IEC 62629-62-112022 3D显示设备.第62-11部分虚拟图像类型的测量方法.光学标准立项发展报告

3D显示设备虚拟图像类型光学测量方法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:3DDisplayDevices-Part62-11:MeasurementMethodsforVirtual-ImageType-Optical摘要随着增强现实（AR）、混合现实（MR）及近眼显示（NED）技术的迅猛发展，虚拟图像型3D显示设备在消费电子、医疗、教育、工业及军事等领域的应用日益广泛，建立统一、科学、可复现的光学性能测量方法已成为全球显示产业标准化建设的迫切需求。IEC62629-62-11:2022《3D显示设备第62-11部分：虚拟图像类型的测量方法光学》由国际电工委员会（IEC）正式发布，作为IEC62629系列标准的重要组成部分，该标准首次系统性地规定了虚拟图像型3D显示设备光学特性的测量条件、测量装置、测量方法和数据处理规范，填补了国际标准化领域在虚拟图像显示评估方面的空白。本报告从标准立项背景、技术内容框架、核心测量方法、参编单位及国际标准协调性等方面出发，系统梳理该标准的立项过程及其技术要点，分析其在促进产业规范化发展、提升产品质量及推动国际贸易互认等方面的重要意义，并对该标准未来在扩展应用场景和联动新兴领域方面的发展方向进行了展望。关键词：三维显示；虚拟图像；光学测量；国际标准；IEC62629；近眼显示；增强现实；标准化一、引言1.1行业背景与标准立项必要性近年来，虚拟图像型3D显示技术取得了突破性进展，以增强现实（AR）眼镜、混合现实（MR）头显及各类近眼显示（NED）设备为代表的产品已从实验室原型快速走向消费市场和行业应用。与传统的平面显示设备不同，虚拟图像型显示设备通过光学系统在空间中形成虚像，使用户能够同时观察虚拟图像和真实环境，从而实现虚实融合的沉浸式体验。然而，虚拟图像型显示设备的光学性能评估面临诸多独特挑战：其光学系统包含微型显示器、波导、光栅、反射透镜等精密元件，图像质量受到视场角、出瞳距离、眼盒大小、焦深、畸变、色差、亮度均匀性等多维度因素的复杂影响。此前，国际上缺少专门针对此类设备光学测量方法的统一标准，各企业和研究机构往往采用自主研发的测量方案，导致测量结果缺乏可比性，严重制约了产品的质量评估、技术迭代和国际贸易互认。在此背景下，IEC启动了虚拟图像型显示设备光学测量方法的国际标准制定工作，旨在建立一套适用于产业界的、可重复、可比较的光学测量方法体系。1.2标准基本信息本次立项的标准编号为IEC62629-62-11:2022，标准全称为“3D显示设备第62-11部分：虚拟图像类型的测量方法光学”，由国际电工委员会（IEC）于2022年11月4日正式发布，标准状态为现行有效，当前版本仅提供英语文本。该标准归口于国际电工委员会的光电子学、激光设备分类体系，是IEC62629系列标准（3D显示设备标准体系）中专门针对虚拟图像类型的测量方法标准。1.3国际电工委员会与IEC62629系列标准体系国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission，简称IEC）成立于1906年，是电工电子领域最具权威性的国际标准化组织之一，负责制定和发布涵盖电气工程、电子技术、光电子技术等领域的国际标准。IEC现有83个正式成员国和83个联络成员国，其标准在全球范围内被广泛采用，在国际贸易中具有重要的技术协调和规则制定功能。IEC62629系列标准是IEC框架下三维显示设备的核心标准族，旨在为各类3D显示设备提供统一的术语定义、测量方法和性能评价规范。该系列标准采用多部分（Part）结构化的标准框架来构建完整的体系：-IEC62629-1-1：三维显示设备通用基础标准，规定了基本术语和定义，为后续各专用标准提供词汇和概念基础；-IEC62629-2系列：面向不同技术类型（如光栅式、体三维式等）的测量方法标准；-IEC62629-3系列：面向不同应用场景和显示形态（如立体显示器、自由立体显示器等）的性能评价标准；-IEC62629-62-11：作为第62-11部分，专门针对采用虚拟图像显示技术的3D显示设备光学测量方法做出的专项规定，是系列标准在近眼显示和虚拟图像领域的重要拓展。该标准体系的建立标志着3D显示技术从快速成长期向规范化、标准化发展阶段的过渡，为各参与方提供了基于共识的技术交流和质量评价框架。二、标准技术内容概述2.1标准的适用范围IEC62629-62-11:2022适用于所有通过光学系统在空间中形成虚拟图像并进行显示的3D显示设备，主要包括但不限于：增强现实（AR）显示设备、混合现实（MR）显示设备、虚拟现实（VR）显示设备以及各类基于波导、自由曲面、birdbath、光场等光学方案的近眼显示产品。标准规定了这些设备光学性能测量的一般原则、测量环境和测量条件，并对测量装置的性能参数（如成像色度计的精度、分辨率、动态范围等）提出了明确要求。2.2标准的核心技术框架该标准的技术框架可分为以下几个核心模块：第一，测量环境与条件的规定。标准明确了虚拟图像光学测量的暗室环境要求（包括环境照度上限、杂散光控制指标）、温度湿度条件、设备预热时间、显示亮度设置、测试图像选择等基本要素，以保证不同实验室、不同时间的测量结果具有良好的可重复性和可再现性。第二，测量装置和仪器要求。标准对测量用成像色度计、亮度计、光谱辐射计、位移平台、模拟瞳孔等关键仪器设备的技术参数（如测量视场角、采样分辨率、信噪比、线性度、校准溯源要求等）予以明确，确保各测试机构使用的测量系统具有一致的能力边界。第三，核心光学参数及测量方法。标准针对虚拟图像型3D显示设备定义了以下关键测量参数：虚拟图像距离、视场角（含水平和对角线方向）、出瞳距离和眼盒尺寸、亮度及亮度均匀性、对比度、色域覆盖率与色差、图像畸变、MTF（调制传递函数）解析度、串扰等。针对各项参数分别规定了测量布局、测量步骤、数据采集和计算方法，并给出了必选和可选的不同测量方案。第四，测量结果的数据处理与报告要求。标准规定了测量数据的有效性判定规则、测量不确定度的估算方法，以及测量报告应包含的信息要素（如设备标识、测量条件、仪器信息、测量结果、不确定度等），从而保证测量报告的完整性和信息可追溯性。2.3关键技术要点的分析在虚拟图像型显示设备的光学测量中，最具挑战性的技术问题之一是如何准确测量虚拟图像的距离和视场角。与传统直视型显示器不同，虚拟图像并不真实存在于物理空间中，而是由光学系统在特定距离处形成的虚像，这要求测量系统的对焦和标定方法与传统方法有所区别。IEC62629-62-11:2022针对这一问题引入了基于光学成像原理的虚拟距离测量方法，通过精确控制成像系统的对焦位置并结合图像清晰度评价函数，实现对虚拟图像距离的有效测定。同时，针对AR设备中虚拟图像与真实环境叠加的特殊性，标准还考虑了环境光对测量结果的影响、透明波导引起的对比度变化等特殊因素，提出了相应的测量修正方法。标准还关注了测量过程中的人眼因素，明确采用模拟瞳孔和人眼点（Eye-point）作为测量基准，以减少因人眼差异引入的测量偏差。这些诸多技术要点共同构成了该标准的完整框架，使标准兼具科学性、工程性和实用性的多方平衡。三、主要参编单位介绍3.1标准制定组织架构IEC62629-62-11:2022的编制由IEC下设的多个技术委员会联合推进，其中核心由IEC/TC110（电子显示器件技术委员会）牵头组织，由其下属的WG10（三维显示工作组）具体负责标准项目的日常管理和技术协调。同时，该标准的制定还得到了国际半导体设备与材料组织（SEMI）显示标准化委员会、国际信息显示学会（SID）等国际组织的紧密配合，并从多个国家和地区成员国（包括中国、韩国、日本、德国、美国等）的技术专家处获取了重要的研发与实践反馈。3.2代表性参与单位的深度介绍在众多参与标准研制的机构中，以下单位的贡献具有突出的代表性意义。中国电子技术标准化研究院（CESI，工业和信息化部直属）是该标准制定的核心参与单位之一。作为中国电子信息领域权威的专业标准化机构，中国电子技术标准化研究院长期从事显示技术领域的标准研制与检测认证工作，在液晶显示、有机发光显示、激光显示和三维显示领域积淀了丰富的技术经验和标准化成果。在本标准的研制过程中，中国电子技术标准化研究院组织国内优势企业和科研机构成立专项研究组，系统梳理了虚拟图像型显示设备的产业现状和技术瓶颈，筛选出制约产业发展的关键光学参数清单；同时组织国内多家单位开展实验室间比对验证，在不同测量装置上对拟定的测量方法进行交叉验证，积累了大量的实测数据，为方法可行性验证和指标合理性评估提供了有力支撑；此外，还将国内在AR/VR显示测量领域的自主研究成果和技术方案转化为国际标准提案，多项核心建议被采纳写入标准正文中。此外，韩国三星显示（SamsungDisplay）、韩国电子技术研究院（KETI）以及日本产业技术综合研究所（AIST）等机构在标准制定过程中也扮演了关键角色，分别在高分辨率测量方法、眼盒范围测量和波导型显示测量方案等方面贡献了重要的技术方案和实验数据，彰显了国际标准制定中多方协同、凝聚共识的合作机制。四、标准的发展前景与实施建议4.1产业发展趋势对标准的需求牵引随着元宇宙概念的兴起和空间计算时代的到来，虚拟图像型3D显示设备正经历从专用设备向通用计算平台演进的深刻变革。苹果、Meta、微软、谷歌、华为、字节跳动等科技巨头纷纷加大在AR/VR/MR领域的投入，全球近眼显示设备出货量持续快速增长。与此同时，光波导、Micro-LED、全息显示、光场显示等新一代显示技术的不断涌现，也对测量标准的适用性和前瞻性提出了更高要求。IEC62629-62-11:2022作为该领域首个系统性的光学测量方法国际标准，未来将在以下方面持续演进：第一，测量场景的多元化扩展。随着车载抬头显示（HUD）、航空头盔显示、医疗手术导航显示等专业应用场景的拓展，标准可能需要补充针对不同应用环境的特殊测量要求。此外，随着光场显示和全息显示等新型虚拟图像技术的不断进步，现有测量方法可能需要进一步修正和扩充。第二，与其他标准化组织的协同推进。虚拟图像型显示设备的测量方法不仅涉及IEC体系，还与ISO（如ISO9241人机交互标准体系中关于视觉显示终端的要求）、ITU（数字内容相关标准）以及各地区的行业联盟标准（如AR/VR行业标准）存在交叉与衔接需求。如何在标准化生态系统中实现测量方法体系的协同一致，是该标准未来持续完善的重要方向。第三，测量效率与智能化的提升。目前虚拟图像型显示设备的光学测量仍较为依赖专业且较高的实验装置，测量效率与可及性存在提升空间。未来机器视觉与人工智能技术的引入，有望实现自动化测量和智能数据分析，标准化工作需要同步跟进和补充规范。4.2对相关方的具体实施建议对设备制造商而言，建议各企业结合自身产品的技术路线和市场定位，主动采用IEC62629-62-11:2022标准作为产品研发验证和质量控制的基础依据，建立符合标准要求的企业内部光学测量实验室或委托具备资质的第三方检测机构进行检测，为产品性能宣称和市场竞争提供可靠的数据支撑。同时，积极参与后续标准的修订工作，及时反馈实际应用中遇到的技术问题。对行业主管部门和行业协会而言，建议结合产业发展需要，推动该国际标准在我国的转化采用工作，并围绕虚拟图像显示产品的质量分级、市场准入和消费者保护等需求制定相应的技术评价指南，营造良好的产业发展环境。五、结论与展望综上所述，IEC62629-62-11:2022《3D显示设备第62-11部分：虚拟图像类型的测量方法光学》的正式发布，是三维显示技术标准化进程中一个重要的里程碑。该标准首次在国际层面为虚拟图像型3D显示设备建立了系统化、规范化的光学测量方法体系，有效填补了该领域国际标准的空白，为全球范围内虚拟图像显示产品的质量评价、技术比较和贸易互认提供了统一的技术依据。该标准的实施推广将对产业链产生深远影响：对于上游光学元件和微显示器供应商而言，标准提供了明确的技术目标和验证工具，有助于提升产品质量的一致性和可靠性；对于中游设备制造商而言，标准为产品研发迭代提供了系统的测试评估手段，也促进了行业内的良性技术竞争；对于下游应用集成商和终端用户而言，标准为产品选型和性能比较提供了可信的参考框架，增强了市场的透明度和用户信心。展望未来，随着虚拟图像型显示技术在更广泛场景的深入应用，以及光波导、Micro-LED、全息显示、光场显示等新兴技术的持续演进，该标准必将经历持续的修订和扩展，以保持其技术先进性和行业适用性。中国作为全球重要的显示技术研发和产业制造基地，应持续深入参与IEC国际标准的制定工作，将自主创新成果融入国际标准体系，在全球显示技术标准化进程中贡献更多中国智慧和中国方案，不断提升中国在全球显示产业竞争格局中的话语权和影响力。参考文献[1]IEC62629-62-11:2022,3Ddisplaydevices-Part62-11:Measurementmethodsforvirtual-imagetype-Optical[S].Geneva:InternationalElectrotechnicalCommission,