒子。
3.独立的“VR智能眼镜”
以虚拟世界与IDEALSEE的头戴VR产品为代表的此类设备内置了完整的计算、存储、通信、交互模块，可以独立使用，不需要连接电脑或手机。
虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向，它是仿真技术与计算机图形学人机接口技术，多媒体技术与传感技术，网络技术等多种技术的集合和研究领域。
它是目前科技领域内一门富有挑战性的前沿学科。
2024年VR头盔市场发展现状
2024年VR头盔市场发展现状概述VR（Virtual Reality，虚拟现实）技术在近年来得到了飞速发展，成为了一种引人注目的新兴技术。
VR头盔作为VR技术的关键设备，起到了连接用户与虚拟现实世界的重要作用。
本文将介绍VR头盔市场的发展现状，并分析其未来前景。
市场规模VR头盔市场在过去几年里迅猛发展，其市场规模不断扩大。
根据市场研究公司的数据，2019年全球VR头盔市场规模达到了1000万台，市场价值超过100亿美元。
预计到2025年，全球VR头盔市场规模将进一步扩大，预计将达到100亿美元。
主要品牌和产品目前，VR头盔市场上主要有几个知名品牌，如Oculus、HTC Vive、Sony等。
这些品牌推出的产品也是市场上最受欢迎的产品。
例如，Oculus推出的Oculus Rift和Oculus Quest系列产品，采用了先进的VR技术和人性化设计，深受消费者的喜爱。
HTC Vive的Vive系列产品具有出色的图像质量和沉浸式体验，赢得了广泛的用户好评。
Sony的PlayStation VR也是一款备受瞩目的产品，其与PlayStation游戏机的兼容性也为其赢得了一大批忠实用户。
技术进步与创新VR头盔市场的快速发展离不开技术的进步和创新。
近年来，VR头盔的图像质量不断提高，分辨率逐渐增加，色彩还原更加真实。
同时，VR头盔的舒适度也逐渐改善，减少了眩晕感和不适感。
此外，VR头盔还加入了更多的交互方式，如手柄、体感设备等，使用户的沉浸体验更加真实。
未来，随着技术的进一步发展，VR头盔的画质、舒适度和交互方式还将得到进一步的提升。
应用领域VR头盔的应用领域也越来越广泛。
除了游戏领域，VR头盔还广泛应用于教育、医疗、娱乐等各个领域。
在教育领域，VR头盔可以提供沉浸式的学习体验，让学生更好地理解知识。
在医疗领域，医生可以使用VR头盔进行手术模拟，提高手术的准确性和安全性。
在娱乐领域，VR头盔可以提供身临其境的娱乐体验，让用户感受到逼真的游戏场景。
钢制头盔的智能化发展趋势展望
钢制头盔的智能化发展趋势展望随着科技的不断发展，智能化已经渗透到我们日常生活的方方面面。
在安全防护领域中，钢制头盔作为防护装备的一种，也不断迎来智能化的发展趋势。
本文将从功能性和技术创新两个方面，展望钢制头盔的智能化发展趋势。
首先，一款智能化的钢制头盔应该具备更多的功能，以提供更全面的防护效果。
当前的钢制头盔主要用于建筑工地、工厂、矿山等危险环境下的工作人员。
但未来的智能头盔将会融合更多的传感器和技术，以便提供更广泛的应用。
例如，智能化的钢制头盔可以通过气体传感器检测出有害气体的浓度，及时发出警报，保障工作人员的健康安全。
此外，智能头盔还可以搭载红外传感器，通过热成像技术检测出有可能引起火灾的问题，及时进行预警。
此外，通过与无线通信技术的结合，智能头盔可以将实时数据发送给相关人员或监控中心，以便实现对员工工作状态和安全情况的监控。
其次，钢制头盔的智能化发展也离不开技术创新。
当前，各类头盔厂商正致力于开发新的技术，以提升头盔的智能化水平。
例如，一些厂商已经开始推出配备智能显示屏的钢制头盔，可以通过屏幕显示工作人员的状态、传感器数据等，提供即时的工作相关信息。
此外，还有一些厂商将头盔与虚拟现实（VR）技术相结合，通过头盔上的摄像头传输实时图像，使工作人员能够进行远程操作或受训。
这些技术创新的出现，使得头盔不再仅仅是一种防护装备，更成为了一种辅助工作、提高效率的工具。
另外，智能钢制头盔的发展还有一个重要的方向是和人工智能（AI）的结合。
通过集成人工智能技术，智能头盔可以更好地识别和分析工作环境中的危险因素，并及时采取相应的措施。
例如，在高温工作环境中，通过智能头盔内置的温度传感器和人工智能算法，可以实时监测员工的体温，一旦超过安全范围，智能头盔将自动向员工发出警报，提醒其迅速离开危险区域。
此外，智能头盔还可以通过摄像头和人脸识别技术，识别工人面部表情，监测其是否疲劳或情绪不佳，以提醒其休息或调整心态。
头盔显示器发展综述
头盔显示器发展综述高源;刘越;程德文;王涌天【期刊名称】《计算机辅助设计与图形学学报》【年(卷),期】2016(028)006【摘要】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。
%With the rapid development of virtual reality (VR) and augmented reality (AR), more and more VR and AR related applications come into the views of the general public. Among various displays, the head mounted displays (HMD) play an important role due to its high immersion, real-time interactive and wide applications. This paper introduces the imaging principle of the optical system on the traditional HMD, and summarizes three kinds of novel designs of HMD, which includes the free-form optics based HMD, the waveguide based HMD and the real stereoscopic HMD. All these HMDs can solve such problems as large volume and weight, the conflicts between the accommodation and convergence of the traditional head mounted displays with differentapproaches. This paper also presents the subjective and objective evaluation methods of HMD as well as its future development trends.【总页数】9页(P896-904)【作者】高源;刘越;程德文;王涌天【作者单位】北京理工大学光电学院北京 100081;北京理工大学光电学院北京100081;北京理工大学光电学院北京 100081;北京理工大学光电学院北京 100081【正文语种】中文【中图分类】TP391.41【相关文献】1.头盔显示器的技术发展综述 [J], 吴卫玲2.头盔显示器作为主飞行显示器的技术发展综述 [J], 赵国荣;刘涛;刘方正3.头盔显示器技术发展综述 [J], 赵雁雨;曹良才4.头盔显示器视差自动测量中眼位点的自动对准 [J], 张舒慧;黄明和;程其娈;谭佐军5.非对称轻小型头盔显示器光学系统设计 [J], 黄颂超;冯云鹏;程灏波因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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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。