1、單人球幕系統(tǒng)是近年來興起的一種投影技術，基于大空間立體角的觀影球幕與多媒體技術，可實現(xiàn)畫面視角大、分辨率高、沉浸感強等特點，給使用者帶來印象深刻的觀影體驗，可應用在科教、娛樂、模擬仿真、遠程控制、城市規(guī)劃等領域。此外單人投影球幕系統(tǒng)具備系統(tǒng)成本低廉、結構簡單、移植性好的特點，具備廣闊的商業(yè)前景。國內在該領域的研究較少。相較大型球幕系統(tǒng)，單人球幕投影系統(tǒng)有兩大設計難點：小型球幕的近距離投影顯示成像和水平180°的大視場。
　　本文通

2、過研究單人球幕投影系統(tǒng)的相關理論，提出從光路優(yōu)化方面實現(xiàn)球幕投影系統(tǒng)的小型化。根據(jù)擬定的設計目標（水平180°視域，豎直100°視域，平均像素分辨率不高于3arcmin/pixels，像素分布均勻），本文分別對正投和背投兩種球幕系統(tǒng)進行了分析研究。對于背投球幕系統(tǒng)，先根據(jù)設計目標明確以柱幕為基礎的異形幕參數(shù)，并合理設定通道數(shù)量和投影儀的位置。據(jù)此，采用二維幾何構造法計算得到投影反射鏡面的參數(shù)。根據(jù)已有參數(shù)，利用三維建模軟件和 Trace

3、Pro通過建模仿真驗證方案設計的合理性。對于普通正投系統(tǒng)（豎直視域50°），重新設計了結構模型，經與背投系統(tǒng)相同的方法進行了光路設計和仿真驗證，初步固定了系統(tǒng)參數(shù)。根據(jù)計算仿真得到的參數(shù)加工了自由曲面反射鏡和接收屏幕，搭建了正投球幕測試系統(tǒng)并進行性能測試。分別從圖像清晰度、亮度和對比度三個方面對系統(tǒng)投影性能進行了評價，對于成像質量采用客觀評價和主觀評價兩種方式，客觀評價得到光學系統(tǒng)傳遞函數(shù)的截止頻率為37lp/mm，并進行了基于人眼特性