[发明专利]空中显示仿真成像系统以及逆反射材料性能的测试方法

说明书

本发明公开了一种显示仿真成像系统、逆反射材料性能的测试方法、逆反射材料结构的优化方法，其中空中显示仿真成像系统用于测试逆反射材料制成的逆反射制品的性能，包括半透半反射镜、探测器和显示屏，所述逆反射制品和所述探测器分别设置于所述半透半反射镜的两侧，所述显示屏上显示的原始图像发出光线经所述半透半反射镜反射后到达所述逆反射制品，经所述逆反射制品反射后的光线再次经过所述半透半反射镜透射后到达所述探测器以在所述探测器上成像，根据所述探测器上的成像的清晰度和/或所述探测器接收到的光通量来判断所述逆反射制品的性能。本发明可以在设计阶段测试并评价逆反射材料的性能，为后期制造与系统搭建奠定基础具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及无介质空中显示技术领域，尤其涉及一种基于光线追迹仿真的空中显示仿真成像系统、逆反射材料性能的测试方法、逆反射材料结构的优化方法。

背景技术

无介质空中显示是一种无需载体、无需介质、无需屏幕的裸眼3D影像视觉系统，可以为观众带来最具沉浸感与真实感的3D体验，在工程、科研、医疗、教育、传媒、影音娱乐等领域具有广阔的应用前景。实现无介质空中显示的相关技术包括负折射率成像玻璃技术、电离子技术、多透镜式成像技术、逆反射材料成像技术等，其中逆反射材料成像技术具有较好的亮度、清晰度和可视范围，实现成本较低，具有更好的发展前景。

逆反射材料是一种能够将反射光线以接近入射光线的反方向返回的一种材料，通常由一层薄且连续的透明微小玻璃珠或立方角体元素(棱镜)组成，入射光在玻璃珠内发生两次折射一次反射、或在微棱镜内发生三次反射后沿入射方向的反方向返回形成逆反射，通过特定的光学系统后便可以在空中形成3D实像，实现无介质空中显示。逆反射效率是逆反射材料的重要性能指标，逆反射效率定义为入射到逆反射材料上的光能量与反射回的光能量的比值，逆反射材料的逆反射效率提高意味着成像过程中杂散光更少，空中显示的清晰度提高，且经过光学系统后的光能损失更少，空中显示的亮度提升，表明逆反射材料的性能对空中显示系统的成像效果具有决定性的影响。因此如何在设计阶段测试并评价逆反射材料的性能，为后期制造与系统搭建奠定基础具有重要的意义。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种基于光线追迹仿真的空中显示仿真成像系统、逆反射材料性能的测试方法、逆反射材料结构的优化方法，可以在设计阶段测试并评价逆反射材料的性能，为后期制造与系统搭建奠定基础具有重要的意义。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的第一方面公开了一种空中显示仿真成像系统，用于测试逆反射材料制成的逆反射制品的性能，包括半透半反射镜、探测器和显示屏，其中所述逆反射制品和所述探测器分别设置于所述半透半反射镜的两侧，所述显示屏上显示的原始图像发出光线经所述半透半反射镜反射后到达所述逆反射制品，经所述逆反射制品反射后的光线再次经过所述半透半反射镜透射后到达所述探测器以在所述探测器上成像，根据所述探测器上的成像的清晰度和/或所述探测器接收到的光通量来判断所述逆反射制品的性能。

本发明的第二方面公开了一种逆反射材料性能的测试方法，包括步骤A1：采用上述的空中显示仿真成像系统对逆反射材料制成的逆反射制品的性能进行测试。

优选地，步骤A1中采用峰值信噪比来分析所述探测器上的成像的清晰度以判断所述逆反射制品的性能，其中峰值信噪比的表达式为：

式中，MSE表示所述显示屏上显示的原始图像x与所述探测器上的成像结果y之间的均方误差，MAX_I表示图片中可能的最大像素值。