HB8693-2023机载平视显示器光学测量方法.docx

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1、ICS49.090V45HB中华人民共和国航空行业标准HB8693-2023机载平视显示器光学测量方法Opticalmeasurementproceduresforairbornehead-updisplay2023-12-29发布2024-07-01实施中华人民共和国工业和信息化部发布HB8693-2023目次前言II1范围12规范性引用文件13术语和定义、缩略语13.1 术语和定义13.2 缩略语24测量条件24.1 实验室要求24.2 计量要求24.3 设备要求25测量程序25.1 概述25.2 视场35.3 眼盒尺寸35.4 符号位置精度45.5 偏离45.6 线宽55.7 显示抖动5

2、5.8 双目视差65.9 亮度65.10 亮度均匀性65.11 对比率75.12 组合镜透射率75.13 最小亮度85.14 自动亮度控制85.15 组合镜头部伤害判据85.16 光栅对比率变化95.17 光栅暗亮度95.18 光栅亮度均匀性95.19 组合镜引起的外景畸变和视差105.20 副像105.21 色彩配准106测量报告10附录A（规范性）测量报告表11前言本文件按照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。本文件由中国航空工业集团有限公司提出。本文件由中国航空综合技术研究所归口。本文件起草单位：中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所、中

3、国航空综合技术研究所、成都凯天电子股份有限公司。本文件主要起草人：高成志、许承宇、郑洁、顾刚、王刚、陈广卫、任炜、姜吩、冉继灯、吴蔚。Ill机载平视显示器光学测方法1范围本文件规定了机载平视显示器的视场、眼盒尺寸、符号位置精度、显示偏移、线宽、显示抖动、双目视差和亮度等光学参数的测量方法。本文件适用于阴极射线管（CRT）像源的机载平视显示器（下文简称HUD）,大多数测量方法也可用于其他像源的HUDo2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

4、。HB6167.1-2014民用飞机机载设备环境条件和试验方法第1部分：总则CCAR25-R4中国民用航空规章第25部运输类飞机适航标准3术语和定义、缩略语3.1 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1.1眼盒eyebox符合平视显示器光学性能要求的观察眼睛允许活动的三维空间范围。眼盒也称眼点活动范围、眼点活动包络或头部活动范围。3.1.2符号位置精度symbolpositioningaccuracy从HUD眼盒中任一眼点透过组合镜和挡风玻璃看到的有关外景视野和HUD显示信息的角度精度。3.1.3偏离displaydrift在一个Ih试验周期内符号位置的最大改变。3.1.4组合镜透射率H

5、UDcombinertransmissivity当外景亮度透过HUD组合镜进入观察者眼中的亮度传输效率。3.1.5组合镜对头部伤害判据combinerheadinjurycriteria在飞机异常着陆时，HUD组合镜对飞行员头部可能造成的伤害判据。3.1.6亮度均匀性luminanceuniformityHUD显示画面中不同区域的亮度均匀程度。3.1.7外景畸变realworlddistortionHUD组合镜引起的进入飞行员眼中的外景图像畸变。3.1.8副像secondarydisplayimages由光学系统设计原因造成的，在HUD显示画面中存在可见的第二层亮度较弱的画面。3.2 缩略语下

6、列缩略语适用于本文件。OCAR:中国民用航空规章(ChinaCivilAviationRegulations);CR:对比率(COntraStRatio);CRT:阴极射线管(CathOdeRayTube);CT:组合镜透射率(COmbinerTransmissivity)CTSO:技术标准规定(ChineSeTechnicalStandardOrder);D1.:显示亮度(DiSPlay1.uminance);HUD:平视显示器(Head-UPDisplay);HIC:头部伤害判据(HeadInjuryCriteria);1.CD:液晶显示器(1.iqUidCrystalDisplay);T

7、U:透射率均匀性(TranSmiSSiVityUniformity)o4测条件4.1 实验室要求除非另外指定，HUD应在HB6167.1-2014的第4章和本文的章节规定的实验室条件下进行测量。4.2 计要求测量所用设备应经过计量合格，并在有效检定周期内，其准确度应满足HUD测量准确度需要。4.3 设备要求在HUD的光学测量过程中使用的测量设备包括但不限于：a)经纬仪，精度一般不低于10”；b)亮度计，宜选用光点亮度计；c)背景亮度源，宜选用以下两类：D具有特定尺寸的出光孔径，可放置在HUD的纵向来提供环境光亮度，即积分球；2)专用的全封闭式的环境光试验室。5泅程序5.1 概述HUD的光学测量

8、包括：视场、眼盒尺寸、符号位置精度、偏离、线宽、显示抖动、双目视差、亮度、亮度均匀性、对比率、组合镜透射率、最小亮度、自动亮度控制、组合镜头部伤害判据、光栅对比率变化、光栅暗亮度、光栅亮度均匀性、组合镜引起的外景畸变和视差、副像、色彩配准。5.2 视场视场的测量步骤如下：a）将经纬仪安装到三轴平移台上，该平移台的平移范围应能覆盖整个眼盒；b） 使用合适的可充满HUD总视场的画面，而该画面通常是由6条水平线和6条垂直线交叉组成的栅格图，参见图1；c） 将经纬仪的基准轴定位在需要测量的HUD眼点；d）在方位和俯仰方向旋转经纬仪，以便观察水平线的一端。记录水平和垂直方向的数值。水平地快速转动经纬仪以

9、读取同一水平线的另一端，记录这些水平和垂直读数。水平方向的读数差值表示水平线所对应的视场角，垂直方向的读数差值表示垂直线所对应的视场角。重复测量每条水平线和每条垂直线。注：栅格图的水平和垂直方向的线可根据HUD的水平视场和垂直视场进行均值划分进行绘制，如：HUD的视场为30（三）X20。），那么水平线可以画成7条，相邻两条水平间隔5。，垂直线可以画成6条，相邻两条垂直间隔4。图1棚格图画面e） 对每个相关的眼点，重复步骤c）、d）,确定该眼点处的单目瞬时视场；f） 计算在HUD眼盒内的任意位置测得的最大水平和垂直目视显示边界，确定总视场；g） 计算水平间隔为66mm的瞳孔距离的两个眼点的最大水

10、平和垂直显示边界，确定在HUD眼盒内指定头部位置的瞬时视场；注：在设计眼位以上33mm处的瞬时视场是由左眼点（上33mm,左33mm）和右眼点（上33mm,右33mm）的单目瞬时视场确定的。h） 计算水平间隔为66mm的瞳孔距离的两个眼点处共同的水平和垂直视场，确定在HUD眼盒内指定头部位置的双目重置视场。注：计算在（上12.7mn左6.4mm）和（上12.7mm,右57.2mm）眼点处的共同视场确定指定头部位置（上12.7mm,右25.4mm）处的双目重叠视场。5.3 眼盒尺寸眼盒尺寸的测量步骤如下：a） 按5.2的测量单目瞬时视场的步骤，将经纬仪对准图1的画面中心：b） 使用三轴平移台，将

11、锁定俯仰和方位转动轴的经纬仪分别向左、向右移动到图1的边缘，测量和计算这两次位置之差，即可确定眼盒的横向尺寸：C)使用三轴平移台，将锁定俯仰和方位转动轴的经纬仪分别向上、向下移动到图1的边缘，测量和计算这两次位置之差，即可确定眼盒的垂向尺寸；d)使用三轴平移台，将锁定俯仰和方位转动轴的经纬仪分别向前、向后移动到图1的边缘，并重复步骤b)和C),测量和计算前后两次位置之差，即可确定眼盒的纵向尺寸。5.4 符号位置精度符号位置精度的测量步骤如下：a)按5.2的测量单目瞬时视场的步骤，将经纬仪对准图2的画面中心十字；b)使用经纬仪分别对图2中的至少9个十字进行测量，记录每个十字实际的方位值RA1(i

12、=1,2,.9)和实际俯仰值RP；(i=1,2,.,9);c)分别计算图2中9个十字的理论方位值A;(i=l,2,9)和理论俯仰值P;(i=l,2,9):d)按下面的公式计算9个十字的符号位置精度：SPR=(RA-A)2+(RPrPl)2(i=1,2,式中:SPR;第i个十字的位置精度，单位为mrad;RA1第i个十字的实际方位值，单位为Inrad;A;第i个十字的理论方位值，单位为mrad;RPi第i个十字的实际俯仰值，单位为mrad;P;第i个十字的理论俯仰值，单位为mrad;1.1 下角注，i=l,2,9。+十十+十注：满天星画面中的十字的个数以及排布般根据HUD水平和垂直视场进行设定，

13、水平和垂直方向的相邻两个十字一般间隔2。图2满天星画面5.5 偏离偏离的测量步骤如下：a)按5.2的测量单目瞬时视场的步骤，将经纬仪对准图2的画面中心十字；b)测量在开机1分钟后开始进行；c)使用经纬仪分别对画面中9个已标号十字的方位、俯仰值进行测量，结果记为Al;和d)在此后一个小时内，每隔20分钟对上述9个十字的方位、俯仰值进行1次测量，将这三次测量的结果分别记为A2;和P2;、A3;和P3;、A4;和P4;(i=l,2,9);e)按公式(2)公式(4),分别计算9个十字第2、3、4次测量相对于第1次测量的偏移:D2;=(A2-Al)2+(P2;-Pl)D3;=(A3;-A102+(P3;

14、-Pl;)(3)D4;=(A4;-Al)2+(P4;-P1)(4)式中：D2;、D3;和D4;第2、3、4次测量相对第1次测量到的第i个十字的偏移，单位为mrad;A2;、A3;和A4;第2、3、4次测得的第i个十字的方位值，单位为mrad;P2、P3;和P4;第2、3、4次测得的第i个十字的俯仰值，单位为mrad;i下角注，i=l,29oD通过计算和比较，按公式(5)得到9个十字各自在1个小时内的最大偏移：Dimax=MaxD2,D3;,D4;(5)式中：D2、D3;和D4；一第2、3、4次测量相对第1次测量到的第i个十字的偏移，单位为mrad;Dimax第i个十字的最大偏移，单位为mrad;i下角注，i=129。5.6 线宽5.6.1 二极管亮度计法线宽的测量步骤如下：a)使用恰当的透镜系统，将在HUD组合镜上看到的CRT扫描线重新成像在一个线性检测器阵列上；b)在50%的光强点上，通过观察在CRT或示波器上的检测器阵列读数；C)确定在50%的强度阈以上的像素数，就可以确定线宽。注：因为每毫弧的像素数是已知的，所以就可以确定在除光强点上的CRl线宽。5.6.2 扫描狭缝法线宽的测量步骤如下：a)慢慢扫描与显示线交叉的一个角宽度大约为HUD线宽10%的狭缝；b)将一个灵敏的探测器置于狭缝后面：c)探测器的输出用狭缝角度位置的函数进行度量；d)通过分析该数据，就可以确定50