2 常见术语定义和坐标系统-VR光学测量手册

本节内容详细介绍了与眼镜、待测设备（dut）、光测量设备（lmd）以及增强现实（ar）/虚拟现实（vr）头戴显示设备相关的尺寸规格和术语。文中不仅为这些设备提供了精确的尺寸定义，而且还介绍了多个坐标系统。具体来说，待测设备（dut）和光学测量设备（lmd）各有一套独立的坐标系统。此外，本文档还解释了这些坐标系统如何与人类眼睛的位置和视角相关联，从而确保测量和显示的准确性。

与眼睛相关的尺寸和定义

符号	名称	描述
e1	瞳孔点	眼睛入瞳的中心。
e2	眼睛旋转点	眼睛的中心，也是眼睛旋转的中心。常用于基于眼睛注视的测量，例如畸变或mtf（调制传递函数）。
e3	角膜顶点	角膜表面的最前点。
e4	角膜顶点至瞳孔点的距离	角膜顶点（e3）与瞳孔点（e1）之间的距离，标准值为3毫米（iec63145-20-10/icdm）。
e5	眼睛旋转点至瞳孔点的距离	眼睛旋转点（e2）与瞳孔点（e1）之间的距离，标准值为10毫米（iec63145-20-10/icdm）。
e6	眼睛入瞳直径	眼睛入瞳的直径。

与dut（被测设备）相关的尺寸和定义

符号	名称	描述
d1	虚拟像距或焦距	眼睛点（d3）到虚拟像平面（d4）之间的距离。
d2	眼睛间隔	角膜顶点（d5）（眼睛的）到虚拟像显示设备最近光学元件的距离（iec63145-20-10）。实际应用中，通常将眼睛间隔定义为最近光学元件与眼睛点之间的距离。
d3	眼睛点	设计位置，在此位置放置眼睛的入瞳，以在使用眼镜显示设备时达到最佳性能，并作为测量的原点位置（iec63145-20-10）。
d4	虚拟像（平面）	由dut的光学元件生成的虚拟像。
d5	角膜顶点	角膜表面的最前点。d5与e3相同。

与光测量设备（lmd）相关的尺寸和定义

符号	名称	描述
l1	焦距	镜头到焦点的距离。
l2	lmd入瞳至光测量设备前表面的距离	lmd入瞳（l4）与光测量设备前表面之间的距离。
l3	lmd瞳孔点	lmd入瞳的中心。
l4	lmd入瞳直径	lmd入瞳的直径。
l5	焦平面	在焦距处的物平面。

在系统良好对齐的情况下，所有对应点应相互重叠（参见图1）。

图1： 显示了与dut对齐的测量设备，并标出了与眼睛相关的尺寸。

ar/vr头戴显示设备中的常见术语

图2展示了ar/mr/vr系统常用术语。有时，“top”也称为“sky”，“bottom”称为“ground”。

图2： ar/vr头戴显示设备术语与位置

坐标系统

vr测量中有两个关键坐标系统：

• dut坐标系统：由被测设备定义。

• 测量设备坐标系统：由测量设备定义。

根据国际电工委员会（iec）2019年发布的《iec 63145-20-10:2019 eyewear display - part 20-10: fundamental measurement methods - optical properties》中的坐标系统（参见图3）。

图3：坐标系定义，来源：《iec 63145-20-10:2019 eyewear display - part 20-10: fundamental measurement methods - optical properties》

若需模拟视线，应将眼睛的旋转点作为旋转中心（参见图4）。

图4： 坐标系定义，来源：信息显示测量标准（icdm）发布的《icdm - information display measurements standard-v1.1a, 2022》

不同坐标系统的表示方法

为了适应不同的应用场景和个人喜好，ar/vr/mr应用允许用户选择多种坐标系统。在ar/vr/mr应用中，通常使用笛卡尔坐标系或球形（极坐标）坐标系。

• 笛卡尔坐标系：x, y, z

• 球形（极坐标）坐标系：θ, φ, r（其中θ表示仰角，φ表示方位角，r表示到原点的距离，即球体的半径）。

在进行畸变测量时，笛卡尔坐标系因其直观性而得到广泛应用。而在进行像素密度测量时，球形坐标系则更加适用，因为它可以更好地反映屏幕上像素的分布情况。在二维测量中，由于不考虑深度信息，坐标的表示方式简化为：

• 笛卡尔坐标系：x, y

• 球形（极坐标）坐标系：θ, φ

vr光学测量手册

1 引言与应用-vr光学测量手册

2 常见术语定义和坐标系统-vr光学测量手册

3 国际标准-vr光学测量手册

4 光测量设备（lmd）- vr光学测量手册

5 测试方法 - 眼点对齐 - vr光学测量手册

6 测试方法 - 光学特性 - vr光学测量手册

7 测试方法 - 图像质量 - vr光学测量手册

8 测试方法 - 方法、图案、点位概述 - vr光学测量手册

9 测量平台 - vr光学测量手册

10 测量示例 - 均匀性和对比度 - vr光学测量手册

11 测量示例 - 畸变 - vr光学测量手册

12 测量示例 - 锐度 - vr光学测量手册

13 测量示例 - dut特性 - vr光学测量手册

14 结语和参考文献 - vr光学测量手册