新型彩色LCOS(硅上液晶)头盔微显示器是当代最有发展前景的头盔微显示器。本文对民用LCOS头盔微显示器的LED三基色光源及其腔体、偏振分光系统进行了改进,借助ZEMAX光学设计软件辅助设计出了大视场、大出瞳直径、长出瞳距离的目镜放大光学系统,获得了十分理想的效果。最终研制出低价位、实用性很强的单目直视型彩色LCOS头盔微显示器。本论文共由八章组成,第一章绪论主要是介绍微显示器的概念与虚拟显示技术原理、头盔微显示的组成、作用及其发展趋势。第二章介绍当前被认为在头盔微显示器领域最有发展前途的彩色LCOS头盔微显示器的组成和显示原理。第三章说明了LCOS头盔微显示器显示方式的种类以及本文中选择单目直视型显示方式的原因。第四章阐述了特种彩色LCOS头盔微显示器的相关性能参数指标与设计要求。第五章阐述了如何对民用LCOS头盔微显示器的光源腔体、偏振分光系统进行改进及其原因。第六章介绍了目镜光学系统设计的两种设计原理和方法,重点介绍了利用ZEMAX光学设计软件辅助设计特定目镜光学放大系统的原理、方法及其优化过程。第七章是对目镜光学系统最终结构的像差分析。第八章对本论文所做工作的总结和前景展望。