1HBXXXX—XXXX機載平視顯示器光學測量方法本文件規定了機載平視顯示器的視場、眼盒尺寸、符號位置精度、顯示偏移、線寬、顯示抖動、雙目視差和亮度等光學參數的測量方法。本文件適用于陰極射線管（CRT）像源的機載平視顯示器（下文簡稱HUD大多數測量方法也可用于其它像源的HUD。2規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。HB6167.1-2014民用飛機機載設備環境條件和試驗方法第1部分：總則HB7268-1996機載陰極射線管顯示器光度和色度測量方法HB8448-2014民用飛機平視顯示器通用規范CCAR25-R4中國民用航空規章第25部運輸類飛機適航標準3術語、定義和縮略語3.1術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1.1眼盒eyebox符合平視顯示器光學性能要求的觀察眼睛允許活動的三維空間范圍。眼盒也稱眼點活動范圍、眼點活動包絡或頭部活動范圍。3.1.2符號位置精度symbolpositioningaccuracy從HUD眼盒中任一眼點透過組合鏡和擋風玻璃看到的有關外景視野和HUD顯示信息的角度精度。3.1.3偏離displaydrift在一個1h試驗周期內符號位置的最大改變。3.1.42HBXXXX—XXXX組合鏡透射率HUDcombinertransmissivity當外景亮度透過HUD組合鏡進入觀察者眼中的亮度傳輸效率。3.1.5組合鏡對頭部傷害判據combinerheadinjurycriteria在飛機異常著陸時，HUD組合鏡對飛行員頭部可能造成的傷害判據。3.1.6亮度均勻性luminanceuniformityHUD顯示畫面中不同區域的亮度均勻程度。3.1.7外景畸變realworlddistortionHUD組合鏡引起的進入飛行員眼中的外景圖像畸變。3.1.8副像secondarydisplayimages由光學系統設計原因造成的，在HUD顯示畫面中存在可見的第二層亮度較弱的畫面。3.2縮略語下列縮略語適用于本文件。CCAR：中國民用航空規章（ChinaCivilAviationRegulations）；CR：對比率（ContrastRatio）；CRT：陰極射線管（CathodeRayTube）；CT：組合鏡透射率（CombinerTransmissivity）；CTSO：技術標準規定（ChineseTechnicalStandardOrder）；DL：顯示亮度（DisplayLuminance）；HUD：平視顯示器（Head-upDisplay）；HIC：頭部傷害判據（HeadInjuryCriteria）；LCD：液晶顯示器（LiquidCrystalDisplay）；TU：透射率均勻性（TransmissivityUniformity）。4測量條件4.1實驗室要求除非另外指定，HUD應在HB6167.1-2014《民用飛機機載設備環境條件和試驗方法第1部分：總則》的第4章和本文的章節規定的實驗室條件下進行測量。4.2計量要求測量所用設備應經過計量合格，并在有效檢定周期內，其準確度應滿足HUD測量準確度需要。3HBXXXX—XXXX4.3設備要求在HUD的光學測量過程中使用的測量設備包括但不限于：a)經緯儀,精度一般不低于10″；b)亮度計,宜選用光點亮度計；c)背景亮度源，宜選用以下兩類：1)具有特定尺寸的出光孔徑，可放置在HUD的縱向來提供環境光亮度，即積分球；2)專用的全封閉式的環境光試驗室。5測量程序5.1概述HUD的光學測量包括：視場、眼盒尺寸、符號位置精度、偏離、線寬、顯示抖動、雙目視差、亮度、亮度均勻性、對比率、組合鏡透射率、最小亮度、自動亮度控制、組合鏡頭部傷害判據、光柵對比率變化、光柵暗亮度、光柵亮度均勻性、組合鏡引起的外景畸變和視差、副像、色彩配準。5.2視場視場的測量步驟如下：a)將經緯儀安裝到三軸平移臺上，該平移臺的平移范圍應能覆蓋整個眼盒；b)使用合適的可充滿HUD總視場的畫面，而該畫面通常是由6條水平線和6條垂直線交叉組成的柵格圖，參見圖1；c)將經緯儀的基準軸定位在需要測量的HUD眼點；d)在方位和俯仰方向旋轉經緯儀，以便觀察水平線的一端。記錄水平和垂直方向的數值。水平地快速轉動經緯儀以讀取同一水平線的另一端，記錄這些水平和垂直讀數。水平方向的讀數差值表示水平線所對應的視場角，垂直方向的讀數差值表示垂直線所對應的視場角。重復測量每條水平線和每條垂直線。圖1柵格圖畫面e)對每個相關的眼點，重復步驟c)、d)，確定該眼點處的單目瞬時視場；f)計算在HUD眼盒內的任意位置測得的最大水平和垂直目視顯示邊界，確定總視場；g)計算水平間隔為66mm的瞳孔距離的兩個眼點的最大水平和垂直顯示邊界，確定在HUD眼盒內指定頭部位置的瞬時視場；4HBXXXX—XXXX注：在設計眼位以上33mm處的瞬時視場是由左眼點（上33mm，左33mm）和右眼點（上33mm，右33mm）的單目瞬時視場確定的。h)計算水平間隔為66mm的瞳孔距離的兩個眼點處共同的水平和垂直視場，確定在HUD眼盒內指定頭部位置的雙目重疊視場。5.3眼盒尺寸眼盒尺寸的測量步驟如下：a)按5.2條的測量單目瞬時視場的步驟，將經緯儀對準圖1的畫面中心；b)使用三軸平移臺，將鎖定俯仰和方位轉動軸的經緯儀分別向左、向右移動到圖1的邊緣，測量和計算這兩次位置之差，即可確定眼盒的橫向尺寸；c)使用三軸平移臺，將鎖定俯仰和方位轉動軸的經緯儀分別向上、向下移動到圖1的邊緣，測量和計算這兩次位置之差，即可確定眼盒的垂向尺寸；d)使用三軸平移臺，將鎖定俯仰和方位轉動軸的經緯儀分別向前、向后移動到圖1的邊緣，并重復步驟b)和c)，測量和計算前后兩次位置之差，即可確定眼盒的縱向尺寸。5.4符號位置精度符號位置精度的測量步驟如下：a)按5.2條的測量單目瞬時視場的步驟，將經緯儀對準圖2的畫面中心十字；9）和實際俯仰值RPi（i=1，2，…，9）；c)分別計算圖2中9個十字的理論方位值Ai（i=1，2，…，9）和理論俯仰值Pi（i=1，2，a)按下面的公式計算9個十字的符號位置精度：SPRi=[(RAi-Ai)2+(RPi-Pi)2]1/2（i=1，2， ，9）………（1）式中：SPRi——第i個十字的位置精度，單位為mrad；RAi——第i個十字的實際方位值，單位為mrad；Ai——第i個十字的理論方位值，單位為mrad；RPi——第i個十字的實際俯仰值，單位為mrad；Pi——第i個十字的理論俯仰值，單位為mrad；i——下角注，i=1，2，…，9。5HBXXXX—XXXX注：滿天星畫面中的十字的個數以及排布一般根據HUD水平和垂直視場進行設定，水平和垂直方向的相鄰兩個十字一般圖2滿天星畫面5.5偏離偏離的測量步驟如下：a)按5.2條的測量單目瞬時視場的步驟，將經緯儀對準圖2的畫面中心十字；b)測量在開機1分鐘后開始進行；c)使用經緯儀分別對畫面中9個已標號十字的方位、俯仰值進行測量，結果記為A1i和P1i（i=1，）；d)在此后一個小時內，每隔20分鐘對上述9個十字的方位、俯仰值進行1次測量，將這三次測量的結果分別記為A2i和P2i、A3i和P3i、A4i和P4i（i=1，2，…，9）；e)按公式（2）-（4），分別計算9個十字第2、3、4次測量相對于第1次測量的偏移：D2i=[(A2i-A1i)2+(P2i-P1i)2]1/2 （2）D3i=[(A3i-A1i)2+(P3i-P1i)2]1/2 （3）D4i=[(A4i-A1i)2+(P4i-P1i)2]1/2 （4）式中：D2i、D3i和D4i——第2、3、4次測量相對第1次測量到的第i個十字的偏移，單位為mrad；A2i、A3i和A4i——第2、3、4次測得的第i個十字的方位值，單位為mrad；P2i、P3i和P4i——第2、3、4次測得的第i個十字的俯仰值，單位為mrad；i——下角注，i=1，2，…，9。f)通過計算和比較，按公式（5）得到9個十字各自在1個小時內的最大偏移：Dimax=Max{D2i，D3i，D4i} （5）式中：D2i、D3i和D4i——第2、3、4次測量相對第1次測量到的第i個十字的偏移，單位為mrad；Dimax——第i個十字的最大偏移，單位為mrad；i——下角注，i=1，2，…，9。5.6線寬5.6.1二極管亮度計法線寬的測量步驟如下：6HBXXXX—XXXXa)使用恰當的透鏡系統，將在HUD組合鏡上看到的CRT掃描線重新成像在一個線性檢測器陣列上；b)在50%的光強點上，通過觀察在CRT或示波器上的檢測器陣列讀數；c)確定在50%的強度閾以上的像素數，就可以確定線寬。5.6.2掃描狹縫法線寬的測量步驟如下：a)慢慢掃描與顯示線交叉的一個角寬度大約為HUD線寬10%的狹縫；b)將一個靈敏的探測器置于狹縫后面；c)探測器的輸出用狹縫角度位置的函數進行度量；d)通過分析該數據，就可以確定50%的光強點，并確定在50%的光強點之間的掃描角。5.7顯示抖動顯示抖動的測量步驟如下：a)按5.2條的測量單目瞬時視場的步驟，將經緯儀對準圖2的畫面中心十字；b)測量在HUD制造商指定的預熱周期之后進行；c)將經緯儀十字線對準圖2畫面中心十字，鎖定方位和俯仰轉動軸；d)通過經緯儀觀察該十字在連續30s測量周期內發生的位置變化，記錄該十字在不同時刻測量的兩個峰峰值(A11，P11)和(A21，P21)；e)按公式（6）計算抖動：DJ=[(A21-A11)2+(P21-P11)2]1/2 （6）式中：DJ——畫面中心十字的抖動，單位為mrad；A11和A21——畫面中心十字的方位峰峰值，單位為mrad；P11和P21——畫面中心十字的俯仰峰峰值，單位為mrad。5.8雙目視差雙目視差的測量步驟如下：a)確定要測試的視場角和眼點位置；b)使用三軸平移臺，將經緯儀的基準軸置于期望的左眼點；c)確定經緯儀的每個感興趣的視場角，記錄每個視場角的水平和垂直經緯儀刻度讀數；d)使用三軸平移臺，將經緯儀的基準軸置于期望的右眼點；e)重復步驟c)；f)計算從左眼到右眼數值的差值，給出每個視場角的水平和垂直視差值。5.9亮度亮度的測量步驟如下：a)將亮度計固定在三軸平移臺上，并將亮度計的入瞳孔徑置于眼位；b)使用圖3所示的純白場畫面，將HUD的亮度手動調節至期望的亮度；7HBXXXX—XXXXc)在眼位，使用亮度計對準組合鏡中心，測量此時的亮度。圖3純白場畫面5.10亮度均勻性亮度均勻性的測量步驟如下：a)將亮度計固定在三軸平移臺上，并將亮度計的入瞳孔徑置于眼位；b)使用圖4所示的棋盤格畫面，測量HUD瞬時視場內不同場點的顯示元素的亮度，確定瞬時視場的亮度均勻性；c)確定最大顯示亮度值和最小顯示亮度值，并按公式（7）計算亮度均勻性；LV(%)=(Lmax-Lmin)/(Lmax+Lmin)×100% 式中：LV——亮度均勻性；Lmax——最大亮度值，單位為cd/m2；Lmin——最小亮度值，單位為cd/m2。d)測量不同眼點的特定符號亮度，確定不同眼點的指定符號的亮度均勻性。8HBXXXX—XXXX），圖4棋盤格畫面5.11對比率對比率的測量步驟如下：a)將亮度計固定在三軸平移臺上，并將亮度計的入瞳孔徑置于眼位；b)打開并調節積分球亮度，使周圍背景環境亮度達到34,000cd/m2；c)使用亮度計對準組合鏡中心，測量可視背景亮度LVB（可視背景亮度等于HUD的組合鏡透射率乘以34,000cd/m2；d)關閉積分球；e)使用圖3所示的純白場畫面，將HUD的亮度手動調節至最大；f)使用亮度計對準組合鏡中心，測量顯示亮度LDB；g)按公式（8）計算顯示對比率：CR=1+LDB/LVB (8)式中：CR——亮度對比率；LDB——顯示亮度，單位為cd/m2；LVB——可視背景亮度，單位為cd/m2。5.12組合鏡透射率組合鏡透射率的測量步驟如下：a)將亮度計固定在三軸平移臺上，并將亮度計的入瞳孔徑置于眼位；b)打開并調節積分球亮度至期望的亮度，測量背景亮度；c)將亮度計相對組合鏡放置，并保持正確的空間位置；d)測量可視背景亮度；e)按公式（9）計算組合鏡的透射率：CT=Lvb/Lb……………………（9）式中：CT——組合鏡透射率；Lvb——可視背景亮度，單位為cd/m2；9HBXXXX—XXXXLb——背景亮度，單位為cd/m2。f)在至少5個不同的眼點，重復步驟a)到e)，確定組合鏡的透射率均勻性。g)按公式（10）計算：TU（%）=（Tmax-Tmin）×100%/（Tmax+Tmin） 式中：TU——透射率均勻性；Tmax、Tmin——在至少五個點分別測量的透射率的最大值和最小值，包括在顯示中心的點以及與顯示中心等距的四個點。5.13最小亮度最小亮度的測量步驟如下：a)將亮度計固定在三軸平移臺上，并將亮度計的入瞳孔徑置于眼位；b)使用圖3所示的純白場畫面，將HUD的亮度手動調節至最小；c)使用亮度計測量靠近視場中心的顯示亮度。5.14自動亮度控制自動亮度控制的測量步驟如下：a)將亮度計固定在三軸平移臺上，并將亮度計的入瞳孔徑置于眼位；b)打開并調節積分球亮度至期望的亮度，測量背景亮度；c)使用圖3所示的純白場畫面，在眼位使用亮度計對準組合鏡中心，測量顯示亮度；d)按公式（8）計算對比率；e)調節積分球亮度，重復步驟a)～d)。最少進行5次積分球亮度調節，如果滿足5.11節的要求，那么就5.15組合鏡頭部傷害判據組合鏡頭部傷害判據（HIC）測量步驟如下：a)將裝有儀器的模擬測試假人相對HUD的組合鏡置于正確的位置；b)在加速度沖擊期間，記錄每個加速度計的輸出；c)按公式（11）計算HIC值，確認其是否小于1000。HIC={(t2-t1)[max…（11）式中：t1——積分初始時間，單位為s；t2——積分終止時間，單位為s；a(t)——頭部撞擊總加速度對時間的關系曲線（a用g的倍數表示）。注1：本測量方法不適用于所有的HUD。5.16光柵對比率變化光柵對比率變化的測量步驟如下：a)將亮度計固定在三軸平移臺上，并將亮度計的入瞳孔徑置于眼位；HBXXXX—XXXXb)使用圖5所示的光柵灰度畫面，手動調節HUD的亮度，使用亮度計對準白色光柵，直至該亮度值小于HUD光柵峰值亮度的20%；c)將亮度計指向每個灰度，并測量其亮度；d)計算每個相鄰灰度梯度間的光強比，確定梯度間的光強比；e)重復步驟c)、d)，測量顯示亮度在大于HUD光柵峰值亮度80%時的相鄰灰度等級之間的對比率。圖5光柵灰度畫面5.17光柵暗亮度光柵暗亮度的測量步驟如下：a)將亮度計固定在三軸平移臺上，并將亮度計的入瞳孔徑置于眼位；b)使用圖5所示的光柵灰度畫面，手動調節HUD的亮度，使用亮度計對準白色光柵，直至該亮度值為1.7cd/m2（0.5ft/L）；c)目視觀察是否至少有6個可見的灰度等級。5.18光柵亮度均勻性光柵亮度均勻性的測量步驟如下：a)將亮度計固定在三軸平移臺上，并將亮度計的入瞳孔徑置于眼位；b)使用圖4所示的棋盤格畫面，選擇在瞬時視場（直徑大于10°)的五個采樣場點，測量光柵場亮度；c)使用公式（7）計算亮度均勻性。5.19組合鏡引起的外景畸變和視