頭盔顯示器 (Helmet-Mounted Displays,HMD)由1968年哈佛大學的Ivan Sutherland首先提出,并設計出應用CRT的名為達摩克里斯之劍的頭盔顯示器。經過30年的發展,頭盔顯示器取得了巨大的進步和廣泛的應用。特別是在微型液晶顯示器、虛擬現實（VR）、袖珍計算機、可視移動電話以及現代數字化部隊的裝備中的逐漸普及，使得頭盔顯示器在這些領域中占據了重要的地位。
無論是要求在現實世界的視場上同時看到需要的數據，還是要體驗視覺圖像變化時全身心投入的臨場感，模擬訓練、3D游戲、遠程醫療和手術，或者是利用紅外、顯微鏡、電子顯微鏡來擴展人眼的視覺能力，頭盔顯示器都得到了應用。比如軍事上在車輛、飛機駕駛員以及單兵作戰時的命令傳達、戰場觀察、地形查看、夜視系統顯示、車輛和飛機的炮瞄系統等需要信息顯示的，都可以采用頭盔顯示器。在CAD/CAM 操作上，HMD使操作者可以遠程查看數據，比如局部數據清單、工程圖紙、產品規格等。波音公司在采用VR技術進行波音777飛機設計時，頭盔顯示器就得到了應用。
頭盔顯示器（HMD，Head Mounted Display）的原理是將小型2維顯示器所產生的影像藉由光學系統放大。具體而言，小型顯示器所發射的光線經過凸狀透鏡使影像因折射產生類似遠方效果。利用此效果將近處物體放大至遠處觀賞而達到所謂的全像視覺（Hologram）。液晶顯示器（早期用小型陰極射線管，最近已有應用有機電致發光顯示器件）的影像通過一個偏心自由曲面透鏡，使影像變成類似大銀幕畫面。由于偏心自由曲面透鏡為一傾斜狀凹面透鏡，因此在光學上它已不單是透鏡功能，基本上已成為自由面棱鏡。當產生的影像進入偏心自由曲面棱鏡面，再全反射至觀視者眼睛對向側凹面鏡面。側凹面鏡面涂有一層鏡面涂層，反射同時光線再次被放大反射至偏心自由曲面棱鏡面，并在該面補正光線傾斜，達到觀視者眼睛。
頭盔顯示器的光學技術設計和制造技術日趨完善，不僅作為個人應用顯示器，它還是緊湊型大屏幕投影系統設計的基礎，可將小型LCD顯示器件的影像透過光學系統做成全像大屏幕。除了在現代先進軍事電子技術中得到普遍應用成為單兵作戰系統的必備裝備外，還拓展到民用電子技術中，虛擬現實電子技術系統首先應用了頭盔顯示器。近期新一代家用仿真電子游戲機和步行者DVD影視系統的出現就是頭盔顯示器的普及推廣應用的實例。
VR環境下利用3D交互技術進行設計工作會提高設計效率10-30倍。VR的應用還使得高難度駕駛技術的培訓效率大幅提高，成為必備手段。
軍用頭盔顯示器
1968年，世界上第一個頭盔顯示器，即如上所述的美國ARPA信息處理技術辦公室主任Ivan Sutherland開發的“達摩克里斯之劍”頭盔顯示器，就是軍用頭盔顯示器。新世紀，未來“理想單兵作戰武器平臺系統”的發展格外引人注目。新理念、新原理、新結構、新功能、新工藝等交相輝映；夜視技術、激光技術、計算機技術、光學技術、新材料技術等廣泛運用，使得傳統士兵作戰單元概念產生了質的飛躍，作為終端顯示輸出的頭盔顯示器的地位顯得越發重要，它是不可缺少的重要部件之一。原先主要為戰機和戰車駕駛員配備，而未來，一個士兵就相當于一個作戰平臺，而一個單兵武器作戰平臺就是一個“士兵作戰系統”。而今，世界一些發達國家都在緊鑼密鼓地制定和組織實施“士兵作戰系統”發展計劃。于是，適應各自國情的單兵作戰武器系統平臺異軍突起。現在的頭盔系統已成為士兵的“外腦”。頭盔殼作為一個系統平臺，用以安裝通信裝置、聽力增強裝置、整體式夜視／夜間機動性傳感器、高分辨率顯示器等裝備。士兵通過顯示器可對戰場進行掃描，在各種復雜條件下都能捕捉到目標圖像，并允許士兵從頭頂、掩體后方和建筑物周圍進行"拐彎"射擊，不需暴露自己便可準確攻擊目標。目前，美、英、法等國家的綜合頭盔都有了很大突破，從而使單兵武器作戰平臺發揮出更大的威力。
民用頭盔顯示器
頭盔顯示器在虛擬技術應用系統中的地位十分重要，統計表明，普通人從外部世界獲取信息的80％來自視覺，如何實時地生成大規模復雜虛擬環境的立體畫面仍然是當前虛擬現實(virtual reality，簡稱VR)研究中亟待解決的問題。虛擬現實的三項指標：實時性(real time)、沉浸性(immersion)和交互性(interactivity)。所謂實時性是指虛擬現實系統能按用戶當前的視點位置和視線方向，實時地改變呈現在用戶眼前的虛擬環境畫面，并在用戶耳邊和手上實時產生符合當前情景的聽視和觸覺/力覺響應。所謂沉浸性是指用戶所感知的虛擬環境是三維的、立體的，其感知的信息是多通道的。所謂交互性是指用戶可采取現實生活中習以為常的方式來操縱擬場景中的物體，并改變其方位、屬性或當前的運動狀態。
現有的虛擬現實系統按硬件組成可分成三類：頭盔式顯示器是最早的VR顯示器，它利用頭盔將人的對外界的視覺、聽覺封閉起來，引導用戶產生一種身在虛擬環境中的感覺。目前的頭盔式顯示器的分辨率已達到1024×768，可為用戶提供清晰的虛擬場景畫面。按應用場合主要分為投資類和消費娛樂類兩種。前者主要有汽車和飛機虛擬現實CAD設計系統，世界著名大廠商已經廣泛采用，我國也在開發此系統。但用量有限，大量應用主要還是消費類娛樂視聽產品。自SONY于2000年推出新一代家用游樂器宿主機PlayStation 2（PS2）后，PS2挾強大的運算功能和多方面的影音娛樂功能，立刻在市場上掀起旋風，連帶許多周邊設備產品開發商也跟進PS2的潮流。Olympus在CeBIT 2001展覽中，即推出其Eye-Trek頭盔顯示器的PS2專用版本。Olympus的Eye-Trek PS2專用版FMD-20P，除顏色采用和PS2一樣的黑底藍字配色外，最大的差異在于加入PS2專用的USB連機設計，未來可以結合游戲軟件的設計，增加可視圖文交互和控制的功能。
