郜勇[1]2003年在《机载头盔瞄准/显示器光学系统的研究》文中进行了进一步梳理护目镜式头盔瞄准／显示器的研究是国家十五预研课题，目前只有少数几个国家开展此项研究。 本文详细论述了机载头盔瞄准／显示器光学系统的结构和设计要求，确定抛物面护目镜式光学结构为最终设计方案。运用非球面光学理论建立了非球面护目镜的数学模型；依据此种数学模型，使用CODE-V(9.0)光学设计软件对头盔瞄准具的护目镜式离轴非球面光学系统进行了优化设计，获得十分理想的效果，使得头盔瞄准具整个结构更合理，实用性更强。
赵逢元[2]2014年在《护目镜双目显示光学系统研究》文中研究表明本文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,介绍了HMD光学系统的工作原理和一般组成。本文详细论述了机载头盔瞄准／显示器光学系统的结构和设计要求,确定双曲面护目镜式光学结构为最终设计方案,设计了护目镜型头盔显示器光学系统,使用CODE-V(9.5)光学设计软件对头盔显示器的护目镜式离轴非球面光学系统进行了优化设计,获得十分理想的效果,使得头盔瞄准具整个结构更合理,实用性更强；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,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501p/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。最后对头盔显示器光学系统的关键技术和发展趋势作了扼要分析。
李华[3]2015年在《头盔显示器光学系统关键技术研究》文中认为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,并能迭加在真实外景上;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着的进步,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,详细研究了叁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。在研究全息光波导结构头盔显示器光学系统过程中,基于全息光学原理和全息光学元件的递归设计法,首次尝试运用光学设计软件对该种结构的头盔显示器光学系统进行仿真模拟。论文对叁种结构型式的光学系统进行了综合像质评价和性能比较,总结了每种结构型式的优缺点。根据研究结果预见,含自由曲面的离轴合成器结构成为目前头盔显示器最可行的方案。
杨新军, 吴华夏, 余晓芬, 董戴, 王肇圻[4]2010年在《机载护目镜型头盔显示器畸变校正》文中研究说明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.
周海宪[5]2002年在《头盔显示技术的发展》文中研究表明主要介绍机载头盔显示技术的发展状况。重点论述头盔显示器必须具备的功能和要素 ,并且对机载头盔显示器设计中涉及到的问题进行了讨论。最后 ,给出了目前国际上在研的几种比较先进的头盔显示器的例子
赵方文[6]2016年在《头盔显示器（HMDs）工业设计研究》文中认为随着科技的进步与发展,未来的战争环境将会变得越来越复杂,获得战场上的制空权越来越受到各个国家的重视,其中,头盔瞄准显示器系统(HMDs)作为驾驶员在战场上获取重要信息的载体,也越来越受到各个国家的关注。本文从工业设计的角度对头盔显示器进行外观造型分析及相关理论探索,对头盔造型进行创新方案设计,以优化头盔信息显示布局,减轻头盔重量对驾驶员头颈部的影响,并对头盔模型进行有限元仿真的体压分析。本课题首先从发现的问题——头盔重量对驾驶员会产生生理和心理危害出发,对头瞄系统的工作原理、观瞄方式及五种飞行状态进行了研究;从工程力学的角度定性分析了头盔重量对驾驶员头颈部的影响,并在此基础上提出探索解决方案；为了使设计的头盔造型更具科学性及合理性,对人的视觉信息(视域、视野、视角和视距)进行了分析,从而对头盔界面信息的布局提供了科学的指导；根据人体尺寸的国家标准,分析并计算了人体头部尺寸的范围,为头盔造型的设计提供了尺寸参考。对头盔瞄准显示器系统的模块进行感性工学及语义差异法的评价,从选取的意象中对头盔造型进行创新设计,对头盔主体、遮阳板和辅助设备分别进行设计,并最终组合,输出高保真效果图与细节图；对头盔模型进行有限元仿真分析并求解,得出头盔造型的体压分析图,体压分析的结果又反过来指导头盔造型的设计,从而对头盔造型进行优化。本文综合运用感性工学、人机工程学、人因工程学、设计心理学、人体测量学、有限元仿真分析法等对头盔造型进行创新设计和优化设计。利用Rhino、Keyshot、 SolidWorks、Photoshop、Illustrator等叁维二维软件对头盔造型进行展示,整个设计的过程和分析过程都会对头盔的造型提供参考,对头盔造型的优化也有重要的指导意义。
杨震[7]2011年在《视网膜投影显示技术研究》文中进行了进一步梳理头盔显示器广泛使用在现代数字军事装备中,已经成为士兵模拟训练,实际作战的装备,而且在人们的日常生活中也得到广泛的应用。视网膜投影显示技术是一种具有诸多优点的头盔显示技术,该技术在观察者调节眼睛焦距时,能同时清晰地观察到投影信息和现实景物。目前,国内外对视网膜显示技术已经开展了研究,但还未形成实用产品。由于它的应用价值很高,因此需要对该技术进行更深入的探讨和研究。本论文首先分析了头盔显示技术的发展前景以及国内外在相关领域的研究成果,深入研究了头盔显示技术的原理和理论。在视网膜投影显示技术的相关理论基础上,确定了视网膜头盔显示器的整体结构方案,整个系统采用麦克斯韦观察法的原理,用微型光强调制器控制激光直接将图像投影到视网膜上,每一个像素点发出的光线通过水晶体中心,这使得投影图像独立于眼睛晶状体焦距的调节。视网膜头盔显示器的光路系统主要由激光扩束准直系统和滤波投影系统组成。采用ZEMAX软件对激光扩束准直系统和滤波投影系统进行了光学设计,并在光学实验平台上进行了视网膜投影显示的光学实验,对视网膜投影显示技术的功能进行了验证。设计的视网膜投影显示系统中,扩束准直系统的入瞳直径为1.5mm,扩束10倍,系统光学传递函数在120lp/mm时均达到0.8以上。滤波投影系统的焦距为-46.7mm,相对孔径为1/2,系统的光学传递函数在120lp/mm时轴上视场达到0.6以上。在视网膜投影显示技术的原理实验中,当CCD照相机变换调节焦距时,图像投影在4320×3240分辨率的CCD接收器上总是清晰的,验证了设计出的视网膜投影光路是可行的。
王先超, 谢意[8]2015年在《机载全息波导瞄准显示技术发展综述》文中指出首先阐述了机载全息波导瞄准显示技术的概念和内涵,说明了其技术特征和优势,介绍了该技术目前的国内外研究现状。分析了机载全息波导瞄准显示涉及到的关键技术,并对各关键技术进行了说明。在此基础上,分析了机载全息波导瞄准显示技术的发展趋势和未来的突破口,最后,对该项技术进行了展望。
李召鑫[9]2012年在《基于图像处理的头盔空间位置测量》文中指出头盔瞄准具(HMS)是现代飞机操控系统中不可或缺的部件,它主要辅助飞行员进行仪器仪表的控制和武器的瞄准攻击。头盔瞄准具的工作原理大致分为电磁式、传感器式、光电式、声学式、图像处理式等。本文主要针对基于图像处理式的头盔瞄准具,展开相关的研究工作。文章中各个章节的大体内容如下。第一章在查阅了大量参考资料的基础上,主要介绍了头盔瞄准具的发展应用情况、工作原理。此外本章还介绍了机器视觉、视觉测量方面的相关知识,进而引出了本文的研究课题以及研究意义。第二章主要介绍了视觉测量中的相机标定、成像模型、畸变矫正等相关工作,主要介绍了一些常用的相机定标方式、以及本课题中采用的定标方案；常用的相机成像模型、本课题采用的成像模型；本实验采用畸变矫正方法；此外本章还对双目视觉的成像原理做了阐述。第叁章主要对双目视觉测量中的立体图像匹配技术和双目视觉测量系统的在空间不同位置的分辨能力进行了详细研究,前者主要是介绍了通用的图像匹配方式,本课题所采用的图像匹配方式；后者详细介绍了系统分辨率与相机的光轴夹角、相机的焦距、物点的观测位置等参量的关系。第四章着重对本课题的方案进行了详细的阐述,介绍了方案的具体实施方式,分析了方案的优缺点,并且进行了大量的实验验证,并且对整个系统的观测精度进行了细致的分析。第五章对本课题的工作进行了总结,并对进一步的研究工作做了一定的展望。
郭功剑[10]2010年在《数字头盔显示及其关键技术研究》文中指出头盔显示器是现代显示技术中的一种全新技术,在增强显示、虚拟现实以及立体显示等方面有非常重要的应用。高分辨率图像重构技术的发展、二元光学理论和设计的完善以及全息技术的成熟,为头盔显示器的设计开辟了新的途径。本文首先介绍了头盔显示器的发展现状,分析机载环境对头盔显示技术的特殊要求。结合与头盔显示器相关的人机工效要求,研究头盔显示器光学系统的视场角、出瞳直径、分辨率、显示方式、眼距和字符颜色等,建立头盔显示器的系统指标要求,设计基于护目镜的头盔显示器光学系统,增大了出瞳直径和视场。研究红外头盔显示器系统中的非制冷红外焦平面阵列,提出了像素灰度值独立方程算法,解决由于其分辨率低引起图像混淆失真问题。分析半像素错位的序列低分辨率图像与高分辨率图像各像素灰度值的对应关系,建立了高分辨率图像的像素灰度值方程,并利用像素灰度值独立方程重构高分辨率图像。通过计算机仿真验证算法的可行性,得出像素灰度值独立方程算法把重构时间提高到毫秒级,为重建高分辨率视频信号奠定了基础。在理论和仿真基础上,采用机械平移法获取序列低分辨率图像。在PC机上编写串口通信程序和高分辨率图像重构程序,在单片机上编写D/A转换程序和串口通信程序,设计后端高压放大电路。搭建实验系统,重构高分辨率图像。具体分析二元光学元件的位相特性和色散特性,分析折/衍组合透镜设计方法,把折/衍组合透镜引入到头盔显示器光学系统中。设计基于折/衍组合透镜的目镜系统,与Erfle目镜进行对比分析;设计基于折/衍组合透镜的头盔光学系统,与传统头盔光学系统进行对比分析。最后,给出了折/衍组合透镜对头盔显示系统的改进作用,缩小体积、减轻重量。
参考文献：
[1]. 机载头盔瞄准/显示器光学系统的研究[D]. 郜勇. 南京航空航天大学. 2003
[2]. 护目镜双目显示光学系统研究[D]. 赵逢元. 南京理工大学. 2014
[3]. 头盔显示器光学系统关键技术研究[D]. 李华. 中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所). 2015
[4]. 机载护目镜型头盔显示器畸变校正[J]. 杨新军, 吴华夏, 余晓芬, 董戴, 王肇圻. 光子学报. 2010
[5]. 头盔显示技术的发展[J]. 周海宪. 红外技术. 2002
[6]. 头盔显示器（HMDs）工业设计研究[D]. 赵方文. 东南大学. 2016
[7]. 视网膜投影显示技术研究[D]. 杨震. 西安工业大学. 2011
[8]. 机载全息波导瞄准显示技术发展综述[J]. 王先超, 谢意. 电光与控制. 2015
[9]. 基于图像处理的头盔空间位置测量[D]. 李召鑫. 浙江大学. 2012
[10]. 数字头盔显示及其关键技术研究[D]. 郭功剑. 浙江大学. 2010