(高清版)GBT 43590.503-2024 激光显示器件 第5-3 部分：激光投影显示（屏）图像质量测试方法

激光显示器件第5-3部分：激光投影显示(屏)图像质量测试方法2024-03-15发布2024-07-01实施国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会GB/T43590.503—2024前言 I引言 Ⅱ 2规范性引用文件 3术语、定义和缩略语 13.1术语和定义 3.2缩略语 4标准测量条件 4.1一般要求 24.2标准大气条件 4.3标准暗室条件 24.4稳定时间 4.5电源条件 4.6标准测试信号 4.7测量坐标系 4.8标准测量设备 34.9标准测量条件 44.10标准设置条件 4.11标准测试信号图形 75测试方法 85.1亮度不均匀性 85.2对比度不均匀性 95.3视角 5.4色度不均匀性 5.6图像几何失真 5.7闪烁 5.8静态图像分辨率 参考文献 I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。本文件是GB/T43590《激光显示器件》的第5-3部分。GB/T43590已经发布了以下部分：——第1-2部分：术语及文字符号；——第5-1部分：激光前投影显示光学性能测试方法；——第5-2部分：散斑对比度光学测量方法；——第5-3部分：激光投影显示(屏)图像质量测试方法；——第5-4部分：彩色散斑的光学测试方法。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中华人民共和国工业和信息化部提出。本文件由全国电子显示器件标准化技术委员会(SAC/TC547)归口。本文件起草单位：浙江大学、浙江三色光电技术有限公司、中国电子技术标准化研究院、杭州三泰检测技术有限公司、海信视像科技股份有限公司。Ⅱ新型显示产业是国民经济和社会发展的战略性、基础性和先导性产业。激光显示器件是新型显示技术的核心部件。为了满足我国激光显示器件产品的生产制造、检验及进出口贸易需求制定激光显示器件系列标准。GB/T43590拟由以下部分构成。——第1-2部分：术语及文字符号。目的在于确立激光显示器件及相关组件所优选的术语、定义和符号。——第5-1部分：激光前投影显示光学性能测试方法。目的在于确立激光光源或者包含激光光源的混合光源的前投影机显示光学性能的测试方法。——第5-2部分：散斑对比度光学测量方法。目的在于确立激光光源以及包含激光光源的混合光源的激光显示器件单色散斑对比度的测量方法。——第5-3部分：激光投影显示(屏)图像质量测试方法。目的在于确立激光投影机和屏幕组合的全画幅激光投影显示(屏)图像质量的测试方法。 第5-4部分：彩色散斑的光学测试方法。目的在于确立激光显示器件彩色散斑的光学测试方法。——第5-6部分：投影屏幕光学性能测试方法。目的在于确立基于光度学特性的激光投影显示屏幕光学性能的测试方法。——第5-7部分：激光扫描显示在散斑影响下的图像质量测试方法。目的在于确立受散斑噪声影响时无可见荧光屏幕上的激光扫描显示图像质量的测试方法。 第5-11部分：光源模组光学测试方法。目的在于确立激光显示器件光源模组的光学性能测试方法。——第5-12部分：光机模组测试方法。目的在于确立激光显示光机模组的性能测试方法。——第5-16部分：激光显示用波长转换元件测试方法。目的在于确立激光显示波长转换元件的性能测试方法。——第5-18部分：栅格式光纤扫描激光显示光学测试方法。目的在于确立光纤扫描器件在采用栅格式扫描时，针对激光束扫描成像时的光学测试方法。1激光显示器件第5-3部分：激光投影显示(屏)图像质量测试方法1范围本文件描述了激光投影显示(屏)图像质量的测量条件和测量方法。本文件适用于激光投影机和屏幕组合的全帧激光投影显示(屏)图像质量的测量，包括前投影和背投影显示。本文件不适用于光点扫描等投影显示(屏)的测量和评价。2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。GB/T14857演播室数字电视编码参数规范GB/T20147—2006CIE标准色度观测者GB/T26270—2010数字电视接收设备标准测试信号GB/T30117.5—2019灯和灯系统的光生物安全第5部分：投影仪GB/T43590.102—2023激光显示器件第1-2部分：术语及文字符号GB/T43590.501—2024激光显示器件第5-1部分：激光前投影显示光学性能测试方法GY/T155高清晰度电视节目制作及交换用视频参数值GY/T307超高清晰度电视系统节目制作和交换参数值JJG211亮度计检定规程SJ/T11644—2016激光微投影机通用规范ISO11145光学和光子学激光和激光相关设备词汇和符号(Opticsandphotonics—Lasersandlaser-relatedequipment—Vocabularyandsymbols)IEC60825-1激光产品的安全性第1部分：设备分类和要求(Safetyoflaserproducts—Partl:Equipmentclassificationandrequirements)IEC61947-1:2002电子投影测量和关键性能第1部分：固定分辨率幻灯机(Electronicprojec-tion—Measurementanddocumentationofkeyperformancecriteria—Part1:Fixedresolutionprojectors)3.1术语和定义GB/T43590.501—2024、GB/T43590.102—2023、ISO11145和JJG211界定的术语和定义适用于本文件。2下列缩略语适用于本文件。DUT:被测器件(DeviceUnderTest)LMD:光学测量设备(LightMeasuringDevice)4标准测量条件4.1一般要求除另有规定外，激光投影显示(屏)图像质量测试应遵守以下标准测试条件。在进行激光投影测试操作时，应遵守人体的光辐射安全要求。测量环境、设备和方法应符合IEC60825-1和GB/T30117.5—2019中对于人体安全的规定。4.2标准大气条件标准大气条件应符合下列规定：——相对湿度：25%～85%;如与标准条件不同，应在测试报告中注明。注：对于温度敏感的情况，使用25℃±2℃。4.3标准暗室条件标准暗室条件应符合下列规定：——测试在遮光暗室中进行；——暗室环境表面反射比小于10%;——关闭或遮挡LMD和DUT的发光部分，暗室照度小于0.1lx。如与标准条件不同，背景光应扣除，并在测试报告中注明。注：如激光投影全黑场照度小于2lx,则暗室照度为全黑场屏幕中心照度的1/20以下。测试应在激光投影和测试设备达到稳定后进行。应保证稳定时间，使被测激光投影在指定显示图像的测试过程中，投影的像面照度变化不大于2%;稳定性达不到2%,应在测试报告中注明。4.5电源条件交流供电的产品，供电电源应为220V±11V,50Hz±1Hz。直流供电的产品，按照产品标准中的规定，应为供电电源额定电压标称值±5%。供电电源的总谐波失真应在士5%范围内。4.6标准测试信号标准测试信号应使用数字视频信号显示测试图案。数字视频信号应与激光投影固有分辨率格式一3致。标准清晰度测试信号应符合GB/T14857的规定，高清晰度测试信号应符合GY/T155的规定，超高清晰度测试信号应符合GY/T307的规定。如激光投影只有模拟信号接口，应使用IEC61947-1:2002中附录B规定的特殊图形信号发生器。测试信号的产生方式、输入接口、幅型比以及输入格式应在测试报告中注明。4.7测量坐标系测量角度位置关系应符合图1的规定。将投影图像聚焦到坐标系的X-Y平面上。激光投影机的光轴位置由两个角度来定义。倾角θ是光轴与像平面法线(Z轴)之间的夹角，旋转角(方位角)φ是光轴与X轴之间的夹角，按钟表逆时针的方向增加。φ=0°相当于时钟6点钟方向，θ=90°相当于时钟3点钟方向。标引序号说明：1——像面；2——激光投影机。图1测量极坐标系4.8标准测量设备标准测量设备应符合下列规定：a)应保证LMD的灵敏度和动态范围，LMD的测量信号至少比暗电平(本底噪声)信号大10倍；b)LMD对偏振光的敏感度小于1%;c)LMD的积分时间大于图像信号5个帧周期以上；d)LMD的波长范围至少覆盖400nm～700nm;e)光度和色度测得数据使用CIE1931系统的2°标准观察者进行计算，应符合GB/T20147—2006的规定。如有不同，应在测试报告中注明。瞄点式亮度计测量固定视场角内的亮度平均值，应符合下列规定：——V(λ)匹配误差不超过6.0%;——线性误差小于1.0%;4——稳定性误差小于1.5%;——亮度不准确度小于5%。注：激光投影通常使用窄谱线光源，因此优先使用带光谱测量功能的设备。如使用V(λ)匹配的照度计，不满足以上要求时，则对其进行修正后使用。成像亮度计采用二维光学接收元件，一次取样可以实现所测平面内各点亮度值的测量，应符合下列规定：——成像探测器的像素数应为测量区域内图像子像素数的4倍以上；——线性误差小于2.0%;——稳定性误差小于1.5%;——亮度不准确度小于6%。色度测量设备通常包括色度计、光谱色度计及带色度测量功能的照度计等，应符合下列规定： 色度测量准确度：±0.002(x,y)——色品坐标最小读数：0.0001(x,y)。注：激光投影通常使用窄谱线光源，因此优先使用带光谱测量功能的色度设备。如使用光谱色度计，不满足以上要求时，则对其进行修正后使用。4.8.4视频信号发生器视频信号发生器应符合SJ/T11644—2016中5.2.3的规定。4.8.5瞬态光度测量设备瞬态光度测量设备应符合下列规定：——线性误差小于0.5%;——采样速率大于1kSa/s;——包含频率分析功能。4.9标准测量条件标准测量条件应符合下列规定。a)激光投影显示(屏)的图像质量是通过投影在固定距离屏幕上的投影图像呈现的。激光投影测试时，DUT安装的角度、高度和距离等与制造商安装说明书中的规定一致。投影屏幕和激光投影安装的相对位置见图2。b)确保测量区域横向移动20%,照度变化水平小于2%。测量区域足够大，应能够平均散斑造成的不均匀性。5标引序号说明：1——激光投影机；2——投影屏幕；H₁、H₂——制造商安装提供的对准位置信息。4.10标准设置条件激光投影机设置应符合4.10.2～4.10.5的规定，如有不同，应在测试报告中注明。4.10.2激光投影机和投影平面设置激光投影机和投影平面设置应按制造商规定的最佳观看位置、安装角度、高度、变焦倍数和图像尺寸对激光投影进行设置。如果没有规定，激光投影机的变焦倍数应设置为最大值，将投影距离(观看距离)调节到距离投影图像约为1m,其他参数按默认设置。激光投影机和投影平面(屏幕位置)设置应在测试报告中注明。4.10.3激光投影机调焦制造商应提供对准测试信号图案。如果没有规定，测试信号图案应符合图3的规定，调节激光投影处于最佳投影距离。调节激光投影镜头焦距至屏幕上投影图像的中心和边缘“+”字图案呈现最清晰的状态。6标引序号说明：H——测试信号图案的水平方向尺寸；V——测试信号图案的垂直方向尺寸。图3用于激光投影显示调焦的图案示例4.10.4激光投影标准设备条件除另有规定外，光学性能测试过程中，激光投影设置状态应保持一致。所有出厂默认设置状态和测试4.10.5标准图像测试位置激光投影显示(屏)测试应在投影屏幕上给定的测试位置进行，测试位置应符合图4的规定。通常宜测试有效区域内P₁~P。位置，将有效投影图像区域划分为9个相同大小的方格，测量各个方格中心点，按对应数字进行识别。每个方格大小都是投影图像有效区域内水平尺寸H和垂直尺寸V的1/3。测试图像的中心位置在P₅。图4投影屏幕上标准测试位置7I12233I122334455667788994.11标准测试信号图形4.11.1全白场图形测试图形按照GB/T26270—2010中5.3规定的彩条信号。测试图形按照GB/T26270—2010中5.23规定的全红场、全绿场、全蓝场信号。4.11.3黑白方格图形黑白方格图形有不同的行列规格形式(见图5)。白色方格能够输出不同灰度等级信号，如峰值白色的10%,50%,100%。黑色方格输出0%峰值白色。白色色块设置为灰度等级最高值，黑色色块设置为灰度等级最低值。1l223344556778899a)中心和四角为白色b)中心和四角为黑色图5黑白方格信号图4.11.4几何失真测试图形测试图形按照GB/T26270—2010中5.20规定的单像素信号。4.11.5黑白条纹测试图形黑白条纹测试图形中黑白条纹像素宽度相等(见图6),黑白像素宽度分别为n个，n=1～4。8a)横向黑白条纹测试图形b)纵向黑白条纹测试图形标引序号说明：1——横向n个像素；2——纵向n个像素。图6黑白条纹测试图形5测试方法5.1亮度不均匀性测量激光投影显示(屏)图像的亮度不均匀性。测量设备应包括：——供电电源；——视频信号发生器；——亮度测量设备。测试步骤按下列规定进行：a)应按标准测量条件安装和标准设置条件设置激光投影仪；b)在投影屏幕上投影出全白场画面，并使激光投影光输出稳定；c)依次测得投影图像上9个点(P₁~P₉)的亮度，测量位置应符合图4的规定。注：如果要提高测量要求，则需测得投影图像上13个点的亮度，按5.1.4要求进行数据处理。9GB/T43590.503—20245.1.4数据处理测试数据处理包括：a)测得9个测试位置中每个点的亮度值L,,从中确定最大亮度Lwmx、最小亮度Lwmin,并按公式(1)计算平均亮度Lw; (1)b)按公式(2)计算亮度不均匀性NU; 式中：L,——每个测试位置的亮度值，n=1～9(或n=1～13)。c)测试报告中应记录每个点的亮度值L。、最大亮度Lwmx、最小亮度Lwmin、平均亮度Lwy和亮度不均匀性NU。5.2对比度不均匀性测量激光投影显示(屏)图像的对比度不均匀性。5.2.2测量设备测量设备应包括：——供电电源；——视频信号发生器；——亮度测量设备。5.2.3测试步骤测试步骤按下列规定进行：a)应按标准测量条件安装和标准设置条件设置激光投影仪；b)在投影屏幕上投影出黑白方格图形，见图5a),并使激光投影光输出稳定；c)测量所有白色方格的亮度Lcw;(i=1～13)和所有黑色方格的亮度Lcm(k=1～12);d)在投影屏幕上投影出黑白方格图形，如图5b),并使激光投影光输出稳定；e)测量所有白色方格的亮度Lcw;(i=1～12)和所有黑色方格的亮度Lcw(k=1～13)。5.2.4数据处理测试数据处理包括：a)测得数据按公式(3)计算每个方格区域的对比度CR,(j=1～N),按公式(4)计算平均对比……………GB/T43590.503—2024b)按公式(5)计算25个方格区域的对比度不均匀性CRw; (5)c)测试报告中应记录N个方格的对比度CR,,平均对比度CRAvE,对比度不均匀性CRxu。5.3视角测量激光投影显示(屏)图像的可视角度范围。测量设备应包括：——供电电源；——视频信号发生器；——亮度测量设备。LMD安装示例见图7。亮度测试设备围绕投影屏幕中心法线垂直或水平旋转进行测量。a)水平面测量b)垂直面测量标引序号说明：2—-LMD;θm、θg——LMD与投影屏幕中心法线水平方向的夹角；θvi、θvg——LMD与投影屏幕中心法线垂直方向的夹角。测试步骤按下列规定进行：a)应按标准测量条件安装和标准设置条件设置激光投影仪；b)在投影屏幕上投影出全白场画面，并使激光投影光输出稳定；c)使LMD聚焦在投影屏幕中心，垂直于投影屏幕(θv=0=0°)沿水平或垂直方向测量中心点全白场亮度Lcw;和全黑场亮度Lcw。测试数据处理包括以下内容。a)绘制中心点在垂直和水平平面一90°~90°角度范围内的亮度变化曲线。b)按公式(3)计算不同角度情况下各点对比度CR;(i=1～n)。c)绘制中心点处垂直和水平平面一90°~90°角度范围内的对比度变化曲线。d)以亮度作为阈值计算视角，测量大于50%中心法线亮度的角度范围。左观察方向与投影平面法线之间构成夹角θL,右观察方向构成夹角θR,水平视角为(θ₁+θR)。上下垂直视场角Φu、e)以对比度作为阈值计算视角，计算对比度大于10的水平和垂直角度，见5.3.5d)。f)测试报告中应记录垂直和水平平面亮度和对比度变化曲线及各测量点亮度和对比度数值，并记录分别以亮度和对比度为阈值计算得到的视角。注：如使用其他亮度和对比度判定条件，则在测试报告中注明。5.4色度不均匀性测量激光投影显示(屏)图像的色度不均匀性。注：色度不均匀性通常用色差表示，色差越大，投影屏幕上投影图像颜色越不均匀。测量设备应包括：——供电电源； ——色度测量设备。测试步骤按下列规定进行：a)应按标准测量条件安装和标准设置条件设置激光投影仪；b)在投影屏幕上投影出全白场画面，并使激光投影光输出稳定；c)测量全白场图形上各个测量位置点(测试位置应符合图4的规定)的CIE1976色品坐标(u{,v(),i=1~9;d)在投影屏幕上依次投影出全红场、全绿场、全蓝场图形，并使激光投影光输出稳定；e)测量投影屏幕上不同颜色测试信号图形中各点色品坐标。测试数据处理包括：a)按GB/T43590.501—2024中5.8.4的规定计算色度不均匀性；b)测试报告中应记录9个点的CIE1976色品坐标(u/,v;),并记录每种测试图形颜色的最大色差(色度不均匀性)。测量激光投影显示(屏)图像呈现颜色的范围。测量设备应包括：——供电电源；——视频信号发生器；——色度测量设备。测试步骤按下列规定进行：a)应按标准测量条件安装和标准设置条件设置激光投影仪；b)按GB/T43590.501—2024中图7所示RGBCMY测试图形，在中心方格区投影红基色，即8位(R、G、B)数字输入值为(255,0,0),并使激光投影光输出达到稳定状态；c)将LMD的测量区域设置于像面上投影图像中心位置P₅(位置应符合图4的规定);d)测量像面上投影的峰值红色图形的照度、CIE1931色品坐标和CIE1976色品坐标；e)重复以上步骤，测量其他颜色的照度和色品坐标(按照表1的要求)。表1色域测试用颜色的信号值颜色Q8位数字信号RGB红色00绿色00蓝色00黄色0品红色0青色0测试数据处理包括以下内容。a)如图8所示，将测得的RGB三基色色品坐标连线绘制在CIE1931和CIE1976色度图上。b)按公式(6)计算RGB三基色色品坐标包围成的色域三角形面积占CIE1976色度图上光谱轨迹所包围面积的百分比：Aw=256.1|(u'g-u'n)(v'c-v'μ)—(u'c-u'n)(v'g-v'μ)|×100% (6)c)如包含上述表1中的黄色、品红色和青色的色品坐标，色域覆盖率按公式(7)计算：式中：d)测试报告中应记录CIE1931或CIE1976色度图上的色域图形形状，所测颜色的照度，CIE1931或CIE1976的色品坐标和色域覆盖率。a)CIE1931色度图b)CIE1976色度图图8在CIE1976和CIE1931色度图上3种基色构成的色域范围5.6图像几何失真测量激光投影显示(屏)图像经过系统校正后的几何失真。测量设备应包括：——视频信号发生器；——分辨率小于0.2mm的几何测量装置。测试步骤按下列规定进行：a)应按标准测量条件安装和标准设置条件设置激光投影仪；b)在投影屏幕上投影出几何失真测试图形，并使激光投影光输出稳定；c)应至少选取测试图形中10×10的方格用于几何失真测量；d)用几何测量装置按图9所示位置进行几何测量。测试数据处理包括以下内容。a)水平失真：测量如图9中l₁、l₂和l₃的水平尺寸。水平失真指最大和最小长度之间差值的比b)垂直失真：测量如图9中l₄、l₅和l₆的垂直尺寸。垂直失真指最大和最小长度之间差值的比c)桶形失真：桶形失真指投影图像放大倍数沿光轴方向减少。表现出投影图像呈球形(桶形)膨胀。测量如图9中l、l₂和l₃的水平尺寸。水平失真指最大和最小长度之间差值的比例，按公式(8)计算桶形失真。测量如图9中l₄、l₅和l₆的垂直尺寸。垂直失真指最大和最小长度之间差值的比例，按公式(9)计算桶形失真。H=(l₁+l₂-2l₃)/2l V=(l₄+l₅-2l₆)/2l₆ (9)式中：H——水平失真；V——垂直失真。d)测试报告中应记录水平、垂直和桶形失真值，测试图形方格选取相关信息。测量激光投影显示(屏)图像的闪烁。a)枕形失真b)桶形失真图9失真类型测量设备应包括：——供电电源；——视频信号发生器；——瞬态光度测试设备。5.7.3测量条件测量条件应符合下列规定：——LMD的光轴同投影屏幕中心法线方向重合，安装示例见图10;——测量距离应为激光投影对角线距离的2倍以上且不小于500mm。12GB/T43590.503—20243标引序号说明：1——投影屏幕；2——LMD;3——频率分析模块。图10闪烁测试装置5.7.4测试步骤测试步骤按下列规定进行：a)应按标准测量条件安装和标准设置条件设置激光投影仪；b)在投影屏幕上投影出全白场画面，并使激光投影光输出稳定；c)使用LMD测量投影图像中心点P₅(位置应符合图4的规定)的亮度变化。5.7.5数据处理测试数据处理包括：a)测得亮度随时间变化的曲线L(t);b)对数据L(t)使用傅里叶变换进行频谱分析，处理得到频率功率谱P(F);c)将频率功率谱P(F)和人眼视觉敏感度函数(见图11和表2)进行加权得到符合视觉特性的频率功率谱P'(F);d)记录符合视觉特性的频率功率谱P'(F)最大值所对应的闪烁主频率fm;e)对视觉特性功率谱P'(F)进行反变换得到符合人眼特性的亮度随时间变化曲线L'(t);f)从人眼