IEC 62629-62-122025 三维显示器 第62-12部分虚拟图像类型的测量方法 图像质量标准立项发展报告

三维显示器第62-12部分：虚拟图像类型的测量方法图像质量标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:3DDisplays-Part62-12:MeasurementMethodsforVirtual-ImageType-ImageQuality摘要随着增强现实（AR）、虚拟现实（VR）及混合现实（MR）技术的迅猛发展，虚拟图像型三维显示器作为人机交互的核心终端设备，其图像质量的标准化测量已成为国际显示产业关注的焦点。由国际电工委员会（IEC）发布的IEC62629-62-12:2025标准，为虚拟图像类型三维显示器的图像质量评估提供了系统化、规范化的测量方法框架。该标准涵盖亮度均匀性、色域覆盖、对比度、分辨率、畸变、串扰及眼盒范围等关键图像质量参数的测量条件、测量装置和测量程序，填补了虚拟图像型三维显示器在图像质量量化评估领域的国际标准空白。本报告系统梳理了该标准的研制背景、技术框架、核心内容和应用价值，分析了其对全球三维显示产业技术升级、产品评测体系建立及国际贸易互认的重要支撑作用，并对该标准在近眼显示技术演化背景下的持续发展前景进行了展望。关键词：三维显示器；虚拟图像；图像质量；测量方法；国际电工委员会；IEC62629-62-12；标准化Keywords:3Ddisplays;virtual-imagetype;imagequality;measurementmethods;IEC;IEC62629-62-12;standardization1引言1.1研制背景近年来，以近眼显示（Near-EyeDisplay，NED）技术为核心的虚拟图像型三维显示设备取得突破性进展，消费级AR眼镜、VR头显及HUD抬头显示系统已大规模进入市场和行业应用。与传统的直视型显示器不同，虚拟图像型三维显示器的光学系统通过透镜或波导等元件将微显示屏发出的光线整形为虚像投射至人眼，其成像机制、观察方式和感知效果均迥异于直视型显示器件。然而，由于缺乏统一的测量标准，不同厂商的产品在宣称亮度、分辨率、视场角等性能参数时，往往采用不同的测量条件和测量装置，导致同类产品之间的性能对比缺乏可比性，制约了产品的质量评价、技术迭代及国际贸易中的互认互通。此外，虚像的“不可直接触碰”特性（即无法像直视型显示器那样通过探针或探测器直接贴附屏幕测量）使得传统显示测量方法（如IEC62341系列、VESAFPDM等）难以直接适用[1]。因此，制定专门针对虚拟图像类型三维显示器的图像质量测量方法标准，已成为国际显示技术标准化领域的迫切需求。1.2标准定位IEC62629-62-12:2025是IEC62629系列标准（三维显示装置通用标准）中关于“虚拟图像类型”的测量方法标准，该标准重点聚焦于图像质量维度的评测，而非光学几何性能（后者由IEC62629-62-11等标准覆盖）。作为IEC62629标准家族的重要组成部分，该标准与IEC62629-1-1（三维显示术语）、IEC62629-2（三维显示器件测量方法）等标准形成了互补体系，共同构建了三维显示技术的标准化测量框架[2]。2标准研制机构概述2.1国际电工委员会国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission，IEC）成立于1906年，总部位于瑞士日内瓦，是世界上成立最早的国际性电工标准化机构，负责有关电气工程和电子工程领域的国际标准化工作。IEC现有83个正式成员国和附属成员国，其发布的国际标准涵盖了从发电、输配电到家用电器、信息技术设备、显示器件等几乎所有电工电子领域[3]。2.2IEC/TC110平板显示器件技术委员会本标准的制定工作主要由IEC/TC110（平板显示器件技术委员会，FlatPanelDisplayDevices）负责。TC110成立于2004年，其工作范围涵盖平板显示器件及其组件的标准化工作，包括术语与符号、环境试验方法、光学测试方法、机械试验方法及可靠性评估方法等多个标准化方向。TC110下设多个工作组（WorkingGroup，WG），其中WG7负责三维显示（3DDisplay）标准的研制工作。WG7汇聚了来自中国、日本、韩国、德国、美国等显示技术强国的专家，持续推进三维显示术语、光学测量方法、图像质量评价、安全要求等一系列标准的制修订工作[4]。IEC62629-62-12:2025标准即由WG7组织起草，经过多轮工作组讨论、委员会草案（CD）、国际标准草案（DIS）及最终国际标准草案（FDIS）等阶段，最终于2025年6月11日正式发布。2.3标准制定过程中的中国贡献作为全球最大的显示产业基地和消费市场之一，中国始终积极参与IEC/TC110/WG7的标准研制工作。来自中国电子技术标准化研究院、京东方、TCL华星光电、维信诺、OPPO等单位和企业的专家持续深度参与包括IEC62629-62-12在内的多项三维显示标准讨论与验证工作，为标准的科学性、适用性和可操作性提供了重要的技术支撑和试验数据。中国在虚拟图像型显示（尤其是AR/VR近眼显示）领域的技术积累和产业实践，为该标准的制定提供了丰富的实践依据[5]。3标准主要内容3.1范围界定IEC62629-62-12:2025标准规定了测量虚拟图像类型三维显示器的图像质量的测量条件、测量装置和测量方法。其适用的设备对象包括但不限于：-头戴式虚拟图像显示器（含VR头显、AR眼镜等）-桌面式虚拟图像显示设备-车载抬头显示系统（HUD）-其他采用虚像投影方式的具有三维显示功能的电子显示设备该标准侧重于图像质量的评估，即从观察者的主观感知角度出发，对显示器在呈现虚拟三维图像时的亮度、颜色、清晰度、几何保真度和立体效果等方面的性能进行客观量化测量[6]。3.2测量条件3.2.1环境条件标准规定，所有测量应在暗室或受控照明条件下进行，以避免环境光对测量结果的影响。环境照度应不大于1lx（勒克斯），环境温度应为（25±2）℃，相对湿度应为（25±20）%。在测量前，被测设备应在标准环境条件下进行充分的预热老化，确保其光学和电学性能达到稳定状态。3.2.2测量装置-成像色亮度计（ImagingColorimeter）：用于采集虚拟图像在指定虚像面上的亮度分布和色度坐标信息，应具备足够的空间分辨率和动态范围，其校准应可溯源至国家标准或国际标准；-瞳孔模拟器（PupilSimulator）：用于模拟人眼瞳孔的位置和大小，实现对入眼光束的精确采集，应采用标称直径4mm的入瞳，位置可在出瞳范围内进行精密调节；-精密光学平台和定位系统：用于精确控制被测设备与测量装置之间的相对位置和姿态，定位精度应不低于±0.1mm；-光谱辐射计：用于测量虚拟图像的光谱功率分布，进而计算色度参数。3.2.3测量环境配置标准详细规定了测量装置与被测显示器的相对几何关系，包括虚像距离的设定、视线方向的确定、瞳孔模拟器的水平垂直移动范围等。对于具有不同虚像距离档位的设备，应在各档位下分别进行测量，以全面评估其图像质量表现。3.3测量项目与测量方法标准针对虚拟图像型三维显示器的图像质量，规定了若干个核心测量项目及其标准测量方法。以下是各测量项目的简要汇总：|测量项目|测量目标|适用仪器|关键测量参数||---------|---------|---------|-------------||亮度及亮度均匀性|虚像面上的亮度分布及其均匀程度|成像色亮度计|最大亮度、最小亮度、平均亮度、亮度均匀性（U=Lmin/Lmax）||色度及色域覆盖率|虚像的色度坐标及所覆盖的色域范围|成像色亮度计/光谱辐射计|白点色度坐标、RGB三基色色度坐标、色域覆盖率（相对于sRGB或DCI-P3）||对比度|虚像中最大亮度与最小亮度之比|成像色亮度计|顺序对比度、棋盘格对比度||空间分辨率|虚像可分辨的最小细节尺寸|分辨率测试卡（如USAF1951或ISO12233）|极限分辨率（lp/mm或cycles/pixel）、调制传递函数（MTF）||几何畸变|虚像的几何失真程度|标准网格测试图|径向畸变率、切向畸变率、TV畸变率||双目串扰|左右眼图像之间的泄漏程度|成像色亮度计+瞳孔模拟器|串扰百分比（Crosstalk）、立体对比度||眼盒范围（Eye-box）|在出瞳范围内获得合格图像质量的空间区域|成像色亮度计+精密位移平台|水平眼盒宽度、垂直眼盒高度、眼盒内亮度变化|标准对每个测量项目均给出了标准测试图案的规定、测量步骤的详细描述、数据记录与处理方法的规范化要求以及测量结果表示方式的统一格式。例如，在亮度均匀性测量中，标准规定了标准测试图案应为20%灰场（R=G=B=51），测量取样点应在虚像面的中心、四角和边缘等9个或13个规定位置，并给出了亮度均匀性的计算公式[7]。3.4测量不确定度为保证测量结果的可比性和可复现性，标准专门设定了测量不确定度评估的规范性要求。要求测量实验室在报告测量结果时，应提供相应的扩展测量不确定度（k=2），不确定度的来源应包括亮度计的校准不确定度、定位系统的重复性、环境条件的波动以及数据处理过程的数值误差等。4标准特点与技术亮点4.1针对性设计该标准充分考虑了虚拟图像显示与传统直视型显示的本质差异：虚拟图像不存在物理可接触的发光面，因此无法直接使用接触式或近距离探测的方式测量。该标准的测量方法围绕“瞳孔模拟”和“虚像面成像”两大核心技术思路展开，通过对人眼观察光路的物理复现来实现测量的高保真性，确保测量条件与实际使用场景相匹配。4.2可操作性标准在编写过程中充分考虑了不同级别实验室（从企业研发实验室到第三方检测机构）的实施条件，在测量装置精度要求上给出了明确的分类和要求，在测量程序编排上尽量采用自动化流程，以减少人为操作带来的不确定性。同时，标准就所需的主要测量设备给出了具体的技术指标建议，为实验室的设备配置和能力建设提供了明确的参考依据。4.3兼容性与前瞻性该标准在结构编排、术语定义和测量方法的选择上，尽可能与IEC62629系列其他部分及IEC62341系列（有机发光二极管显示器）等相关标准保持协调一致性，便于测量结果的横向比对和统一管理。同时，标准在测量项目设置上兼顾了当前主流技术（如液晶+衍射波导）和新兴技术路线（如Micro-LED投影、全息显示等）的扩展需求，为未来技术迭代预留了充足的接口和空间。5标准应用价值5.1对产业发展的支撑作用虚拟图像型三维显示器的产品化进程正处于加速阶段，从消费级AR设备到高端VR专业设备、从航空HUD到车载AR-HUD，各类产品和应用层出不穷。然而，产品性能的“自说自话”和评测口径的不统一，一直是困扰消费者选择和行业规范化的难题。IEC62629-62-12:2025的实施，为行业提供了一把“统一的尺子”，使不同厂家、不同型号的产品可以在相同的条件下进行可比的性能量化评估，有效促进了产品质量的良性竞争和技术水平的整体提升。5.2对国际贸易和检测认证的价值标准的国际化属性决定了其天然的贸易互认价值。通过采用该国际标准，各成员国的第三方检测实验室可以在统一的框架下开展虚拟图像型三维显示器的图像质量检测和认证工作，为产品的跨国流通和质量背书提供了一致化的技术依据。特别是在AR/VR设备出口量持续增长的背景下，该标准为消除技术性贸易壁垒、促进国际贸易便利化提供了重要的标准化工具。5.3对技术研发的引导意义该标准的发布也为企业研发活动提供了明确的技术指引。研发团队可以在产品设计阶段即参考标准中规定的测量条件和目标指标，合理设定设计指标和进行方案比选，从而缩短开发周期、降低试错成本。同时，标准的实施也有利于建立行业基准数据库，为技术路线的选择和技术成熟度的评估提供数据支撑。6标准实施与持续发展6.1标准宣贯与实施标准发布后，各国标准化机构和企业需积极推进标准的宣贯实施工作。具体包括：-组织标准解读和技术培训活动，帮助企业技术人员和检测人员深入理解标准条文和测量程序；-建立标准验证实验室网络，推动标准测量装置的规范化配置和校准溯源体系的建设；-编制标准配套的操作指南或应用说明，提高标准的可操作性；-推动标准在全国范围内的采纳和应用。6.2未来发展趋势随着技术的持续演进，虚拟图像型三维显示器在光学架构、图像生成方式以及交互模式方面均将持续快速迭代。未来的标准修订工作预计将重点关注以下方向：-全息显示和光场显示的图像质量评估新方法；-注视点渲染和动态分辨率技术的测量适配；-视觉舒适度和疲劳度的主观评价与客观测量关联性研究；-多因素耦合条件下的图像质量综合评价模型的建立。IECTC110/WG7将继续跟踪技术趋势，适时启动对IEC62629-62-12的修订或扩展工作，以保持标准的时效性和技术适用性，确保其持续为全球三维显示产业的发展提供高价值的标准化支撑。7结论IEC62629-62-12:2025《三维显示器第62-12部分：虚拟图像类型的测量方法图像质量》标准的正式发布，填补了虚拟图像型三维显示器在图像质量测量方法领域的国际标准空白。该标准以系统化的测量条件、规范化的测量装置要求和标准化的测量程序，为全球三维显示产业提供了一个权威、统一、可操作性强的图像质量评估技术框架。其发布和实施不仅在技术上解决了虚像类显示器测量方法缺失的问题，更在产业层面有力推动了产品质量提升和公平竞争环境的形成，在贸易层面促进了国际互认和流通便利，在研发层面为企业提供了精确的技术基准。展望未来，随着近眼显示和三维显示技术的不断突破，该标准将持续演化以适应新的技术需求，为全球三维显示产业的持续健康发展提供坚实的技术支撑和标准保障。参考文献[1]IEC62629-1-1:2023,3Ddis