CN116337417A - 一种ar和vr光学模组的测试装置和测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及AR和VR测试技术领域，具体涉及到一种AR和VR光学模组的测试装置和测试方法。测试装置包括成像彩色亮度计、支撑装置、调整装置、测试板，所述成像彩色亮度计、调整装置、测试板均设置在支撑装置上，所述调整装置上设置有用于放置光学模组的固定座，所述测试图像经过光学模组被成像彩色亮度计接收。本发明的测试装置解决传统光学测量仪器不能真实还原人眼视觉效果的不足，本发明结构简单、结构设计合理，最终以软硬件结合的方式实现对AR和VR光学模组性能方面的全面检测；本发明的测试方法可实现鬼影、畸变、MTF、对比度等项目的测试，以尽可能的满足AR和VR光学模组的测试需求。

Description

一种AR和VR光学模组的测试装置和测试方法

技术领域

本发明涉及AR和VR测试技术领域，具体涉及到一种AR和VR光学模组的测试装置和测试方法。

背景技术

随着虚拟现实的快速发展，AR（增强现实）和VR（虚拟现实）产品已经广泛应用于各个领域,产品量产化日益成为行业的趋势。但是，对于VR和AR性能的评估主要还停留在主观测试的阶段，即让测试人员带上头盔，通过肉眼对该产品的清晰度进行主观性的评估。但是，每个人对于清晰度判断存在差异性，会导致清晰度测量结果不准确。也因为AR和VR光学模组的生产组装大多是依赖手工安装，造成AR和VR精度上难以满足工业标准，容易引发消费者疲劳和晕动症等不适。因此急需一种对AR和VR光学模组性能方面进行全面检测的测试设备，推动AR和VR光学行业的发展。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种AR和VR光学模组的测试装置和测试方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种AR和VR光学模组的测试装置，包括成像彩色亮度计、支撑装置、调整装置、测试板，所述成像彩色亮度计、调整装置、测试板均设置在支撑装置上，所述调整装置上设置有用于放置光学模组的固定座，所述调整装置用于调整光学模组，所述测试板用于输出测试图像，所述测试图像经过光学模组被成像彩色亮度计接收，所述成像彩色亮度计用于分析测试图像。

进一步的，所述调整装置包括可调光阑，所述可调光阑设置在光学模组和成像彩色亮度计之间的光路上。

进一步的，所述调整装置包括六轴调节机构，所述六轴调节机构用于在上下左右前后六个方向调整固定座的位置。

进一步的，所述支撑装置包括第一放置台和第二放置台，所述成像彩色亮度计设置在第一放置台上，所述测试板设置在第二放置台上。

进一步的，所述支撑装置包括底板和若干支撑脚，所述成像彩色亮度计、调整装置、测试板均设置在底板上，所述支撑脚设置在底板的底部，所述支撑脚为橡胶脚垫。

本发明还提供了一种AR和VR光学模组的测试方法，包括以下步骤：

步骤1，将光学模组放置在固定座上，通过六轴调节机构调整光学模组的位置，通过可调光阑调整入瞳直径；

步骤2，根据测试项目，测试板向光学模组输出相应的测试图像；

步骤3，测试图像经过光学模组被成像彩色亮度计接收，成像彩色亮度计中相应的测试模块对测试图像进行分析以判断测试项目是否合格。

进一步的，所述测试项目包括鬼影测试，所述成像彩色亮度计包括鬼影测试模块，所述测试图像包括九点圆图，所述鬼影测试模块用于分析九点圆图经过光学模组形成的鬼影大小和亮度比值；具体包括：

计算九个点周围的灰阶，通过设置灰阶限制值测量鬼像，判断鬼影大小和亮度比值；

鬼影VGI ：VGI=lb/lw *100%，其中lw取九点中心亮度值，lb取九点的鬼像的亮度值。

进一步的，所述测试项目包括畸变测试，所述成像彩色亮度计包括畸变测试模块，所述测试图像包括九点圆图，所述畸变测试模块用于分析九点圆图经过光学模组形成的畸变大小；具体包括：

算法会找寻九点并获取九点的坐标，利用九点坐标求的距离A,B,C,D，E1,E2,计算出垂直和水平畸变如下:

垂直畸变TV1：TV1=[2*E1−(A+B)]/（2*E1）*100%，其中A,B为九点圆图产生畸变后左右两侧的纵向距离，E1九点圆图中间的纵向距离；

水平畸变TV2：TV2=[2*E2−(C+D)]/（2*E2）*100%，其中C,D为九点圆图产生畸变后上下两侧的横向距离，E2九点圆图中间的横向距离。

进一步的，所述测试项目包括MTF测试，所述成像彩色亮度计包括MTF测试模块，所述测试图像包括横竖黑白线对图，所述MTF测试模块用于分析横竖黑白线对图经过光学模组形成的MTF值；具体包括：

基于黑白条纹的对比度数据获得MTF值；对不同像素个数的黑白线对图取像，不同像素个数对应不同的空间频率，统计需测量视场四角和中心区域100*100像素区域内的对比度，得到不同空间频率下的MTF值，空间频率a、条纹像素b、屏幕像素大小c的关系如下：a=1000/(2bc)。

进一步的，所述测试项目包括对比度测试，所述成像彩色亮度计包括对比度测试模块，所述测试图像包括棋盘格图，所述对比度测试模块用于分析棋盘格图判断光学模组的对比度；具体包括：

分别计算黑色区域亮度的平均值lv黑和白色区域亮度的平均值lv白，计算对比度CC如下：CC=lv白/lv黑。

进一步的，所述测试项目包括视场角测试，所述成像彩色亮度计包括视场角测试模块，所述测试图像包括白画面图，所述视场角测试模块用于分析白画面图判断光学模组的视场角，具体包括：

在图像的四边顶点选择一定区域，视场角测试模块会在四个区域内，根据对比度寻找边界，根据边界的极坐标读取横向和竖向的视场角。

进一步的，所述测试项目包括亮度和色度非均一性测试，所述成像彩色亮度计包括亮度和色度非均一性测试模块，所述测试图像包括白画面图，所述亮度和色度非均一性测试模块用于分析白画面图判断光学模组的亮度和色度非均一性；具体包括：

基于白画面，测量需求视场对应九点的亮色度：

计算亮度非均一性NU如下：亮度NU=(lmax−lv)/lv *100%，其中lmax为九点亮度最大值， lv为九点亮度平均值；

计算颜色非均一性NU如下：颜色NU=(δUVmax−δUVv)/δUVv *100%，δUVmax为九点色差最大值，δUVv为九点色差平均值。

由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明至少包括以下有益效果之一;

1、本发明的测试装置包括调整装置，可调整光学模组的位置，保证光学模组与成像彩色亮度计能在正确的位置上，还具备可调光阑功能，以调整入瞳直径，能够测试各种瞳距不一样的产品；

2、本发明的测试装置采用成像彩色亮度计采集模块配合定制的测试板以模仿人眼来观测产品的成像质量，提高测试效率和测试精度；

3、本发明的测试装置解决传统光学测量仪器不能真实还原人眼视觉效果的不足，本发明结构简单、结构设计合理，最终以软硬件结合的方式实现对AR和VR光学模组性能方面的全面检测；

4、本发明的测试方法可实现鬼影、畸变、MTF、对比度、视场角、亮度和色度非均一性等项目的测试，测试项目极其全面，以尽可能的满足AR和VR光学模组的测试需求。

附图说明

图1为本发明优选实施例中一种AR和VR光学模组的测试装置的立体结构示意图；

图2为本发明优选实施例中一种AR和VR光学模组的测试装置的主视示意图；

图3为本发明实施例中一种AR和VR光学模组的测试方法的步骤流程图；

图4为本发明实施例中一种AR和VR光学模组的测试方法中的九点圆图；

图5为本发明实施例中一种AR和VR光学模组的测试方法中的九点坐标示意图；

图6为本发明实施例中一种AR和VR光学模组的测试方法中的横竖黑白线对图；

图7为本发明实施例中一种AR和VR光学模组的测试方法中的棋盘格图；

图8为本发明实施例中一种AR和VR光学模组的测试方法中的白画面图；

图中标号说明：1、成像彩色亮度计；2、支撑装置；3、调整装置；4、测试板；5、光学模组；21、第一放置台；22、第二放置台；23、底板；24、支撑脚；31、固定座；32、可调光阑；33、六轴调节机构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1、图2所示，本发明的优选实施例，一种AR和VR光学模组的测试装置，包括成像彩色亮度计1、支撑装置2、调整装置3、测试板4，所述成像彩色亮度计1、调整装置3、测试板4均设置在支撑装置2上，所述调整装置3上设置有用于放置光学模组5的固定座31，所述调整装置3用于调整光学模组5，所述测试板4用于输出测试图像，所述测试图像经过光学模组5被成像彩色亮度计1接收，所述成像彩色亮度计1用于分析测试图像。

本发明的测试装置包括调整装置3，可调整光学模组5的位置，保证光学模组5与成像彩色亮度计1能在正确的位置上，还具备可调光阑32功能，以调整入瞳直径，能够测试各种瞳距不一样的产品；本发明的测试装置采用成像彩色亮度计1采集模块配合定制的测试板4以模仿人眼来观测产品的成像质量，提高测试效率和测试精度；本发明的测试装置解决传统光学测量仪器不能真实还原人眼视觉效果的不足，本发明结构简单、结构设计合理，最终以软硬件结合的方式实现对AR和VR光学模组性能方面的全面检测。

作为本发明的优选实施例，其还可具有以下附加技术特征：

在本实施例中，所述调整装置3包括可调光阑32，所述可调光阑32设置在光学模组5和成像彩色亮度计1之间的光路上。通过在光学模组5和成像彩色亮度计1之间设置可调光阑32，以调整入瞳直径，以适配瞳距不一样的产品。

在本实施例中，所述调整装置3包括六轴调节机构33，所述六轴调节机构33用于在上下左右前后六个方向调整固定座31的位置。通过六轴调节机构33调节固定座31的位置，进而调整光学模组5的位置，保证光学模组5和成像彩色亮度计1能在正确的位置上。

在本实施例中，所述支撑装置2包括第一放置台21和第二放置台22，所述成像彩色亮度计1设置在第一放置台21上，所述测试板4设置在第二放置台22上。通过第一放置台21放置成像彩色亮度计1，通过第二放置台22放置测试板4，确保成像彩色亮度计1和测试板4位置稳定。

在本实施例中，所述支撑装置2包括底板23和若干支撑脚24，所述成像彩色亮度计1、调整装置3、测试板4均设置在底板23上，所述支撑脚24设置在底板23的底部，所述支撑脚24为橡胶脚垫。通过底板23对成像彩色亮度计1、调整装置3、测试板4整体进行支撑，可以理解的，第一放置台21和第二放置台22设置在底板23上，在底板23的底部设置支撑脚24，支撑更稳固，支撑脚24采用橡胶脚垫，起到缓冲和减震的作用。

参照图3所示，本发明还提供了一种AR和VR光学模组的测试方法，包括以下步骤：

步骤1，将光学模组5放置在固定座31上，通过六轴调节机构33调整光学模组5的位置，通过可调光阑32调整入瞳直径；

步骤2，根据测试项目，测试板4向光学模组5输出相应的测试图像；具体的，测试板4为可点亮光学模组5的主板，与光学模组5电连接，可向光学模组5输出九点圆图、横竖黑白线对图、棋盘格图、白画面图等测试图像。

步骤3，测试图像经过光学模组5被成像彩色亮度计1接收，成像彩色亮度计1中相应的测试模块对测试图像进行分析以判断测试项目是否合格。具体的，成像彩色亮度计1可通过仿人眼相机摄取测试图像。

参照图4所示，在本实施例中，所述测试项目包括鬼影测试，所述成像彩色亮度计1包括鬼影测试模块，所述测试图像包括九点圆图，所述鬼影测试模块用于分析九点圆图经过光学模组5形成的鬼影大小和亮度比值；具体包括：

计算九个点周围的灰阶，通过设置灰阶限制值测量鬼像，判断鬼影大小和亮度比值；

鬼影VGI ：VGI=lb/lw *100%，其中lw取九点中心亮度值，lb取九点的鬼像的亮度值。

参照图4和图5所示，在本实施例中，所述测试项目包括畸变测试，所述成像彩色亮度计1包括畸变测试模块，所述测试图像包括九点圆图，所述畸变测试模块用于分析九点圆图经过光学模组5形成的畸变大小；具体包括：

算法会找寻九点并获取九点的坐标，利用九点坐标求的距离A,B,C,D，E1,E2,计算出垂直和水平畸变如下:

垂直畸变TV1：TV1=[2*E1−(A+B)]/（2*E1）*100%，其中A,B为九点圆图产生畸变后左右两侧的纵向距离，E1九点圆图中间的纵向距离；

水平畸变TV2：TV2=[2*E2−(C+D)]/（2*E2）*100%，其中C,D为九点圆图产生畸变后上下两侧的横向距离，E2九点圆图中间的横向距离。

参照图6所示，在本实施例中，所述测试项目包括MTF测试，所述成像彩色亮度计1包括MTF测试模块，所述测试图像包括横竖黑白线对图，所述MTF测试模块用于分析横竖黑白线对图经过光学模组5形成的MTF值；具体包括：

基于黑白条纹的对比度数据获得MTF值；对不同像素个数的黑白线对图取像，不同像素个数对应不同的空间频率，统计需测量视场四角和中心区域100*100像素区域内的对比度，得到不同空间频率下的MTF值，空间频率a、条纹像素b、屏幕像素大小c的关系如下：a=1000/(2bc)。MTF为调制传递函数。

参照图7所示，在本实施例中，所述测试项目包括对比度测试，所述成像彩色亮度计1包括对比度测试模块，所述测试图像包括棋盘格图，所述对比度测试模块用于分析棋盘格图判断光学模组5的对比度；具体包括：

分别计算黑色区域亮度的平均值lv黑和白色区域亮度的平均值lv白，计算对比度CC如下：CC=lv白/lv黑。

参照图8所示，在本实施例中，所述测试项目包括视场角测试，所述成像彩色亮度计1包括视场角测试模块，所述测试图像包括白画面图，所述视场角测试模块用于分析白画面图判断光学模组5的视场角，具体包括：

在图像的四边顶点选择一定区域，视场角测试模块会在四个区域内，根据对比度寻找边界，根据边界的极坐标读取横向和竖向的视场角。

参照图8所示，在本实施例中，所述测试项目包括亮度和色度非均一性测试，所述成像彩色亮度计1包括亮度和色度非均一性测试模块，所述测试图像包括白画面图，所述亮度和色度非均一性测试模块用于分析白画面图判断光学模组5的亮度和色度非均一性；具体包括：

基于白画面，测量需求视场对应九点的亮色度：

计算亮度非均一性NU如下：亮度NU=(lmax−lv)/lv *100%，其中lmax为九点亮度最大值， lv为九点亮度平均值；

计算颜色非均一性NU如下：颜色NU=(δUVmax−δUVv)/δUVv *100%，δUVmax为九点色差最大值，δUVv为九点色差平均值。

本发明的测试方法可实现鬼影、畸变、MTF、对比度、视场角、亮度和色度非均一性等项目的测试，测试项目极其全面，以尽可能的满足AR和VR光学模组的测试需求。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (12)

1.一种AR和VR光学模组的测试装置，其特征在于，包括成像彩色亮度计（1）、支撑装置（2）、调整装置（3）、测试板（4），所述成像彩色亮度计（1）、调整装置（3）、测试板（4）均设置在支撑装置（2）上，所述调整装置（3）上设置有用于放置光学模组（5）的固定座（31），所述调整装置（3）用于调整光学模组（5），所述测试板（4）用于输出测试图像，所述测试图像经过光学模组（5）被成像彩色亮度计（1）接收，所述成像彩色亮度计（1）用于分析测试图像。

2.根据权利要求1所述的一种AR和VR光学模组的测试装置，其特征在于，所述调整装置（3）包括可调光阑（32），所述可调光阑（32）设置在光学模组（5）和成像彩色亮度计（1）之间的光路上。

3.根据权利要求1所述的一种AR和VR光学模组的测试装置，其特征在于，所述调整装置（3）包括六轴调节机构（33），所述六轴调节机构（33）用于在上下左右前后六个方向调整固定座（31）的位置。

4.根据权利要求1所述的一种AR和VR光学模组的测试装置，其特征在于，所述支撑装置（2）包括第一放置台（21）和第二放置台（22），所述成像彩色亮度计（1）设置在第一放置台（21）上，所述测试板（4）设置在第二放置台（22）上。

5.根据权利要求1所述的一种AR和VR光学模组的测试装置，其特征在于，所述支撑装置（2）包括底板（23）和若干支撑脚（24），所述成像彩色亮度计（1）、调整装置（3）、测试板（4）均设置在底板（23）上，所述支撑脚（24）设置在底板（23）的底部，所述支撑脚（24）为橡胶脚垫。

6.一种AR和VR光学模组的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将光学模组（5）放置在固定座（31）上，通过六轴调节机构（33）调整光学模组（5）的位置，通过可调光阑（32）调整入瞳直径；

步骤2，根据测试项目，测试板（4）向光学模组（5）输出相应的测试图像；

步骤3，测试图像经过光学模组（5）被成像彩色亮度计（1）接收，成像彩色亮度计（1）中相应的测试模块对测试图像进行分析以判断测试项目是否合格。

7.根据权利要求6所述的一种AR和VR光学模组的测试方法，其特征在于，所述测试项目包括鬼影测试，所述成像彩色亮度计（1）包括鬼影测试模块，所述测试图像包括九点圆图，所述鬼影测试模块用于分析九点圆图经过光学模组（5）形成的鬼影大小和亮度比值；具体包括：

计算九个点周围的灰阶，通过设置灰阶限制值测量鬼像，判断鬼影大小和亮度比值；

鬼影VGI ：VGI=lb/lw *100%，其中lw取九点中心亮度值，lb取九点的鬼像的亮度值。

8.根据权利要求6所述的一种AR和VR光学模组的测试方法，其特征在于，所述测试项目包括畸变测试，所述成像彩色亮度计（1）包括畸变测试模块，所述测试图像包括九点圆图，所述畸变测试模块用于分析九点圆图经过光学模组（5）形成的畸变大小；具体包括：

算法会找寻九点并获取九点的坐标，利用九点坐标求的距离A,B,C,D，E1,E2,计算出垂直和水平畸变如下:

垂直畸变TV1：TV1=[2*E1−(A+B)]/（2*E1）*100%，其中A,B为九点圆图产生畸变后左右两侧的纵向距离，E1九点圆图中间的纵向距离；

水平畸变TV2：TV2=[2*E2−(C+D)]/（2*E2）*100%，其中C,D为九点圆图产生畸变后上下两侧的横向距离，E2九点圆图中间的横向距离。

9.根据权利要求6所述的一种AR和VR光学模组的测试方法，其特征在于， 所述测试项目包括MTF测试，所述成像彩色亮度计（1）包括MTF测试模块，所述测试图像包括横竖黑白线对图，所述MTF测试模块用于分析横竖黑白线对图经过光学模组（5）形成的MTF值；具体包括：

基于黑白条纹的对比度数据获得MTF值；对不同像素个数的黑白线对图取像，不同像素个数对应不同的空间频率，统计需测量视场四角和中心区域100*100像素区域内的对比度，得到不同空间频率下的MTF值，空间频率a、条纹像素b、屏幕像素大小c的关系如下：a=1000/(2bc)。

10.根据权利要求6所述的一种AR和VR光学模组的测试方法，其特征在于，所述测试项目包括对比度测试，所述成像彩色亮度计（1）包括对比度测试模块，所述测试图像包括棋盘格图，所述对比度测试模块用于分析棋盘格图判断光学模组（5）的对比度；具体包括：

分别计算黑色区域亮度的平均值lv黑和白色区域亮度的平均值lv白，计算对比度CC如下：CC=lv白/lv黑。

11.根据权利要求6所述的一种AR和VR光学模组的测试方法，其特征在于，所述测试项目包括视场角测试，所述成像彩色亮度计（1）包括视场角测试模块，所述测试图像包括白画面图，所述视场角测试模块用于分析白画面图判断光学模组（5）的视场角，具体包括：

在图像的四边顶点选择一定区域，视场角测试模块会在四个区域内，根据对比度寻找边界，根据边界的极坐标读取横向和竖向的视场角。

12.根据权利要求6所述的一种AR和VR光学模组的测试方法，其特征在于，所述测试项目包括亮度和色度非均一性测试，所述成像彩色亮度计（1）包括亮度和色度非均一性测试模块，所述测试图像包括白画面图，所述亮度和色度非均一性测试模块用于分析白画面图判断光学模组（5）的亮度和色度非均一性；具体包括：

基于白画面，测量需求视场对应九点的亮色度：

计算亮度非均一性NU如下：亮度NU=(lmax−lv)/lv *100%，其中lmax为九点亮度最大值， lv为九点亮度平均值；

计算颜色非均一性NU如下：颜色NU=(δUVmax−δUVv)/δUVv *100%，δUVmax为九点色差最大值，δUVv为九点色差平均值。

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