近眼显示检测装置校准规范 (JJF(京)96-2022)

引言
随着虚拟现实(VR)和增强现实(AR)技术的发展,近眼显示系统已成为科技前沿的重要组成部分。为确保这些系统的显示效果和用户体验,精确的检测和校准至关重要。北京市市场监督管理局发布的《JJF(京) 96-2022 近眼显示检测装置校准规范》就是为此而制定的。


主要内容
1、范围
该规范适用于近眼显示系统检测装置的计量校准,主要涉及VR和AR系统,旨在确保检测装置的测量准确性和可靠性。
2、引用文件
规范引用了相关文件,确保与现有计量标准保持一致。
3、术语和定义
近眼显示系统:通过头戴式技术设备融合数字信息和现实世界,使用户沉浸在虚拟或增强现实世界。
视场角:用户通过近眼显示设备看到的图像范围。
调制传递函数 (MTF):反映物体各频率成分经过光学系统传递后的对比度降低情况。
4、检测装置结构
近眼显示系统检测装置由光学测量模块、机械控制模块、计算机和测控软件组成。
5、计量要求
视场角测量范围和示值误差:测量范围至少为0°到120°,示值误差不超过±1°。
MTF测量示值误差:相对示值误差不超过±1.8%。
亮度计量性能要求:亮度测量的相对示值误差不超过±2%。
色度计量性能要求:色坐标x, y测量的示值误差不超过±0.003。
6、校准条件
校准应在特定的环境条件下进行,光学指标校准应在暗室中进行,确保外部光源不影响测量结果。

校准项目与方法
1、外观及功能检查
校准前,需检查检测装置的外观和功能是否正常,确保设备无物理损坏和异常。
2、视场角测量
校准设备:标准视场角标定装置。
步骤:
1、将检测装置固定在测试台上。
2、调整标准视场角标定装置,使其与检测装置的光轴对齐。
3、记录标准视场角标定装置的读数,并与检测装置的读数进行对比,计算示值误差。
3、调制传递函数 (MTF) 测量
校准设备:标准MTF测试系统。
步骤:
1、将检测装置与标准MTF测试系统对接。
2、通过MTF测试系统生成标准测试图像。
3、检测装置捕捉测试图像,计算其MTF值。
4、将检测装置的MTF值与标准值对比,计算相对示值误差。
4、亮度测量
校准设备:标准亮度计。
步骤:
1、将检测装置和标准亮度计同时对准同一光源。
2、记录标准亮度计的读数。
3、检测装置测量光源亮度,记录其读数。
4、对比两者读数,计算亮度测量的相对示值误差。
5、色度测量
校准设备:标准色度计。
步骤:
1、将检测装置和标准色度计对准同一标准光源。
2、记录标准色度计的色坐标x, y值。
3、检测装置测量色度,记录其色坐标x, y值。
4、对比两者读数,计算色度测量的示值误差。
结语
《JJF(京) 96-2022 近眼显示检测装置校准规范》为近眼显示系统的检测装置提供了统一的校准标准。

近眼显示测量及评估(Near-Eye Display)

近眼显示(Near-Eye Display)测量评价技术参数包括光学性能、机械性能、电气性能各方面。光学性能参数可以划分为单目和双目两种。单目性能参数包括:眼点距离、眼盒范围、视场角、畸变、亮度、对比度、色度、分辨能力、虚像距离、透过率。双目性能参数包括:单目参数左右一致性(视场角差异、畸变差异、分辨能力差异、亮度差异)。

1、单目性能参数
单目性能参数包括:眼点距离、眼盒范围、视场角、畸变、亮度、对比度、色度、分辨能力、虚像距离、透过率。

近眼显示测量报告包括:中心亮度、中心色度、MTF /对比度、亮度均匀性、颜色均匀性、视场(亮度)、视场(对比)、设计眼盒(亮度)、设计眼盒(对比)、虚像距离、图像失真、瞳孔间距、棋盘对比、左眼/右眼视差、色域范围、对比度。

1.1眼点距离(Eye relief)是指近眼显示设备出曈距离。眼点距离和眼盒范围影响着使用者观察虚像完整程度及设备使用人群。

1.2眼盒(Eye box)出曈三维尺寸定义为眼盒范围,人眼在眼盒范围内能够观察到清晰完整的虚拟图像。测量时在给定眼点距离下测量横向和纵向两个方向上的眼盒范围。

1.3视场角(FOV)定义为虚拟图像的可视角度,影响近眼显示设备可显示的画幅大小;同时视场角大小会影响沉浸感。视场角可以通过水平、垂直以及对角视场角进行评价。

1.4畸变(Distortion)近眼显示图像经过设备成像系统放大后,产生图像扭曲变形称之为畸变。畸变一般通过测量虚拟图像边缘的水平畸变和垂直畸变进行衡量,虚像内部的畸变形态有时也需要进行测量。

1.5清晰度(Resolution)在虚像清晰度评价中,采用的是Michelson对比度测试图,按照公式计算对比度调制数值。

2、双目性能参数
双目参数主要影响合像显示效果,性能参数主要包括:单目参数左右一致性(视场角差异、畸变差异、分辨能力差异、亮度差异);双目合像特性(Binocular properties)关键因素:水平会聚角、垂直发散角、相对像倾斜角。

近眼显示(Near-Eye Display)光学测量设备(Light Measurement Devices)具备入瞳前置镜头,入瞳大小在人眼瞳孔直径变换范围内(2mm-5mm),同时具备角度和位移运动能力,以用来模拟眼球运动。眼球瞳孔位于角膜后端约3mm处,眼球运动的旋转中心位于角膜后端约13mm处;眼球在球体上具备上下左右的旋转运动能力。测量设备具备六自由度运动能力以用于模拟人眼眼球转动,模拟真实人眼观察虚像效果。

参考标准:
IEC TR 63145-1-1:2018 Eyewear display Part 1-1: Generic introduction
IEC 63145-22-10:2020 Eyewear display - Part 22-10: Specific measurement methods for AR type - Optical properties
IEC 63145-20-10:2020 Fundamental measurement methods – Optical properties
IEC 63145-20-20:2019 Fundamental measurement methods – Image quality

虚拟现实头戴式显示设备测量及评估(VR)

T/IVRA 0001—2017 虚拟现实产业联盟标准虚拟现实头戴式显示设备通用规范

GB/T 38259-2019 信息技术 虚拟现实头戴式显示设备通用规范

标准规定了虚拟现实头戴式显示设备的分类、基本要求、试验方法、检验规则及标志、包装、运输和贮存等。

标准适用于虚拟现实头戴式显示设备的设计、制造、检验、检测和应用。

第6项基本要求
性能要求                      外接式头戴式显示设备                 一体式头戴式显示设备                 外壳式头戴式显示设备
头戴部分质量                                        √                                                       √                                                        √
头戴部分尺寸                                        √                                                       √                                                        √
视场角                                                    √                                                        √
有效像素比                                            √                                                        √                                                        √
瞳距范围                                                √                                                        √                                                        √
出瞳距离和出瞳直径                             √                                                        √                                                        √
畸变                                                        √                                                        √
色散                                                        √                                                        √
视度调整方式和范围                             √                                                        √                                                        √
适配移动通信终端类型                                                                                                                                            √
显示分辨率                                           √                                                        √
显示刷新率                                           √                                                        √
亮度对比度                                           √                                                        √
中心角分辨率                                       √                                                        √
全视场平均角分辨率                            √                                                         √
系统移动延迟                                        √                                                         √
系统转动延迟                                        √                                                         √
散热性                                                  √                                                          √
跟踪模式                                              √                                                          √
角度漂移                                              √                                                          √
角度采样频率                                      √                                                          √
位置采样频率                                      √                                                          √
移动跟踪范围                                      √                                                          √
移动跟踪误差                                      √                                                          √
移动灵敏度                                          √                                                          √
转动灵敏度                                          √                                                          √
功耗                                                                                                                   √
续航时间                                                                                                           √

SN-230 虚拟现实测量系统

功能特点:

亮度和色度(色坐标、色温和色域)   亮度和色度均匀性
对比度                                                         缺陷分析(点线,mura)
视场角                                                         角分辨率
清晰度(MTF)                                        色散
畸变和重影                                                 有效像素比

 

 

 

技术规格:

一、科研级CCD
CCD像素:5472x3648pix/总像素数2000万
硬件动态范围:1x1binning模式下61.4dB
线性:≤2%
工作温度范围:0-45℃
二、光学性能指标
亮度测量范围:0.1-10000cd/m*2(可扩展)
亮度精度:±3.0%(A光源条件下)
色度精度:x,y±0.003(100cd/m*2A光源条件下)
视场:120°
光阑直径:4mm;
最小测试时间:亮度05s/色度8s。
三、其他附件
专用定制化软件
可选配三轴调节装置等