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轻型大视场自由曲面棱镜头盔显示器的设计 被引量：24
1
作者 程德文 王涌天 +2 位作者 常军 刘越 徐况 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2007年第3期309-311,共3页
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... 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。 展开更多
关键词 头盔显示器 光学设计 自由曲面棱镜 复曲面
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头盔显示器发展综述 被引量：42
2
作者 高源 刘越 +1 位作者 程德文 王涌天 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第6期896-904,共9页
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... 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. 展开更多
关键词 虚拟现实与增强现实 头盔显示器 视疲劳 评测方法
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60°对角视场的折/衍混合透视型头盔显示器(英文) 被引量：8
3
作者 杨新军 王肇圻 +2 位作者 母国光 吴环保 赵顺龙 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期89-92,共4页
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... 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) . 展开更多
关键词 光学设计 二元光学元件 透视 头盔显示器
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机载护目镜型头盔显示器畸变校正 被引量：8
4
作者 杨新军 吴华夏 +2 位作者 余晓芬 董戴 王肇圻 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期455-459,共5页
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... 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. 展开更多
关键词 头盔显示器 畸变校正 护目镜 预畸变 光学系统
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折/衍混合透视型头盔显示器光学系统设计 被引量：11
5
作者 杨新军 王肇圻 +1 位作者 孙强 卢振武 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期9-12,8,共5页
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... 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%。 展开更多
关键词 头盔显示器 衍射光学元件 光学系统设计
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头盔显示器中折射/衍射塑料光学系统设计 被引量：5
6
作者 吴海清 王学进 +3 位作者 孙强 王健 宋贵才 杨新军 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第9期2243-2246,共4页
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... 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). 展开更多
关键词 塑料透镜 头盔显示器 光学设计 二元光学
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头盔显示器光学系统的研究 被引量：6
7
作者 郜勇 周海宪 赵志敏 《电光与控制》 2002年第3期37-40,共4页
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... 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。 展开更多
关键词 头盔显示器 光学系统 头盔护目镜 FFS棱镜 HOE BOE 机载光电显示设备
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光学透射头盔显示器标定综述 被引量：5
8
作者 罗斌 王涌天 刘越 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第4期432-441,共10页
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... 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. 展开更多
关键词 光学透射头盔显示器 标定 单点主动对准法 增强现实
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具有夜视功能的头盔显示器 被引量：9
9
作者 刘红漫 郭涛 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2007年第z2期583-588,共6页
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... 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。 展开更多
关键词 头盔显示器 夜视镜 像增强管 分辨率 视场
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头盔显示器视差调校的量化研究 被引量：4
10
作者 杨胜杰 李晓霞 刘春华 《电光与控制》 北大核心 2009年第5期86-89,共4页
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... 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。 展开更多
关键词 头盔显示器 视差 最大相对视差 量化
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新型军用头盔微晶显示器 被引量：2
11
作者 周宏 谌玉红 +1 位作者 张小鹰 陈晓 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期106-109,共4页
液晶显示器以其高清晰度、低功耗、重量轻和无辐射等一系列优异性能发展十分迅速。本文介绍了一种采用虚拟显示技术研制的新型军用头盔微晶显示器 ,主要用于单兵系统中数字图像、数据和文字信息的传递 ,通过头盔显示器士兵可看到计算机... 液晶显示器以其高清晰度、低功耗、重量轻和无辐射等一系列优异性能发展十分迅速。本文介绍了一种采用虚拟显示技术研制的新型军用头盔微晶显示器 ,主要用于单兵系统中数字图像、数据和文字信息的传递 ,通过头盔显示器士兵可看到计算机产生的图形数据、战场地图、敌方情报、己方位置等信息。该显示器选用动态向列液晶材料 ,将液晶显示器 (LCD)微晶片紧贴到集成电路硅片上 ,由这些电路直接驱动微晶材料 ,并用发光二极管 (LED)作光源 ,使红、绿、蓝点光源按域顺序在微晶显示器上产生全彩色图像。该微晶显示器还利用人眼的视觉原理 ,设计特殊光学系统 。 展开更多
关键词 液晶显示器 军用头盔 单兵系统 电子技术 虚拟显示 光学系统
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采用回射屏的折/衍射头盔投影显示器设计 被引量：3
12
作者 刘迎 林琳 张慧娟 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期564-569,共6页
设计了有效焦距为35 mm,出瞳距离为23 mm,出瞳直径为12 mm,视场角为50°的透视式头盔投影显示器。该系统由一组双高斯透镜,一个半透半反镜和一个回射屏组成。回射屏的使用使双目设计的视场有效提高,畸变明显降低;二元面的引入,使系... 设计了有效焦距为35 mm,出瞳距离为23 mm,出瞳直径为12 mm,视场角为50°的透视式头盔投影显示器。该系统由一组双高斯透镜,一个半透半反镜和一个回射屏组成。回射屏的使用使双目设计的视场有效提高,畸变明显降低;二元面的引入,使系统在尺寸和重量上有明显的减少,像质进一步提高。该系统投影镜头部分重量仅为10.8 g,最大镜头直径为23.6 mm,完全满足双目设计的要求。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0.12 mm和7.89μm,最大畸变<0.5%。系统最小角分辨率为0.46 mrad,小于人眼的最小角分辨率,解决了普通透视式头盔显示器双目设计时宽视场实现难的问题。 展开更多
关键词 光学设计 透视式头盔投影显示器 折/衍混合系统 回射屏
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SDRAM在头盔显示器系统中的应用研究 被引量：2
13
作者 武玉华 粱晨 +1 位作者 李莉 周玉坤 《现代电子技术》 2008年第13期182-184,共3页
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,... 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。 展开更多
关键词 头盔显示器 硅上液晶显示器 彩色时序 FPGA SDRAM
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头盔显示器光学检测系统 被引量：1
14
作者 王健 李淳 +3 位作者 刘英 郭帮辉 孙强 卢振武 《液晶与显示》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期401-405,共5页
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... 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。 展开更多
关键词 头盔显示器 检测系统 目镜 光学设计
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头盔显示器的关键技术及有关设计问题综述 被引量：11
15
作者 陆南燕 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2002年第3期237-243,共7页
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... 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。 展开更多
关键词 头盔瞄准具 头盔显示器 设计 准则
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头盔显示器在视空间性能评价中的眼睛转动问题研究 被引量：2
16
作者 赵顺龙 王肇圻 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期68-72,共5页
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MT... 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. 展开更多
关键词 应用光学 头盔显示器 视空间评价 眼睛转动
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透反液晶显示器在头盔显示器中的应用 被引量：2
17
作者 刘涛 赵国荣 刘方正 《红外技术》 CSCD 北大核心 2006年第4期227-229,共3页
在强光条件下头盔显示器高亮度显示带来的视觉模糊问题较为突出,透反液晶显示器能够较好地解决这个问题,设计了光敏电阻控制电路感知外界光线强度,控制透视模式和反射模式的切换,并给出了电路安装的方案,仿真试验取得了较好的效果,具有... 在强光条件下头盔显示器高亮度显示带来的视觉模糊问题较为突出,透反液晶显示器能够较好地解决这个问题,设计了光敏电阻控制电路感知外界光线强度,控制透视模式和反射模式的切换,并给出了电路安装的方案,仿真试验取得了较好的效果,具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 头盔显示器 透反液晶显示器 光敏电阻 控制电路
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头盔显示器及其关键技术 被引量：3
18
作者 曲东才 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2002年第z1期1-3,6,共4页
简要概述了头盔显示器的基本概念、主要任务、工作过程以及研制现状和典型产品 ,根据现代空战的特点分析了头盔显示器在现代空战中的主要作用 。
关键词 航空火控系统 平视显示器(HUD) 头盔显示器(hmdS) 关键技术
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紧凑型增强现实头盔显示器光学系统设计 被引量：2
19
作者 赵守伟 张勇 +1 位作者 马东玺 于明 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2015年第7期830-833,共4页
设计了一种用于增强现实的紧凑型头盔显示器光学系统,该系统视场角26.3°×19.7°,焦距32 mm,出瞳距离20 mm,出瞳直径8 mm。在光学系统中使用衍射面与高次非球面设计,实现了光学系统的轻量化,系统内、外两个光通道的光能量... 设计了一种用于增强现实的紧凑型头盔显示器光学系统,该系统视场角26.3°×19.7°,焦距32 mm,出瞳距离20 mm,出瞳直径8 mm。在光学系统中使用衍射面与高次非球面设计,实现了光学系统的轻量化,系统内、外两个光通道的光能量利用率分别为1/4和1/2,光学系统镜头直径小于45 mm,重量小于8 g,不仅在结构上满足使用者头戴要求,而且成像质量接近衍射极限,最大场曲和最大像散分别为45μm和46μm,畸变小于5%,最大垂轴色差值仅为6.9μm,满足增强现实"虚实结合"显示需求。 展开更多
关键词 增强现实 头盔显示器 折/衍混合 非球面
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电磁式时分制头盔显示器瞄准线算法的改进 被引量：2
20
作者 张求知 王永年 +2 位作者 左明 彭年 叶小峰 《电光与控制》 2002年第1期23-27,共5页
介绍了电磁式时分制头盔显示器的工作原理 ,给出了瞄准线计算的数学模型 ,分析了存在的问题。最后给出了解决问题的方法和改进后的效果。
关键词 头盔显示器 瞄准线 数值算法 工作原理 数学模型 电磁式时分制敏感系统
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