1. 范圍

IEC 63145本部分規定了用于確定增強現實(AR)眼鏡顯示器的透明光學特性和成像質量的標準測量條件和測量方法。這包括眼鏡顯示器的傳輸特性和環境光學性能。隱形眼鏡類型的顯示器不在本文檔的范圍內。
說明：范圍與其他文件(IEC 63145-20-10、IEC 63145-22-10)的關系見附件A。

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2. 引用標準

以下文件在文中的引用方式使其部分或全部內容構成本文件的要求。對于注明日期的參考文獻，僅引用的版本適用。對于未注明日期的參考文獻，應使用最新版本的參考文獻(包括任何修訂)。

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3. 術語，定義，縮寫術語和字母符號

3.1 術語和定義
就本文而言，下列術語和定義適用于本文。ISO和IEC在以下地址維護用于標準化的術語數據庫：
IEC電子百科:http://www.electropedia.orgISO
網上瀏覽平臺:http://www.iso.org/obp
注1：與眼鏡展示相關的術語將在具體項目中定義。
注2：有關眼鏡顯示器的一些術語在IEC TR 63145-1-1[111]中給出

前雜散光：通過眼鏡進入眼睛的光，不是對形成圖像或景色有效的光

3.2 術語和定義
AR 增強現實
CCD 電荷耦合器件
CCFL 冷陰極熒光燈
CPD 循環每度
DUT 被測器件
FOV 視場的視野
LMD 光測量裝置

3.3 字母符號(數量符號、單位符號)

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4 標準測量條件

4.1標準環境條件
除非另有規定，所有眼鏡顯示器的測試和測量應在照明源和被測器件(見4.3)充足的預熱時間后，在以下標準環境條件下進行：
溫度22 °C 至 28 °C，相對濕度25%到85%，還有大氣壓86kpa到106kpa。
當使用不同的環境條件時，應在規范中詳細報告。

4.2 電源
為了穩定被測器件的性能，驅動被測器件的電源應根據被測器件的規格進行調整。
說明：當被測部件由電池驅動時，電源波動的影響較小。

4.3 預熱時間
器件的瞬態溫度特性直接影響到器件的光學性能。被測器件的亮度輸出達到穩態需要一定的時間。如果亮度輸出不在**±3%**的變化范圍內，則應報告。在測量過程中，所有測量條件應保持恒定。說明如果測量結果沒有達到穩定狀態，可能會受到被測部件輸出波動和/或光測量裝置波動的影響，如噪聲。

4.4 暗室條件
測量空間反射的測試室背景的亮度貢獻應小于被測器件輸出的最小亮度的1/20。如果不滿足此條件，則可以減去背景亮度并報告。

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5 測量系統

5.1 標準坐標系
為了表示虛像的大小和位置，在測量中使用海拔(緯度)和方位角(經度)應使用的球面坐標系:極軸為垂直方向，如圖1所示。在垂直半平面或數據中測量的角為仰角，記為 $a$，半平面的水平角為方位角，記為 $y$，原點方向 $(a=0,\Psi =0)$ 的球坐標系應與被測物體的光軸重合。

為表示眼盒、參考點、視點、出瞳距離、光測量裝置入射時光孔的大小等之間的位置關系，采用三維笛卡爾坐標系(x, v, z)應使用，如圖2所示。除非另有說明，被測器件的眼球點位于眼球的入口瞳孔的中心，入口瞳孔位于虹膜的中心。視點定義了坐標系的原點。被測器件的制造商或供應商應指定被測器件的參考點與視點之間的距離。出瞳距離定義為從角膜到最近的被測器件光學元件的距離。

說明：在雙目眼鏡顯示的情況下，左眼可以作為笛卡爾坐標系的原點。

5.2 測量設備
5.2.1 光測量裝置(LMD)
設備的配置和運行條件應符合每項規定的結構。為確保準確的測量，應實施以下要求。否則，差異應在 ISO/CIE 19476[9] 描述光測量裝置評估程序的報告中注明。
光測量裝置(點光測量裝置或二維成像光測量裝置)的光學應與人眼等效，如圖3所示。光測量裝置應配備探測儀。光測量裝置的進瞳(孔徑)位置應由制造商或供應商提供。光測量裝置的進瞳尺寸應設置在2mm - 5mm之間，且要小于被測器件投影的光場。用于測量光學特性(如亮度和顏色)的光測量裝置應使用適當的光度或光譜標準進行校準。
在進行測量之前，應該仔細檢查光測量裝置，考慮以下幾點：

• 被測量對測量光的靈敏度；
• 由遮蔽眩光和透鏡光暈(即光學系統中的雜散光)引起的誤差；
• 數據采集的時序，低通濾波和混疊效應；
• 線性檢測和數據轉換
• 測量磁場大小
  

使用光譜輻射計等分光計型LMD時，波長范圍至少為380 ~ 780 nm，光譜帶寬小于等于5 nm，波長精度小于等于0.3 nm。

當使用濾光片型LMD(如亮度計)時，為確保目標DUT光源的亮度精度，其光譜響應度應符合CIE光致視覺的光譜發光效率，或應與校準的光譜儀進行比較。如有必要，可以應用光譜失配校正因子。

當一個濾光片型LMD如使用色度計，以確保顏色的準確性DUT光源，其光譜響應率應符合CIE 配色函數1931 CIE標準色度觀察者(見ISO 11664 - 1(71)或應該與校準分光計。如有必要，可以應用色彩校正因子。濾光片型LMD不應用于絕對色量，而應用于相對色量，如顏色均勻性。

二維成像LMD(采用CCD等二維傳感器)是一種濾光片型LMD。二維成像LMD的性能應符合5.2.1.3和5.2.1.4。確認二維成像LMD的有效測量視場角，并通過二維成像LMD的外圍圖像確認無漸暈。二維成像LMD的像素數不小于測量域內子像素數的4倍。

5.2.2 平臺條件
這個平臺應當被使用實現5.1中規定的坐標系。這個工作臺應該用一個等效的雙軸測角儀和一個正交的三軸平移工作臺來構造。這可能包括復雜的定位系統，如多軸機械臂。

測角儀：裝配一個雙軸測角儀，以便能夠測量圖1所示球面坐標系中的方位角(水平)和仰角(垂直)。圖4顯示了五軸階段的示例。角精度應不小于0.19。角度計可以在LMD的入口瞳孔的中心或入口瞳孔后10毫米處旋轉，以包括眼睛旋轉的影響。

旋轉平臺：一個正交的三軸平移臺裝配在一個足夠的范圍內，以覆蓋測量距離，如眼盒體積，并在必要時覆蓋雙目dut的瞳間距離，如圖4所示。平移精度應不小于0.05 mm。

被測件應安裝在穩定的平臺上，以確保圖像的穩定性。LMD相對于DUT的位置需要移動，可以使用五軸系統(雙軸測角儀和正交三軸平移臺)。測量裝置的例子如圖4所示。DUT的視點應與雙軸測角儀的原點相匹配。由制造商或供應商決定的DUT的光軸應調整到LMD的光軸上，并與正交三軸平移臺的z軸相連接。對于帶有矩形虛像的DUT，虛像的邊緣應平行于正交三軸平移臺的x軸和v軸進行調整為了從前視圖測量情況，當DUT不假設注視角度(眼球旋轉)發生變化時，雙軸測角器的原點應假設為眼球的入口瞳孔(眼球點)，而不是眼球的旋轉中心(眼球運動)。當雙軸測角儀的原點與DUT的視點不匹配時，應要求畸變校正并報告。當被測件注視角度發生變化時，如旋轉中心位置等詳細信息應由制造商或供應商指定并報告。

5.3測試模式
以下測試模式應由制造商或供應商指定，應用的測試模式應在報告中注明。當應用其他測試模式時，應在報告中注明說明與傳統顯示器不同，顯示區域邊界不清晰，測試模式的選擇可能會影響測量結果。

如圖5所示的棋盤圖應用于測量適用的特性，并可用于對DUT和LMD光學器件的校準。在ISO 9241- 305[6]中指定的帶有十字的棋盤圖案，也應該用于DUT和LMD光學的對準。中間的白色和黑色圖案都可以使用。通常，使用黑白棋盤圖案，但如果有必要，也可以使用其他顏色(紅、綠、藍等)和黑色的棋盤圖案。

5.4 測試點
采用由制造商或供應商提供的中心點(1點)或多點(5點或9點)測量。1點、5點、9點測量點分別為:$P_0$、$P_0?P_4$、$P_0?P_8$，如圖6所示。當使用其他測點時，制造商或供應商應指出這些位置。應用測量點定義在每個測量項目中。如果采用其他測點，應在相關規范中定義。

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6 測試方法

6.1 光譜定向透射率
該方法的目的是測量被測器件關閉時的光譜定向透過率。該方法基于CIE 015:2004[10]5.3.1。除了照明光源和LMD方向(不總是垂直于被測部件，并與被測部件的光軸對齊)。光源和LMD都是定向的，而不是漫反射的。兩個光軸的方向是相同的。定向LMD模擬人類眼睛。若測量結果較低，則表示被測物體在擴散(散射)或吸收。如果通過電子調光裝置可以切換透射率[11]，則應在每種模式下進行測量。此外，測量開關速度本身也很重要(見附件B)。

6.1.2 條件
以下儀器應使用:

• 1）計量體系:標準計量體系
• 2）測試用照明光源:對光譜儀來說，在可視范圍內的光譜平滑帶寬光源，如裝有積分球或參考顯示裝置的鹵素燈。

參考顯示裝置的目的是用作被測器件前面的照明源。如果使用參考顯示裝置，應檢查偏振相關性。如果參考顯示器使用背光，它不應該有清晰的光譜特征(如在一些CCFLs)。

注意：為了檢查參考顯示器的偏振，可以使用偏光片。例如，線性偏光片和圓形偏光片可以在參考顯示器前旋轉，并檢查亮度變化。

除了標準測量系統外，還應采用以下設置(另見圖7):

• 1）光源位置：在DUT前面；
• 2）光源方向、距離和尺寸：設置光源方向，使其與被測件的光軸對齊，由廠商或供應商決定。該距離的設置使照明光源孔徑圍繞DUT光軸的半角不超過3°。如果尺寸較大，可以使用帶有光圈的黑色蓋子。距離也超過LMD成像透鏡焦距的20倍；
  說明：如果在光源的測量場角內存在透射光衍射的光學元件，可能會造成測量誤差。
• 3）LMD聚焦：LMD應與DUT虛像聚焦在相同的焦距處；
• 4）測點$P_0$：將光源放置在LMD焦距處，并確保LMD測量場小于光源尺寸；
  

6.1.3 過程
單點或多點測量應采用以下測量程序:

• 1）打開DUT進行對齊，然后將LMD聚焦設置在已顯示的圖像上。關閉DUT進行透射率測量。當DUT處于關閉模式時，測量光譜輻亮度$l_{v,0}(\lambda )$ ；
• 2）取下DUT，保持光源和LMD的位置，測量光源$l_{v,ill}(\lambda )$ 的光譜輻亮度；
• 3）如果適用，重復另一個目鏡。

6.1.4 計算
計算透射率$T_{0/0}$，如下所示：

其中：
$V(\lambda )$是CIE標準光視覺測光儀；$D_{65}(\lambda )$是CIE標準照明D65；${\lambda }_1$為可見光譜范圍的下波長；${\lambda }_2$是可見光譜范圍的上波長。

6.1.5 報告
應報告以下項目:

• 透射率$T_{0/0}$，光譜亮度，$l_{v,0}(\lambda )$，$l_{v,ill}(\lambda )$ ；
• 照明光源的詳細信息
• 安裝細節，包括LMD和孔徑大小，視點和DUT光軸。

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6.2 色差
該方法的目的是測量被測器件關閉時，被測器件所引起的色差。這種方法是基于6.1

下面的儀器應使用：

• 1）計量體系：標準計量體系；
• 2）照明光源：對于分光計而言，在可視范圍內的光譜平滑帶寬光源，如裝有積分球的鹵素燈；對于濾光片型LMD，類似于CIE標準光源D65的均勻平坦光源，或參考顯示設備。

參考顯示裝置的目的是用作被測器件前面的照明源。
除標準測量系統外，還應采用以下設置：

• 1）光源位置：在DUT前面；
• 2）光源方向、距離和尺寸：設置光源方向使其與被測部件的光軸對齊，由制造商或供應商決定。確定距離，使尺寸小于被測件光軸的3°。如果尺寸較大，可以使用帶有光圈的黑色蓋子；
• 3）LMD型：分光計或色度計(濾光片型)；
• 4） LMD聚焦：在DUT上顯示圖像；
• 5）測點$P_0$： LMD測量場的位置與照明源位置對應，且LMD測量場的尺寸小于照明源的尺寸。

應采用下列測量程序：

• 1）關閉DUT，測量光譜亮度，或CIE 1931色度協調；
• 2）去掉DUT，保持光源和LMD的位置，測量光譜亮度，或CIE 1931色度坐標；
• 3）如果適用，重復另一個目鏡。

計算方法如下：

• 1）使用光譜儀時，根據光譜輻射度計算CIE 1931色度坐標$(x_0,y_0)$和$(x_{ill},y_{ill})$，公式如下：
  
• 2）用CIE 1931色度坐標計算CIE 1976色度坐標的u’和v’，公式如下(見ISO/CIE 11664-5)：
  
• 3）用以下公式計算色差：
  

報告應當報告下列事項:
色差和色度坐標；照明源詳細信息；設置細節，包括LMD和孔徑大小，視點和DUT光軸。

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6.3 前雜散光
該方法的目的是測量被測物體的正面雜散光(也稱為霧度)。在半球形照明下，DUT關閉。該方法基于CIE 015:2004[101, 5.3.3]。除了LMD方向(不是總是垂直于被測部件，并與被測部件的光軸對齊)。光源是漫反射的，LMD是定向的。如果這個測量結果是高的，這意味著DUT趨向于模糊。用戶會從被測物體的正面觀察到更多的雜散光。

下面的設備應使用：

• A）測量系統：標準測量系統照明
• B）光源：帶端口的積分球和穩定光源如下：
  積分球中的光源具有平滑的寬帶光譜，接近ISO 11664-2[81]中規定的CIE標準光源D65。積分球有一個光電探測器，監測球內的相對亮度級別m。監視器將安裝擋板，以防止光源或樣品端口的光線直接落在監視器上。光源的光譜特性將在測量過程中保持恒定。測量條件應是這樣的，即測量時DUT溫度不增。
  注明：在包含被照亮材料的熒光的情況下，測量的光譜特性與照明光源的光譜特性不相同
  • 1）積分球的總端口面積不超過球體內部面積的4,0%。建議積分球的直徑不小于150毫米，以便使用尺寸合理的試件。當積分球直徑為150 mm，樣品、補償和光阱端口直徑為30 mm時，端口總面積與球體內部面積之比為3.0%。如果積分球沒有補償港口,并將DUT樣本港口不顯著改變光的光譜分布在球體，監控探測器將用于彌補球體照度的變化，由于DUT存在采樣口。
  • 2）如圖8所示，球體的直徑$z_s$和光阱端口直徑$d_{LT}$的大小將使光阱端口的開口相對于采樣口的中心${\theta }_{LT}=8°$。
    

除標準測量系統外，還應采用以下設置：

• 1）光源位置:在DUT前面

• 2） LMD和照明源設置：LMD放置在離球體$z_{LMD}$的距離處，產生一個直徑$d_{mf}$的測量場，計算公式如下：
  
  其中$d_{pmf}$是光阱端口的投影測量場直徑。
  LMD和積分球的設置方式是，直徑的測量場與樣本端口直徑之間的角間隙(環)為1.3°，如下所示：
  
  滿足上述要求時，任何被測光線相對于被測物體光軸的最大角度小于3°；

• 3）LMD聚焦：在DUT上顯示圖像

• 4）測點$P_0$

應采用下列測量程序(另見表2):

• 1）在trap端口放置端口插頭或漫射白色標準。打開積分球光源，使光源和LMD穩定；
• 2）如果積分球有補償端口，則將DUT放置在補償端口附近，使其與制造商或供應商決定的DUT光軸對齊。DUT關閉；
• 3）測量亮度$L_{v1}$，并可選地記錄監視器檢測器值$m_1$；
• 4）將DUT放在采樣端口上。如果積分球有一個補償端口，在該端口放置一個光阱；
• 5）通過DUT測量透射亮度$L_{v2}$，并隨意記錄監視器檢測器值$m_2$；
• 6）將trap端口的端口插頭或漫射白標更換為trap。如果積分球有一個補償端口，將端口插頭或漫射白色標準在那個端口。通過DUT測量透射亮度$L_{v4}$。可選地記錄監視器探測器值$m_4$；
• 7）將DUT從樣品采樣移除。測量亮度$L_{v3}$，并可選地記錄監視器檢測器的值$m_3$；
• 8）如果適用，重復做另一個目鏡。
  
  計算正面雜散光如下所示，如不使用監控檢測器，則全部$m_i$值等于1。
  

應當報告下列事項：
前側雜散光、各亮度、監控檢測器值；照明光源詳細信息；設置細節，包括LMD和孔徑大小，視點和DUT光軸。

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6.4 對比調制
該方法的目的是測量被測器件關閉時通過被測器件的對比度調制。如果測量值小于1，則DUT降低了觀察者對物體的可見性。對比度調制表示虛像的分辨率。

下面的儀器應使用：

• 1）計量體系：標準計量體系
• 2）參考對象：具有對比度調制測試圖案的參考對象(即印刷圖案或顯示對比度調制測試圖案的參考顯示設備)。對比度調制測試圖形應為周期不同的黑白線對。如圖9所示，至少要準備由制造商或供應商指定的三種不同音高的線對。對比度調制測試圖的條紋方向應為垂直方向。水平，±45。線對間距的倒數是空間頻率($f_{cep}$= 1/P)。CPD是每度的線修復周期，通過DUT查看。如果使用參考顯示裝置，應檢查偏振相關性。
  注：此測試所需的音高取決于DUT及其使用環境，由制造商或供應商指定。但是，如果沒有信息，可以考慮一些因素，例如人類的視力(一弧分的寬度(高分辨率)對應的視力表在足系統為20/20，在十進制為1,0)。
  
• 3）LMD:成像LMD應使用。成像LMD的分辨率至少要比線對的空間頻率高4倍。

除了標準測量系統外，還應采用以下設置(另見圖10)：

• 1）參考對象：參考對象設置在DUT的前面，使方向與DUT的光軸對齊，由制造商或供應商決定。確定距離，使尺寸小于被測件光軸的3°。如果尺寸較大，可使用帶孔的黑色蓋子；
• 2） LMD焦點:參考對象：制造商或供應商應指定參考對象到LMD的距離；
  注：當使用DUT時，觀眾可能會調整他們的焦點到虛擬圖像距離。
• 3）測點$P_0$：確保LMD測量場的位置與光源位置對應。
  
  單點或多點測量應采用下列測量程序：
• 1）關閉DUT；
• 2）得到參考對象的最大亮度$L_{vм}$和最小亮度$L_{vm}$；
• 3）重復2）測試圖的不同空間頻率或條紋方向；
• 4）如果適用，重復另一個目鏡。

計算對比度調制$C_{CM}$如下所示：

需上報以下項目：
對比度調制$C_{CM}$和亮度$L_{vм}$ 、$L_{vm}$；參考對象的詳細信息；設置細節，包括LMD和孔徑大小，視點和DUT光軸。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【翻译】国际标准 IEC TR 63145-22-10 ｜AR类型的特定测量方法. 光学性能的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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