头盔显示器 (Helmet-Mounted Displays,HMD)由1968年哈佛大学的Ivan Sutherland首先提出,并设计出应用CRT的名为达摩克里斯之剑的头盔显示器。经过30年的发展,头盔显示器取得了巨大的进步和广泛的应用。特别是在微型液晶显示器、虚拟现实（VR）、袖珍计算机、可视移动电话以及现代数字化部队的装备中的逐渐普及，使得头盔显示器在这些领域中占据了重要的地位。

无论是要求在现实世界的视场上同时看到需要的数据，还是要体验视觉图像变化时全身心投入的临场感，模拟训练、3D游戏、远程医疗和手术，或者是利用红外、显微镜、电子显微镜来扩展人眼的视觉能力，头盔显示器都得到了应用。比如军事上在车辆、飞机驾驶员以及单兵作战时的命令传达、战场观察、地形查看、夜视系统显示、车辆和飞机的炮瞄系统等需要信息显示的，都可以采用头盔显示器。在CAD/CAM 操作上，HMD使操作者可以远程查看数据，比如局部数据清单、工程图纸、产品规格等。波音公司在采用VR技术进行波音777飞机设计时，头盔显示器就得到了应用。

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透镜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）。液晶显示器（早期用小型阴极射线管，最近已有应用有机电致发光显示器件）的影像通过一个偏心自由曲面透镜，使影像变成类似大银幕画面。由于偏心自由曲面透镜为一倾斜状凹面透镜，因此在光学上它已不单是透镜功能，基本上已成为自由面棱镜。当产生的影像进入偏心自由曲面棱镜面，再全反射至观视者眼睛对向侧凹面镜面。侧凹面镜面涂有一层镜面涂层，反射同时光线再次被放大反射至偏心自由曲面棱镜面，并在该面补正光线倾斜，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，虚拟现实电子技术系统首先应用了头盔显示器。近期新一代家用仿真电子游戏机和步行者DVD影视系统的出现就是头盔显示器的普及推广应用的实例。

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。

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。

民用头盔显示器
头盔显示器在虚拟技术应用系统中的地位十分重要，统计表明，普通人从外部世界获取信息的80％来自视觉，如何实时地生成大规模复杂虚拟环境的立体画面仍然是当前虚拟现实(virtual reality，简称VR)研究中亟待解决的问题。虚拟现实的三项指标：实时性(real time)、沉浸性(Immersion)和交互性(interactivity)。所谓实时性是指虚拟现实系统能按用户当前的视点位置和视线方向，实时地改变呈现在用户眼前的虚拟环境画面，并在用户耳边和手上实时产生符合当前情景的听视和触觉/力觉响应。所谓沉浸性是指用户所感知的虚拟环境是三维的、立体的，其感知的信息是多通道的。所谓交互性是指用户可采取现实生活中习以为常的方式来操纵拟场景中的物体，并改变其方位、属性或当前的运动状态。

现有的虚拟现实系统按硬件组成可分成三类：头盔式显示器是最早的VR显示器，它利用头盔将人的对外界的视觉、听觉封闭起来，引导用户产生一种身在虚拟环境中的感觉。目前的头盔式显示器的分辨率已达到1024×768，可为用户提供清晰的虚拟场景画面。按应用场合主要分为投资类和消费娱乐类两种。前者主要有汽车和飞机虚拟现实CAD设计系统，世界著名大厂商已经广泛采用，我国也在开发此系统。但用量有限，大量应用主要还是消费类娱乐视听产品。自SONY于2000年推出新一代家用游乐器宿主机PlayStation 2（PS2）后，PS2挟强大的运算功能和多方面的影音娱乐功能，立刻在市场上掀起旋风，连带许多周边设备产品开发商也跟进PS2的潮流。Olympus在CeBIT 2001展览中，即推出其Eye-Trek头盔显示器的PS2专用版本。Olympus的Eye-Trek PS2专用版FMD-20P，除颜色采用和PS2一样的黑底蓝字配色外，最大的差异在于加入PS2专用的USB连机设计，未来可以结合游戏软件的设计，增加可视图文交互和控制的功能。

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