头盔显示技术是近眼显示技术中的一种。它是一种安装在头盔上,给头盔使用者提供可视图像的微型显示装置,可以用于虚拟显示。本文研究了一种可使头盔使用者在观察外界情况的同时,也能获得头盔显示器中的可视图像信息,并且当使用者观察不同距离物体,进行视度调节时,可视图像始终在人眼中保持清晰的新型的头盔式近眼显示技术。首先,在视网膜投影显示光学系统的基础上进行研究,采用ZEMAX软件模拟设计优化了一套新的光学系统,该光学系统减少了透镜的数量,简化了系统的结构,增大了原光学系统中透镜的厚度、曲率半径和间隔,使光学零件易于加工且精度高,并且可以提高装配精度。本光学系统主要由激光扩束准直系统和滤波投影系统组成。系统采用光波波长为532nm的激光光源,扩束倍数为4倍,优化后的扩束准直系统在1.5mrad视场范围内波像差小于λ/4,光学传递函数在60lp/mm时达到0.9以上,艾里斑大小为4.367um-。滤波投影系统的镜目距为40mm,传递函数在60lp/mm时达到0.6以上。其次,对该视网膜投影系统的机械结构进行了设计。该系统为单目结构,整个光学系统放置于人眼的上方。该机械结构包括垂直调节、瞳距调节以及旋转调节等机构,实现了显示器的灵活移动。瞳距调节机构,包括37mm粗调和4mm微调,根据人手微调的灵敏度可确定粗调精度可达0.5～1 um、微调精度可达0.4～0.7um；垂直调节机构的调节范围是48 mm,调节精度可达0.5～1um；旋转机构可实现旋转角度都为11°的三维调节。最后,装配调试了视网膜投影系统的滤波投影系统,并用传递函数测量仪进行了传递函数的测试,测试结果为传递函数在60lp/mm时达到0.5以上本课题所设计的光学系统达到了设计要求,可以满足不同使用者的要求,瞳距调节机构可使显示器水平移动,满足不同人的瞳距要求,垂直调节机构可使显示器处于人眼前上下位置,旋转机构可实现三维方向转动。滤波投影系统的评价结果表明本系统基本可以实现其显示功能。