T∕CVIA 155-2025 T∕DTIA 010-2025 增强现实(AR)显示光学特性测量方法

ICS31.120CCSL50增强现实(AR)显示光学特性测量方法AugmentedReality(AR)displayopticalpropertymeasurementmethodsT/CVIA155-2025T/DTIA010-2025 2 25.1大气条件 25.2供电条件 25.3暗室条件 25.4DUT稳定时间 2 26.1标准坐标系 6.2光测量设备 6.3测试平台要求 36.4面光源 6.5设置条件 7.1视场角 7.2眼盒 7.3像素角密度 7.4亮度 7.5亮度不均匀性 97.6对比度 7.7棋盘格对比度 97.8色彩不均匀性 107.9光谱透过率 107.10透射雾度 7.11对比度调制 127.12杂散光 12附录A（规范性）测试图像示例 14T/CVIA155-2025T/DTIA010-2025Ⅰ本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件由中国电子视像行业协会和国家新型显示技术创新中心共同提出并归口，由新型显示产业技术创新战略联盟组织制定。本文件起草单位：东南大学、新型显示与视觉感知石城实验室、南京平行视界技术有限公司、杭州远方显示测量技术有限公司、南京工业职业技术大学、南京信息工公司、浙江生一光学感知科技有限公司、安徽润景信息科技有限公司。本文件主要起草人：张宇宁、何乃龙、翁一士、张跃渊、宋立、郝亚斌、冯晓曦、戴思勰、沈忠文、潘江涌、彭健锋、董敏、吴梅、魏伟、叶森宇、陈达、欧阳春、陈佳男、何峰、张丽。本文件为首次发布。T/CVIA155-2025T/DTIA010-2025增强现实(AR)显示光学特性测量方法测量方法等内容。产和测试。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T38247-2019信息技术增强现实术语IEC63145-20-10Eyeweardisplay–Part20-10:Fundamentalmeasurementmethods–OpticalpropertiesIEC63145-22-10Eyeweardisplay–Part22-10:SpecificmeasurementmethodsforARtype–Opticalproperties3术语和定义GB/T38247-2019界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1眼盒eye-box虚拟图像时，眼睛所在的三维空间。【参考：IEC63145-20-10，有修改】3.2眼点eyepoint当使用近眼显示设备时，眼点通常设计在达到最佳性能时的眼睛入瞳位置，该位置一般作为测量的初始位置。3.3出瞳距离eyerelief3.4视场角fieldofview人眼与所观察虚拟图像边缘的连线的夹角。包括对角、水平、竖直方向视场角。【参考：IEC63145-20-10，有修改】T/CVIA155-2025T/DTIA010-202523.5光学透视显示亮度opticalsee-throughdisplayluminance3.6像素角密度pixelperdegree每空间单位角度内的像素个数。【参考：IEC63145-20-10，有修改】4缩略语下列缩略语适用于本文件。AR：增强现实（AugmentedReality）DUT：被测设备（DeviceUnderTest）LMD：光测量装置（LightMeasuringDevice）CCD：电荷耦合器件探测器（Charge-CoupledDevice）FOV：视场角（FieldOfView）5标准测量条件5.1大气条件除非另有规定，所有DUT的测量大气条件均应满足下列要求：——环境温度：22~28℃;——相对湿度：25~85%；——气压：86~106kPa。5.2供电条件除非另有规定，所有整机设备的供电条件均应满足下列要求：——电源电压：180~240V；——电源频率：50~60Hz；——为了稳定DUT的性能，驱动被测设备的电源应根据DUT的规格进行调整。5.3暗室条件需要进行背景减法，并在报告中注明。5.4DUT稳定时间内的变化不在±3%范围内，则应注明亮度的变化率。在整个测量过程准温度和湿度的条件下为无冷凝状态。6测量系统T/CVIA155-2025T/DTIA010-202536.1标准坐标系采用三维笛卡尔坐标系(x,y,z)表示被测对象的眼盒、眼点光测量装置的入瞳等位置关系。被测设备的生产厂家或供应商应指定眼点位置或出瞳距离。标准坐标系应符合IEC63145-22-10中的要求。图1标准坐标系示意图6.2光测量设备LMD的光学镜头结构应类同于人眼的入瞳结构。LMD的入口瞳孔（孔径）的位置由制造商或供应商提供，一般为入瞳前置。LMD的光入口直径尺寸应设置在3~5mm之间，且应小于DUT的出瞳直径。用于测量光学特性（例如亮度和颜色）的LMD必须使用适当的光度或光谱标准进行校准。当使用光谱仪型LMD，波长范围应至少为380~780nm，光谱带宽应不大于5nm，波长精度应不大于0.5nm。当使用二维成像式LMD（二维传感器如CCD或CMOS应确认二维成像LMD的有效测量视场角，应确认二维成像LMD的周边图像不存在渐晕现象。二维成像LMD的分辨率应符合IEC63145-20-10中的要求。6.3测试平台要求6.3.1概述台。该平台由一个双轴测角仪和一个正交的三轴平移平台构成，如图符合6.1节中规定的坐标系。T/CVIA155-2025T/DTIA010-20254标引说明：1——DUT2——双轴测角仪3——DUT的眼点4——方位角5——正交三轴平移平台6——仰角7——LMD图2LMD安装设置示例标引说明：1——LMD2——双轴测角仪3——方位角4——正交三轴平移平台5——DUT的眼点6——仰角7——DUT图3DUT安装设置示例T/CVIA155-2025T/DTIA010-20255注2：部分DUT会根据其方向改变虚拟图像。6.3.2双轴旋转台6.3.3三维平移平台正交的三轴平移平台应装配在可以覆盖测量距离的范围内，如眼盒的尺寸，并在必了测试的仰角和方位角的调节精度。6.4面光源面光源尺寸应大于DUT光学元件尺寸，且出光口均匀性应不低于98%，1h内短期稳定性应小于0.5%，出光面色温应为2856±30K，最高可调亮度应不低于2000cd/m2。面光源主要用于辅助本文件中光谱透光率和透射雾度的参数测量。6.5设置条件LMD被放置在一个五轴的位移旋转台上（双轴旋转台和三轴位移平台如图2所示。LMD的入瞳应与制造商或供应商提供的DUT眼点设置相同的位置。DUT的眼点所示。注：例如机械手臂等可行的其他测试装置同样适用于本测试。7测量方法7.1视场角FOV是从LMD的眼点位置开始测量。在FOV测量中，LMD的位置和旋转应遵循DUT供应商或制造商提供的信息。测量方法是DUT光轴位于入口瞳孔后方约10mm处。FOV的测试应按照以下步骤进行：a)调整DUT，使LMD的入瞳置于DUT的眼点位置；b)全屏显示全白测试图像（图A.1c)调整双轴测角仪旋转中心处LMD的入瞳，将LMD的光轴对准虚像中心，然后测量中心亮度；对于每个角的位置确认是要反复进行的。在水平和垂直方向上可以使用欧几里得搜索法进行半步迭代法来确认每个角的位置。d)旋转LMD的方位角，从中心向左或向右端水平（保持仰角，α=0）到亮度降低到标准阈值，例如到中心点亮度值的50%，记录两端水平角度ΨL和ΨR。水平视场角Ah计算方法按(1)式；T/CVIA155-2025T/DTIA010-20256(1)e)旋转LMD的俯仰角，从中心垂直向上或向下旋转（保持方位角，Ψ=0直到视场角Av计算方法按(2)式；(2)f)将LMD方位角和俯仰角从中心向对角线方向的左上角，右下角标准阈值,例如在中心点处的值的50%。记录每个方向角的水平角度(ΨTL,αTL)和(ΨBR,αBR)，以及垂直角度(ΨTR,αTR)和(ΨBL,αBL)。水平视场角Ad计算方法按(3)式。(3)而不是亮度。注3：视场角的测量其他要求应符合IEC63145-20-10中的要求。图4视场角示意图7.2眼盒眼盒的分布测试应按照以下步骤进行：a)将成像LMD的入瞳与DUT的眼点与运动阶段原点位置（x=0,y=0,z=0,α=0,Ψ=0）匹配；b)在DUT上显示全白测试图像（图A.1c)在三轴位移平台的x轴方向（保持y轴位置不变）上移动LMD的入瞳到眼盒的边缘位置，记录此时边缘位置的坐标(x1应符合IEC63145-20-10中的要求；d)在三轴位移平台的y轴方向（保持x轴位置不变）上移动LMD的入瞳到眼盒T/CVIA155-2025T/DTIA010-2025应符合IEC63145-20-10中的要求；e)通过前后移动三轴位移平台的z轴位置改变视距，重复步骤b)~步骤d)，得到注：眼盒的测量要求应符合IEC63145-20-10中的要求。图5眼盒三维分布示意图7.3像素角密度a)定位DUT；b)显示全白测试图像（图A.1c)调整LMD，使其与DUT眼点处的入瞳相匹配，并在指定的虚像距离处对焦；f)像素角密度计算方法按(4)式。DL——像素角密度，单位：像素每度(ppd)；备选方法：当白色圆形图案中像素个数固定时，利用像素个数和观测锥的实心角度计算像素角密度。DL(5)θ——测量角度；n——测量角度θ内的像素个数。T/CVIA155-2025T/DTIA010-20258图6像素角密度测量示例7.4亮度该特性的测试应按照以下步骤进行：a)DUT显示全白测试图像（图A.1b)调整LMD的入瞳位置至DUT的眼点，且位于双轴旋转台的交叉点上，将LMD的光轴对准虚拟图像的中心；c)在P0的位置测量中心亮度Lp0，如图7所示；d)平均亮度Lav的计算方法按(6)式。Lav=（Lp0+Lp1+…+Lp8）/9(6)图7亮度测量的测试位置T/CVIA155-2025T/DTIA010-20257.5亮度不均匀性亮度不均匀性的测试应按照以下步骤进行：a)DUT显示测量图案（图A.1）；b)调整LMD的入瞳位置至DUT的眼点，且位于双轴旋转台的交叉点上，将LMD的光轴对准虚拟图像的中心；c)直接拍摄DUT显示的测量图案或旋转LMD，得到如图5所示测试位置Pi的亮度Li，单眼测量的亮度不均匀性NU计算方法按(7)式。LMax——Li中的最大值，i=0~n；LMin——Li中的最小值，i=0~n。7.6对比度对比度的测试应按照以下步骤进行：a)调整LMD的入瞳位置至DUT的眼点；b)在全屏幕白色模式和全屏幕黑色模式下分别测量中心位置P0的亮度A.2）。对比度CR计算方法按(8)式。CR(8)LW——测量全屏幕白色模式的亮度，单位：cd/m2。LB——测量全屏幕黑色模式的亮度，单位：cd/m2。7.7棋盘格对比度棋盘格对比度的测试应按照以下步骤进行：a)调整LMD的入瞳位置至DUT的眼点，且位于双轴旋转台的交叉点上，将LMD的光轴对准虚拟图像的中心；b)DUT显示白棋盘格图，如图8(a)所示；c)测量W1~W9九个点的图像亮度值，得到对应W1~W9的亮度值LW1~LW9；d)DUT显示黑棋盘格图，如图8(b)所示；e)测量B1~B9九个点的图像灰阶值，得到对应B1~B9的亮度值LB1~LB9；f)计算棋盘格对比度D，如式(9)所示：D=LW/LB(9)LW=（LW1+LW2+…+LW9）/9(10)LB=（LB1+LB2+…+LB9）/9(11)T/CVIA155-2025T/DTIA010-2025(a)(b)(a)白棋盘格图；(b)黑棋盘格图图8DUT对比度参数计算处理图7.8色彩不均匀性色彩不均匀性的测试应按照以下步骤进行：a)使用与7.4相同的步骤来测量位置Pi的色度坐标(xi,yi)。b)利用公式(12)计算色彩不均匀性(ui,vi)。式中：i,j=0~8。7.9光谱透过率光谱透过率的测试应按照以下步骤进行：a)按照图9位置，布置测量结构，将DUT置于光谱式LMD与均匀的面光源之间；b)调整光谱式LMD位置，使LMD的入瞳位置至DUT的眼点；d)使用光谱式LMD测量获取均匀的面光源通过DUT的光谱辐亮度分布Lv,0(λ)；e)移开DUT，使用光谱LMD测量获取均匀的面光源通的光谱辐亮度分布LV,ill(λ)；f)光谱透过率T0/0的计算方法按(13)式。(13)式中：(14)注：光谱透光率的测量和参数要求应符合IEC63145-22-10中的要求。T/CVIA155-2025T/DTIA010-2025图9光谱透过率的测量布置图7.10透射雾度透射雾度的测试应按照以下步骤进行：a)按照图10放置DUT、LMD、照明光源以及其他相关硬件；b)将照明光源的位置放置在DUT的前方；c)将LMD置于DUT的ZLMD处，即会产生直径为dmf的测量区域；d)使得LMD对焦后即可进行测量；e)测量点位的位置为P0；f)透射雾度H的计算方法按(15)式，对于光通量的测量利用图10所示的积分球进行测量。(15)T1——入射光通量；T2——透过光通量；T3——仪器散射光通量；T4——散射光通量。注：透射雾度的测量和计算具体方法请参考IEC63145-22-10中的要求。标引说明：T/CVIA155-2025T/DTIA010-20251——捕光口2——在捕光口的测量直径3——积分球6——积分球的直径7——样品端口8——DUT9——LMD在积分球处的测量场的直径11——LMD与积分球之