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。