《International Journal of Occupational Safety and Ergonomics》：The effect of augmented reality technology on human eye and psychomotor fatigue
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本研究聚焦于增强现实（AR）设备高强度使用导致的眼疲劳现象，提出了一种用于检测短期效应对眼调节、辐辏及疲劳影响的新测量方法。该方法在配备双目Si?OLED?See?Through OTG屏幕的AR设备上进行了测试，并在由30名参与者组成的人群中完成验证。研究人
本研究聚焦于增强现实（AR）设备高强度使用导致的眼疲劳现象，提出了一种用于检测短期效应对眼调节、辐辏及疲劳影响的新测量方法。该方法在配备双目Si?OLED?See?Through OTG屏幕的AR设备上进行了测试，并在由30名参与者组成的人群中完成验证。研究人员采用心理运动测试与眼科检查相结合的方法，评估AR设备使用前后的变化，并通过主观问卷收集视觉不适反馈。结果表明，该方法可有效识别AR使用过程中眼调节功能下降及疲劳加速的现象，为优化AR光学设计提供了量化依据。
研究背景与意义
近年来，增强现实（AR）技术在工业制造、军事、医疗、教育与娱乐等领域得到广泛应用。然而，大多数立体显示设备存在辐辏调节冲突（vergence–accommodation conflict, VAC），即双眼辐辏距离与调节焦距不一致，导致用户出现头痛、眩晕、恶心及眼疲劳等症状。现有评估方法包括主观问卷调查、眼动测量、生理疲劳指标检测及脑活动监测，但缺乏针对短期眼部功能变化的精准量化手段。为此，研究人员开发了一种结合心理运动测试与眼科检查的测量方法，并在双目Si?OLED?See?Through OTG屏幕AR设备及27英寸平面显示器上进行比较验证，旨在量化AR使用对眼调节、辐辏及认知表现的影响，为改善AR人机工效提供依据。该研究成果发表于《International Journal of Occupational Safety and Ergonomics》。
主要技术方法
研究招募30名年龄18–40岁的参与者（男女各半），排除佩戴矫正眼镜者，确保无视力障碍并具最低AR使用经验。实验流程分为三个阶段：第一阶段进行基线心理运动与眼科检查；第二阶段通过n?back测试诱发疲劳；第三阶段重复基线测试。心理运动测试包括线段判断测试（line judgment test）、斯特鲁普测试（Stroop test）及n?back测试，均在PEBL2环境中执行；眼科检查采用皇家空军近点尺（Royal Air Force near point rule, RAF）测量调节近点（near point of accommodation, NPA）与辐辏近点（near point of convergence, NPC）。实验结束后，参与者填写眼不适模拟量表（ocular discomfort analog scale, ODAS）进行主观评价。
研究结果
1. 反应时间变化
在疲劳任务前后，两种设备的反应时间均缩短，表明存在任务适应性。但在AR设备中，除700?ms线段判断测试外，其余测试的反应时间减少幅度均低于平面显示器，其中斯特鲁普测试差异最显著（AR：-8.33?ms，平面显示器：-25.45?ms），提示AR环境因虚实融合的认知负荷更高，可能降低注意力控制与响应速度。
2. 正确率变化
AR设备在线段判断测试（2000?ms）中的正确率下降约2%，整体表现略逊于平面显示器，反映出AR使用对精确度的轻微负面影响。
3. 眼科检查结果
调节近点（NPA）在AR与平面显示器使用后均出现正向偏移，表明眼调节功能下降，但AR导致的偏移更大（左眼2.0?cm，右眼1.5?cm），提示其引发更强的眼疲劳。辐辏近点（NPC）在两种设备使用后亦发生正向偏移，但两者差异不显著。
4. 主观评估结果
ODAS问卷显示，两种设备的不适总评分相近（中位数13.5分），但AR设备的不适症状出现更早（17.5?分钟 vs 20.0?分钟），可能与VAC及图像清晰度下降有关。
讨论与结论
研究表明，AR设备相比平面显示器更易引起眼调节能力下降及不适感提前出现，原因可能包括虚实融合带来的高认知负荷、光学特性限制（亮度、对比度、视场受限及畸变）以及VAC效应。这些结果支持在AR系统设计中引入可调节焦距、自适应亮度控制和优化光学对准，以减少视觉疲劳。由于样本规模有限未进行正式统计检验，未来需在更大样本中验证结果稳健性。该研究验证了所提方法在AR光学设计与疲劳评估中的应用潜力，为制定AR使用时长与休息间隔规范提供了科学依据。
