T/CVIA 160-2025 远像电子显示终端技术规范

　　团 体 标 准

　　T/CVIA 160-2025

　　远像电子显示终端技术规范

　　Technical specifications for far distance virtual image electronic display terminal

　　2025- 06 - 12 发布 2025 - 06- 12 实施

　　中 国 电 子 视 像 行 业 协 会 发布

　　前 言

　　本文件按照GB/T 1.1—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。

　　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。

　　本文件由中国电子视像行业协会显示与视觉健康创新分会提出，由中国电子视像行业协会归口。

　　本文件起草单位：温州医科大学附属眼视光医院、上海睿视健康科技有限公司、中国标准化研究院、TCL华星光电技术有限公司、中国电子视像行业协会显示与视觉健康创新分会、中国科学院心理研究所、中山大学中山眼科中心、复旦大学附属眼耳鼻喉科医院、杭州英诺维科技有限公司、温州眼医眼视光医疗科技有限公司、上饶光睿科技有限公司、安徽国科清视医疗科技有限公司、北京京东方健康科技有限公司、中国医疗保健国际交流促进会视觉健康医学分会。

　　本文件主要起草人：周佳玮、瞿佳、姚俊、陈海龙、张运红、黄卫东、冯晓曦、侯方、黄昌兵、何治芬、余新平、文雯、许子瑜、李洁、刘玥、贾伟、沈文睿、黄冠宇、王雨楠、邹李颖。

　　引 言

　　传统电子显示器直接在人眼明视距离附近显示数字图像，而远像电子显示终端(或称为远像光屏)可通过简单但有效的光学系统设计对传统电子显示方式进行改良，将以往在距离使用者近处显示的数 字图像放大并在远大于明视距离的远处成像，实现模拟望远。

　　当前市场上相关产品较多，但质量参差不齐。为引导远像电子显示产业良性发展，需严格规范产品性能。因此，本文件拟规范远像电子显示终端产品的技术要求，明确该类型产品的测量指标、测试条件和测试方法等，为远像电子显示终端的生产、研发、检测认证与市场推广提供关键支撑。

　　远像电子显示终端技术规范

　　1 范围

　　本文件规定了远像电子显示终端的技术要求，描述了相应的测试方法。

　　本文件适用于远像电子显示终端的设计和检测。

　　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/T 26572-2011 电子电气产品中限用物质的限量要求

　　GB/T 38259-2019 信息技术 虚拟现实头戴式显示设备通用规范

　　T/CVIA 075-2019 健康显示器件 第3部分低闪烁显示器件技术要求与测试方法

　　IEC 63145-20-10 眼戴显示 基本测试方法 光学性能( IEC 63145-20-10 Eyewear display - Part 20-10：Fundamental measurement methods - Optical properties)

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　远像电子显示终端 far distance virtual image electronic display terminal

　　一种可以在与人眼距离屏幕相对较远(例如2米以外)的空间中产生虚像的显示设备。

　　注：原理说明见附录A

　　3.2

　　视场角 field of view

　　远像电子显示终端所形成的虚像中，人眼可观察到图像的边缘与观察点(人眼瞳孔中心)连线的夹角。

　　注1：包括水平视场角、垂直视场角、对角线视场角。

　　注2：默认为单眼视场角,未加特殊说明时指左右两个边缘与单个观察点的夹角,即水平视场角。

　　注3：默认视场角为特定出瞳距离时候出瞳直径中心位置下的测量值,如果未给定出瞳距离,默认视场角为出瞳距离为300mm时出瞳直径中心位置下的测量值。

　　【来源于GB/T 38259-2019中3.5，有修改】

　　3.3

　　出瞳距离 exit pupil distance

　　出瞳平面与光轴交点到远像电子显示终端第一个镜片光学有效区域中心点的距离。

　　【来源于GB/T 38259-2019中3.9，有修改】

　　3.4

　　出瞳范围 exit pupil range

　　在出瞳平面能够观测到远像电子显示终端完整虚像的观察者眼睛所允许活动的水平和竖直方向的范围。

　　【来源于 GB/T 38259-2019中3.10，有修改】

　　3.5

　　畸变 distortion

　　远像电子显示终端所成虚像的形状相对于图像源形状发生的挤压、伸展、偏移和扭曲等变形。

　　【来源于 GB/T 38259-2019中3.11，有修改】

　　3.6

　　远像距离 virtual image distance

　　远像电子显示终端所成虚像的中心到出瞳平面(人眼瞳孔)的距离。

　　【来源于 GB/T 38259-2019中3.18，有修改】

　　3.7

　　角像素密度 pixels per degree

　　在使用者的视野中，沿某一方向单位视场角内能够看到的远像电子显示终端所输出像素的数量。 【来源于 GB/T 38259-2019中3.19，有修改】

　　4 技术要求

　　4.1 外观和结构要求

　　产品的外观应干净整洁，表面不应有凹凸痕、划伤、裂缝、毛刺、霉斑等缺陷，表面涂镀层不应起泡、龟裂、脱落等。

　　产品表面说明功能的文字和图形符号的标志应正确、清晰、端正、牢固。

　　产品的开关、按键等的操作应灵活可靠，无卡滞，零部件应紧固无松动。金属零件不应有锈蚀及其它机械损伤，灌注物不应外溢，外观面无残留胶体。

　　产品各个部件所包含的限用物质的限量要求应不高于GB/T 26572-2011中规定的数值。

　　4.2 接口和功能要求

　　远像电子显示终端接口和功能要求满足表1的规定。

　　表1 远像电子显示终端接口和功能要求

　　4.3 显示性能要求

　　远像电子显示终端显示性能要求应满足表2规定，其中所有性能要求均是针对虚像，而非终端内部的图像源。

　　表2 远像电子显示终端显示性能要求

　　注：ER 为出瞳距离

　　5 测试和试验方法

　　5.1 测试系统

　　5.1.1 测试坐标系

　　如图1所示，在测量中使用俯仰角(α)和方位角 (φ)的球坐标系来说明虚拟图像相对人眼所成角度，使用三维笛卡尔坐标系(x,y,z)来说明远像电子显示终端的出瞳范围、出瞳距离、出瞳中心(眼点位置)、远像距离等参数。显示终端的出瞳中心被定为坐标系的原点。

　　标引序号说明：

　　1——待测终端;

　　2——出瞳中心。

　　图1 测试坐标系示意图

　　5.1.2 测试设备

　　5.1.2.1 光度计

　　测试过程中所使用光度计的结构如图2所示，对光度计的要求应符合IEC 63145-20-10中的规定。

　　4

　　标引序号说明：

　　1——光度计入瞳(直径2mm～5mm);

　　2——光度计视场光阑;

　　3——光度计探测器;

　　4——光度计;

　　图2 光度计的结构示意图

　　5.1.2.2 测试平台

　　测试平台参考IEC 63145-20-10中5.2.3的描述，包含一个双轴测角仪，以及一个正交三轴位移台，两者共同组成五轴位移台。待测终端与五轴位移台安装在同一载物台上，具体设置如图3所示。该测试平台可实现图1所示的坐标系。测试平台中的双轴测角仪，能够在图1所示的坐标系中测量方位角(φ)和俯仰角 (α)，其中测角仪的精度应不低于0.1°, 且在旋转过程中保证光度计的入瞳中心位置不变。

　　测试平台中的正交三轴位移台应具有足够的行程范围，覆盖测量所需要的移动距离。位移台中三个轴

　　的位移精度应不低于0.1mm。光度计固定在五轴位移台上，并通过五轴位移台实现位置的移动和角度的调整。

　　标引序号说明：

　　1——待测终端;

　　2——三轴位移台;

　　3——方位角位移台;

　　4——双轴测角仪;

　　5——俯仰角位移台;

　　6——光度计;

　　7——待测终端的入瞳中心。

　　图3 测试平台示意图

　　待测终端的出瞳中心(或眼点位置)应与光度计的入瞳中心重合。光度计固定在五轴位移台上且光度计的入瞳中心与位移台的原点重合。待测终端的光轴应调整到与光度计的光轴重合，并应与正交三轴位移台的z轴平行。

　　5.1.3 测试图像

　　5.1.3.1 棋盘格图像

　　如图4所示的棋盘格图像可应用于测量远像电子终端的显示特性，及待测终端和光度计的校准。棋盘格图像的中心区域可以是白色或黑色。 其中在24位RGB模式下，白色的RGB坐标值为(255，255， 255)，黑色的RGB坐标值为(0，0，0)。

　　图4 5x5 棋盘格图像示意图5.1.3.2 纯色图像

　　纯色图像可用于测量远像电子显示终端的色度性能，测试时图像源填充单一颜色。根据待测终端内部图像源的规格定义不同纯色图像输入，其中在24位RGB模式下， 白色的RGB坐标值为(255，255，

　　255)，黑色的RGB坐标值为(0，0，0)，红色的RGB坐标值为(255，0，0)、绿色的RGB坐标值为(0， 255，0)，蓝色的RGB坐标值为(0，0，255)。

　　5.1.3.3 黑白线对图像

　　使用垂直或水平宽度相同的黑白线对图案来测量远像电子显示终端的虚像清晰度。如图5所示，黑

　　线/白线的宽度均等于显示器中单个像素的宽度。

　　注：P-一组线对的宽度，W-黑/白色线的宽度

　　图5 垂直黑白线对示意图

　　5.1.4 测试点

　　测量过程中所选取的测试点位置如图6所示。

　　注：H-虚拟图像的水平尺寸;V-虚拟图像的垂直尺寸

　　图6 单点和多点测试的测试点示意图

　　测试图像的选择可能会影响测量结果，如果使用了其他测试图像应注明。

　　5.1.5 测试条件

　　测试环境应符合下列规定：

　　---- 环境温度：20℃~30℃;

　　---- 环境相对湿度：25%～85%;

　　---- 环境气压：86kPa～106kPa。。

　　外观和结构、接口和功能的测试环境照度应为300±50lux，显示性能的测试环境为暗室，杂散光亮度小于1lux。

　　待测终端的显示性能可能随着工作温度发生变化，测试开始前需要开机预热30min并等待待测终端的亮度输出稳定在±3%以内后再进行测试。测试过程中应保证所有的测试条件保持不变。如果环境条件与上述规定不同，应在测试报告中说明。

　　5.2 外观和硬件

　　在5.1.5规定的测试条件下，采用目视法，检测产品外观并记录检查结果。手动检查开关、按键等结构的功能并记录检查结果。

　　a)检查产品外观是否干净整洁，检查产品表面是否存在凹凸痕、划伤、裂缝、毛刺、霉斑等缺陷，检查茶品表面涂镀层是否起泡、龟裂、脱落等;

　　b)检查产品表面说明功能的文字和图形符号的标志是否正确、清晰、端正、牢固;

　　c)检查产品的开关、按键等的操作是否灵活可靠，是否存在卡滞现象，零部件是否紧固。检查产品金属零件是否有锈蚀及其它机械损伤，灌注物是否外溢，外观面是否存在残留胶体。

　　5.3 接口和功能

　　在5.1.5规定的测试条件下，分别检查远像电子显示终端所包含的接口并记录检查结果;逐项检查远像电子显示终端的功能并记录检查结果;

　　5.4 显示性能

　　5.4.1 最大亮度和亮度均匀性

　　通过以下步骤测量待测终端显示的最大亮度和亮度均匀性：

　　a)固定待测终端，并显示5.1.3.2中规定的白色测试图像;

　　b)测试设备为用于测量亮度的滤光片式光度计，调整其位置使其入瞳中心与待测终端的出瞳中心重合，并使其聚焦点位于虚拟图像上;

　　c)测试点选择5.1.4中规定的P0～P8;

　　d)调整光度计方向，使其依次对准各个测试点位置，测量并记录各个测试点的亮度值;

　　e)待测终端的最大亮度为九个测试点中的最大值Lmax ，由公式(1)计算;

　　Lmax = Max{Li, i = 0,1, … ,9} (1)

　　其中，Li 是各个测试点Pi 的亮度值。

　　f)待测终端的亮度均匀性u ，由公式(2)计算：

　　其中，Lave 是所有测试点中的平均亮度值;

　　5.4.2 对比度

　　通过以下步骤测量待测终端显示的对比度：

　　a)固定待测终端，并显示5.1.3.1中规定的棋盘格测试图像;

　　b)测试设备为用于测量亮度的滤光片式光度计，调整其位置使其入瞳中心与待测终端的出瞳中心重合，并使其聚焦点位于虚拟图像上;

　　c)测试点选择5.1.4中规定的P0～P8;

　　d)调整光度计方向，使其依次对准各个测试点位置，测量并记录各个测试点的亮度值;

　　e)测量中心为白色的棋盘格虚拟图像中P0～P8处的亮度值Lwi(0,0,0, α, φ);

　　f)测量中心为黑色的棋盘格虚拟图像中P0～P8处的亮度值Lki (0,0,0, α, φ);

　　g)P0～P8测试点的平均对比度CRa，由公式(3)计算：

　　5.4.3 色域覆盖率

　　通过以下步骤测量待测终端显示的色域覆盖率：

　　a)固定待测终端，并显示5.1.3.2中规定的纯色测试图像，颜色依次为红、绿、蓝;

　　b)测试设备为用于测量色度的滤光片式光度计，调整其位置使其入瞳中心与待测终端的出瞳中心重合，调整光度计的光轴与待测终端的光轴重合并使其聚焦点位于虚拟图像上;

　　c)分别测量不同纯色测试图像上5.1.4中规定的P0测试点的色度坐标(Xp ,yp )并记录;

　　e)每个纯色图案的CIE 1976 UCS色坐标(U, , v , )可根据CIE 1931色坐标(X ,y) 由公式(4)计算得到：

　　f)在NTSC色空间下的色域覆盖率由公式(5)计算：

　　A (5)

　　5.4.4 角像素密度

　　通过以下步骤测量待测终端显示的角像素密度：

　　a)固定待测终端，显示5.1.3.2中规定的白色测试图像;

　　b)测试设备为成像式二维光度计，调整其入瞳中心与待测终端的出瞳中心重合，并使其聚焦于虚拟图像;

　　c)使用光度计获取位于5.1.4中规定的P0测试点位置处5°圆形视场内的像素图，计算测试视场中的像素数N;

　　d)角像素密度由公式(6)计算：

　　DL (6)

　　其中，DL 为角像素密度，单位为ppd;Ω为测量视场的立体角，单位为sr;

　　5.4.5 闪烁率

　　闪烁率根据标准T/CVIA 075-2019中规定的方法进行测试。

　　5.4.6 视场角

　　通过以下步骤测量待测终端显示的视场角：

　　a)固定待测终端，显示5.1.3.2中规定的白色测试图像;

　　b)测试设备为用于测量亮度的滤光片式光度计，调整光度计的入瞳中心位于双轴测角仪的旋转中心，调整方向使光度计的测量方向对准5.1.4中规定的P0测试点，测量该点亮度;

　　c)旋转测角仪寻找虚拟图像在水平和垂直方向上的边缘。保持测角仪的俯仰角α = 0，将光度计从虚拟图像中心水平向左/向右旋转，直到亮度降低到阈值(中心亮度的50%)以下，记录两端的角度读数φL 和φR ;保持测角仪的方位角φ = 0，将光度计从虚拟图像的中心垂直向上/向下旋转，直到亮度降低到阈值(中心亮度的50%)以下，记录两端的角度读数αT 和αB。

　　d)旋转测角仪寻找虚拟图像在四角的边缘。同时调整测角仪的俯仰角和方位角，将光度计的测试方向由虚拟图像的中心分别向左上、左下、右上、右下角进行旋转。直到亮度降低到阈值(中心亮度的50%)以下， 记录光度计到达四个拐角之后的测角仪读数 (φTL ,αTL ) (φBR ,αBR ) (φTR ,αTR) (φBL ,αBL)。

　　e)待测终端的水平视场角由公式(7)计算：

　　Ah = φL + φR (7)

　　其中，Ah 为水平视场角，φL 为左侧边缘方位角，φR 为右侧边缘方位角;

　　f)待测终端的垂直视场角由公式(8)计算：

　　Av = αT + αB (8)

　　其中，Av 为垂直视场角，αT 为上侧边缘俯仰角，αB 为下侧边缘俯仰角;

　　g)待测终端的平均对角视场角由公式(9)计算：

　　\φL +αL +\φR +αR +\φR +αR +\φL +αL

　　其中，Ad 为对角视场角，φTL 为左上边缘的方位角，αTL 为左上边缘的俯仰角，φBR为右下边缘的方位角，αBR为右下边缘的俯仰角;φTR 为右上边缘的方位角，αTR 为右上边缘的俯仰角，φBL为左下边缘的方位角，αBL为左下边缘的俯仰角;

　　5.4.7 畸变

　　待测终端显示的畸变根据视场角数据进行计算，需首先测试待测终端的视场角，再计算畸变。通过以下步骤测量待测终端显示的视场角：

　　a)由公式(10)~(13)计算待测终端显示的理想视场角：

　　其中，φa,L 为左侧理想视场角，φTL为左上的方位角，φBL为左下的方位角，φL 为左侧的方位角;

　　其中，φa,R 为右侧理想视场角，φTR 为右上的方位角，φBR为右下的方位角，φR 为右侧的方位角;

　　其中，αa,T 为上侧理想视场角，αTL为左上的俯仰角，αTR 为右上的俯仰角，αT 为上侧的俯仰角;

　　其中，αa,B 为下侧理想视场角，αBL为左下的俯仰角，αBR为右下的俯仰角，αB 为下侧的俯仰角;

　　b)由公式(14)计算每个拐角的半对角视场角。理想半对角视场角应使用公式(10)~(13)中所示的理想视场角计算，计算实际半对角视场角则应使用公式(14)的实测视场角计算。

　　其中，Avh是对角半视场角，αv 是四角中某个拐角的俯仰角，φh 为四角中某个拐角的方位角;

　　c)由公式(15)计算四个对角半视场角的畸变：

　　其中，δvh是每个拐角的畸变值，Am,vh是每个拐角的实测对角半视场角;Ai,vh是每个拐角的理想对角半视场角。

　　d)畸变为四个对角半视场畸变值中的最大值。

　　5.4.8 出瞳范围

　　通过以下步骤测量待测终端显示的出瞳范围：

　　a)固定待测终端，显示5.1.3.2中规定的白色测试图像;

　　b)测试设备为用于测量亮度的滤光片式光度计，调整光度计的入瞳中心位于双轴测角仪的旋转中心，调整方向使光度计的测量方向对准5.1.4中规定的P0测试点，此时光度计的入瞳中心坐标为(x = 0,y = 0,z = 0,α = 0,φ = 0)，测量该点亮度;

　　c)通过测角仪调整光度计的方向至虚拟图像的某个边缘(假设为上边缘)，在与待测终端光轴垂直的平面内向上移动光度计，在该过程中调整测角仪保持光度计方向始终对准虚拟图像的边缘(假设为上边缘)，监测边缘亮度直到降低为中心亮度的50%。记录光度计从原点开始的位移距离(Δy11);

　　d)重复步骤 c)测量出 瞳范围的下边界、左 边界、右边界，记录 光度计的位移距离(Δy12 ,Δx11 ,Δx12);

　　e)调整光度计方向，使其指向虚拟图像的其他边缘/四角，重复步骤c)～d)，测量并记录光度计的位移距离(Δyi1 ,Δyi2 ,Δxi1 ,Δxi2)(i = 2~8);

　　e)待测终端的出瞳范围由公式(16)计算：

　　(16) HBOX = min(Δyi1) + min(Δyi2)(i = 1～8)

　　其中WBOX 为出瞳范围的宽度，HBOX 为出瞳范围的高度;

　　5.4.9 远像距离

　　通过以下步骤测量待测终端显示的远像距离：

　　a)固定待测终端，显示5.1.3.2中规定的白色测试图像;

　　b)测试设备为成像式二维光度计，调整其入瞳中心与待测终端的出瞳中心重合，调整其光轴与待测终端光轴重合，并使其聚焦于虚拟图像，此时光度计的光轴通过虚拟图像的中心;

　　c)使用位移台将光度计沿水平方向小幅移动，移动量为Δx，此时光度计的光轴不再通过虚拟图像的中心;平移量应处于待测终端的出瞳范围内。

　　d)使用测角仪旋转光度计，从而使其光轴重新通过虚拟图像中心，测量并记录光度计方位角的旋转角度φ。

　　e)远像距离由公式(17)计算：

　　L (17)

　　5.4.10 目视放大率

　　测试视放大率时需首先完成待测终端的视场角测试。通过以下步骤测量待测终端显示的目视放大率：

　　a)根据待测终端的图像源尺寸D1(单位为mm)，计算其在人眼明视距离250mm处，且发光平面与人眼眼轴垂直时，相对人眼的半张角A1 ，待测终端内的图像源尺寸由生产商提供，如公式(18);

　　b)待测终端的对角半视场角为Ad。

　　c)待测终端的视放大率由公式(19)计算：

　　Y (19)

　　5.4.11 虚像清晰度

　　通过以下步骤测试待测终端显示的虚像清晰度：

　　a)固定待测终端，显示5.1.3.3中规定的黑白线对测试图像;

　　b)测试设备为成像式二维光度计，调整其入瞳中心与待测终端的出瞳中心重合，调整其光轴与待测终端光轴重合，并使其聚焦于虚拟图像

　　c)测量5.1.4中规定的P0测试点位置处白色线的最大亮度Lmax和黑色线的最小亮度Lmin;

　　d)虚像清晰度由公式(20)计算：

　　其中，c为虚像清晰度;Lmax 为最大亮度;Lmin为最小亮度。

　　附录 A

　　(资料性)

　　远像电子显示终端光学原理

　　本文件中所述远像电子显示终端的工作原理如图A.1所示。显示终端可形成供人眼观察的虚拟图像。显示终端内包含图像源、光学镜片、电子电路以及支撑结构等部分。图像源一般采用高亮液晶显示器件;光学镜片(透镜、反射镜等)组成光学系统，通过光学系统在使用者前方的空间形成一个放大虚像;电子电路用来控制图像源的供电和信号输入;支撑结构用来固定各个零件之间的相对位置。远像电子显示终端具有一个视窗，使用者通过视窗观看虚像。在本示例中，由图像源1发出的图像信号，首先到达平面分光镜2-1，被反射后到达曲面反射镜2-2(镀有全反射膜)，然后被再次反射第二次到达平面分光镜，此时图像信号透过2-1由视窗出射并最终被人眼接收。

　　终端的视窗与使用者之间的距离8为出瞳距离;终端显示的虚像与使用者之间的距离9为远像距离;使用者眼睛对终端所成虚像的张角7为视场角;

　　9

　　1

　　标引序号说明：

　　1——液晶显示器;

　　2——平面镜/曲面反射镜;

　　3——电子电路;

　　4——支撑结构;

　　5——视窗;

　　6——眼睛;

　　7——视场角;

　　8——出瞳距离;

　　9——远像距离; 10——虚像;

　　图 A.1 远像电子显示终端的光学原理示意图