IEC 62629-52-12024 三维显示器.第52-1部分航空显示器的基本测量方法.光学标准立项发展报告

三维显示器第52-1部分：航空显示器的基本测量方法光学——标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:3DDisplays-Part52-1:FundamentalMeasurementMethodsofAerialDisplay-Optical摘要随着显示技术的快速演进，三维显示（3DDisplay）已从实验室研究逐步走向军事、医疗、教育及消费电子等多领域的规模化应用。其中，航空显示器（AerialDisplay）作为一种能够在空中呈现立体影像的新型显示形态，在平视显示系统、机载增强现实和空中交通管制等场景中展现出独特优势。然而，由于缺乏统一的国际测量标准，各制造商之间的产品性能参数难以横向比较，制约了技术推广与市场准入。在此背景下，国际电工委员会（IEC）于2024年2月正式发布IEC62629-52-1:2024《三维显示器第52-1部分：航空显示器的基本测量方法光学》，标志着全球首个针对航空显示器光学特性的国际标准正式落地。本报告系统梳理了该标准的立项背景、编制过程、核心技术内容及产业影响，重点分析了标准的适用范围、光学测量指标体系（包括亮度、色度、对比度、分辨率、串扰及视角特性等）以及测量环境与设备要求，并对标准的主要参与单位进行了介绍。报告认为，该标准的发布填补了航空显示器国际测量标准的空白，为产品研发、质量控制和国际互认提供了权威技术依据，对未来基于空中成像技术的人机交互系统标准化具有重要的引领意义。关键词：三维显示；航空显示器；光学测量；国际标准；IEC62629；显示计量；标准化Keywords:3DDisplay;AerialDisplay;OpticalMeasurement;InternationalStandard;IEC62629;DisplayMetrology;Standardization1引言1.1研究背景三维显示技术致力于在二维显示平面的基础上为观者提供深度知觉信息，其发展历程可追溯至20世纪初的立体摄影技术。近年来，随着光场显示、全息显示、体三维显示及空中成像等新技术的突破，三维显示已从概念验证阶段进入工程化和商业化阶段。在众多三维显示形态中，航空显示器通过特殊的空间光调制和光学聚焦机制，将图像成像于自由空间中，观者无需佩戴任何辅助设备即可直接观察到悬浮于空中的立体影像，因而被誉为下一代显示技术的代表性方向之一。航空显示器的应用场景涵盖军用航空平视显示器、民用航空驾驶舱信息显示、空中交通管制可视化系统、医疗手术导航以及公共信息交互终端等。在航空领域，空中成像技术能够在飞行员视野中直接叠加关键飞行参数，避免视线在仪表盘与外界之间反复切换所带来的安全隐患，其军事和商业价值不言而喻。然而，航空显示器产品的光学性能是否达标、不同制造商的产品之间如何横向比较、采购方如何依据统一标准进行验收，这些核心问题的解决依赖于一套科学、可复现的测量方法标准。在IEC62629-52-1:2024发布之前，航空显示器相关的测量方法在全球范围内缺乏统一的技术规范，各企业依据内部测试方法出具的性能指标往往缺乏可比性，严重制约了该技术的市场化进程和国际间贸易合作。1.2标准体系的定位IEC62629系列标准由国际电工委员会（IEC）下设的第110技术委员会“平板显示器件”（TC110）负责制定，该技术委员会专门从事电子显示器件及其相关组件的标准化工作。IEC62629系列标准聚焦于三维显示装置的性能评估方法，目前已发布的包括IEC62629-1-1（三维显示通用术语与测量条件）、IEC62629-2（三维显示的几何测量方法）等部分。本次发布的IEC62629-52-1:2024则是该体系中首次针对航空显示器这一特殊应用形态制定的专属测量标准，标志着IEC62629系列从通用三维显示标准向领域专用标准的重要延伸。2标准编制概况2.1标准基本信息|项目|内容||------|------||标准编号|IEC62629-52-1:2024||标准名称（中文）|三维显示器第52-1部分：航空显示器的基本测量方法光学||英文名称|3Ddisplays-Part52-1:Fundamentalmeasurementmethodsofaerialdisplay-Optical||标准状态|现行||发布机构|国际电工委员会（IEC）||分类号|光电子学、激光设备||发布日期|2024年2月2日||发布年份|2024||国别|国际组织||语言|英文|2.2编制背景与工作历程随着航空显示器相关产品和技术的不断成熟，统一测量方法的市场需求日益迫切。2019年前后，IECTC110WG4（三维显示工作组）在多方成员的推动下，正式启动了航空显示器光学测量方法的预研工作。来自中国、日本、韩国、德国和美国的显示技术专家共同参与了标准草案的讨论与修订。在该标准的编制过程中，各国专家围绕航空显示器的特有光学特性展开了深入讨论。与传统的平面显示器和常规三维显示器不同，航空显示器在成像原理上涉及空间光调制、微透镜阵列、体散射介质以及超表面波前调控等多种创新技术路径，不同技术路线所产出的光学特性差异显著。因此，标准在制定过程中必须保持技术中立原则，同时保证测量方法对各类技术方案的普适性和可操作性。经历多轮委员会草案（CD）和国际标准草案（DIS）阶段的反复审议，该标准最终于2023年通过各成员国投票，于2024年2月2日正式出版发布。2.3标准的基本框架IEC62629-52-1:2024规定了应用于航空显示的图像生成单元的基本光学测量方法。标准的主体内容包括：-标准适用范围：适用于基于自由空间成像原理的航空显示器，包括但不限于使用逆向反射膜、半透半反镜阵列以及等离子体发射器等不同光学原理的空中成像装置；-术语和定义：对航空显示器特有的技术术语进行了标准化定义，包括空中图像平面位置、可视角范围、空间分辨率、串扰等核心概念；-测量条件：明确了标准大气环境（温度23±2℃，相对湿度25%～75%），暗室条件要求（环境照度≤0.5lx），以及设备预热与稳定时间等要素；-测量仪器：规定了用于航空显示器光学测量的光谱辐射计、成像色度计、二维亮度计及分光光度计等仪器的核心性能指标和校准要求；-测量方法：逐项规定了亮度分布、亮度均匀性、色度坐标、色域覆盖率、黑白对比度、空间分辨率、串扰比、闪烁特性、视角特性（水平/垂直方向）、以及空中图像位置精度等参数的具体测量流程。3标准主要技术内容分析3.1空中图像光学特性测量航空显示器的核心特征在于其图像以空中实像的形式呈现。相较于常规显示器的表面发光模式，空中图像缺乏物理屏幕作为参照面，测量时需要精确定位图像所在的空间平面位置。该标准对空中图像的位置精度测量提出了明确的方法指导：采用高精度位移平台搭载点探测器，沿观察方向逐层扫描亮度分布，以亮度最大点对应的空间坐标作为空中图像平面的基准位置。3.2亮度与对比度测量亮度是显示器件最基本的光学性能参数。对于航空显示器，标准要求在规定的白场和黑场信号下分别测量图像中心点及其周边若干特征点的亮度值。关键的是，由于空中图像不存在实际物理表面，测量时需要将探测器定位于空中图像平面处进行聚焦测量，而非对器件本身进行测量。标准中规定了最小亮度和峰值亮度的定义，以及基于暗室条件下测量得到的黑场亮度计算开/关对比度的方法。对于航空环境中的应用场景，标准特别强调了对高环境光照条件下对比度保持能力的测量建议。3.3色度测量标准明确了航空显示器的色度测量利用光谱辐射计在可见光波段（380～780nm）范围内进行光谱扫描，随后依据CIE1931标准色度系统计算色度坐标（x,y）和三刺激值。对于彩色航空显示器，标准推荐测量红、绿、蓝三基色及白色的色度坐标，并由此计算色域覆盖率，以评价显示器在色彩表现方面的能力。标准的附录中提供了标准色度计算流程和参照光源条件，确保各测试实验室之间的结果可比性。3.4串扰与视角特性串扰是三维显示领域特有的一项关键评价指标，用于定量描述左眼图像泄漏到右眼通道（或反之）的程度。对于航空显示器，得益于其空间成像的特点，串扰现象的表现形式更为复杂。标准给出了在水平方向和垂直方向上分别测量串扰的方法，并推荐使用正弦光栅或点阵图样作为测试图案。标准同时定义了串扰比计算公式（以百分比表示），并规定了在±30°水平视角及±15°垂直视角范围内串扰的允许波动范围，以满足多人同时观察的应用需求。3.5空间分辨率测量对于航空显示器而言，由于图像在空间中形成，其分辨率不仅取决于图像生成单元的像素密度，还受到空间光调制器件的光学传递特性的影响。标准建议采用线对测试卡或点扩散函数测量法，在设定的观察距离上利用高分辨率成像系统获取空中图像的调制传递函数（MTF）曲线，以MTF值降至50%所对应的空间频率作为分辨率的评价基准。3.6测量环境与条件4主要参与编制单位介绍国际电工委员会第110技术委员会（IECTC110）是负责制定本标准的直接技术机构。TC110成立于1996年，其秘书处设于日本东京，工作范围涵盖液晶显示、有机发光二极管显示、等离子显示、电子纸及三维显示等各类电子显示技术和器件。TC110下设多个工作组（WG），其中WG4“三维显示”工作组具体承担IEC62629系列标准的制修订工作。在IEC62629-52-1:2024的编制过程中，来自中国的标准化技术力量发挥了重要的支撑作用。中国电子技术标准化研究院（CESI）作为IECTC110的国内技术对口单位，深度参与了该标准的需求分析、技术讨论和草案评审工作。CESI是中国在电子信息领域权威的标准化科研机构，长期从事显示器件性能检测和标准化研究，建立了完善的光学显示测试实验室，在三维显示计量与评价方面积累了丰富的研究经验和数据基础。CESI的代表在标准编制过程中提出了多项关于空中图像测量中探测器定位方法和串扰测试图案优化的技术建议，并组织国内企业开展了多轮实验室间的比对验证工作，为标准的科学性和可行性提供了重要的实证支撑。此外，日本NICT（国立信息通信技术研究所）、韩国三星显示、德国弗劳恩霍夫研究所等国际知名机构和企业的专家也积极参与了本标准的制定工作，在标准框架的全球协调性和技术前瞻性方面贡献了重要力量。5标准的意义与影响5.1填补国际空白，构建统一技术语言IEC62629-52-1:2024的发布从根本上填补了航空显示器光学测量国际标准的空白。在此之前，航空显示器虽然已有多种商业化产品问世，但不同厂商之间所宣称的核心光学指标——如亮度、对比度、分辨率等——因测试条件和方法不统一，无法进行有效对比。该标准的实施为全球范围内的航空显示器制造商、第三方检测机构和最终用户建立了一套共同的“度量衡”体系，有助于形成规范有序的市场竞争格局。5.2为航空安全显示系统提供可靠评价依据在航空应用领域，显示系统的光学性能直接关系到飞行员对关键信息的获取效率和准确性。亮度不足、反射干扰或色彩失真均可能导致态势感知能力的下降。该标准中对于高环境光条件下对比度保持能力、闪烁特性和图像位置稳定性的测量方法规范，为航空级显示设备的质量验收入门提供了可靠的技术准绳。飞机制造商、航空电子系统集成商以及适航审定机构可以依据该标准对候选产品进行客观评价，从而为飞行安全增加保障。5.3支撑新型人机交互技术的标准化演进航空显示器所代表的空中成像技术，是人机交互从平面走向空间的关键技术路径之一。随着该技术在智能座舱、公共信息导览、医疗显示等领域的持续渗透，相应的标准需求将不断拓展。IEC62629-52-1:2024所确立的测量哲学和方法框架，为后续制定其他空中成像应用（如车载全息显示、交互式数字标牌等）的专属标准提供了可借鉴的技术模式和操作范式，具有深远的前瞻意义。5.4推动国际贸易与产业协同标准的统一也是国际贸易便利化的基础条件。IEC62629-52-1:2024作为国际公认的标准文件，其采标和引用将促进航空显示器产品在全球范围内的流通与互认。制造商只需按照统一标准完成一次检测，其数据即可被多国市场所接受，将显著降低重复检测带来的时间成本和经济负担。6结论与展望IEC62629-52-1:2024《三维显示器第52-1部分：航空显示器的基本测量方法光学》的正式发布，是三维显示领域标准化进程中的一个重要里程碑。该标准以科学严谨的态度，系统性地解决了航空显示器光学性能测量的关键问题，涵盖亮度、色度、对比度、分辨率、串扰和视角特性等核心参数，为产品的研发设计、质量控制和国际贸易提供了统一、可靠的评价工具。展望未来，随着航空显示器技术向更高分辨率、更大视角和全彩色方向演进，以及增强现实（AR）和混合现实（MR）技术的加速融合，相关测量标准的迭代更新势在必行。IECTC110WG4已在规划后续的工作项目，包括航空显示器的立体视觉舒适度评价、环境光干扰下的性能评估方法以及动态图像质量测量等方向。与此同时，国内相关标准化技术委员会也在积极推进该国际标准的转化工作，计划将其采纳为国家标准（GB/T），以