《Proceedings of the Design Society》：A systematic review of myopia compensation techniques in HMDs
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近视仍是沉浸式虚拟现实（Virtual Reality，VR）应用的主要障碍，会导致图像模糊与不适感。本综述对比了软件、硬件及混合三类补偿路径：软件方法可提供灵活、低成本的视觉增强，但光学矫正能力有限；硬件方案可实现精准调节，但会带来人体工学层面的代价；混合系
近视仍是沉浸式虚拟现实（Virtual Reality，VR）应用的主要障碍，会导致图像模糊与不适感。本综述对比了软件、硬件及混合三类补偿路径：软件方法可提供灵活、低成本的视觉增强，但光学矫正能力有限；硬件方案可实现精准调节，但会带来人体工学层面的代价；混合系统结合了自适应光学（Adaptive Optics）与实时渲染技术，在实现个性化矫正方面展现出潜力。文中梳理了各类路径的关键权衡关系与未来设计方向。
本次解读基于发表于《Proceedings of the Design Society》的系统性综述展开。研究人员首先指出，全球近视患者已超过20亿人，且发病率呈持续上升趋势，已成为重大公共卫生问题。与此同时，虚拟现实技术正广泛应用于游戏、教育、医疗培训与工业设计等领域，其中头戴式显示器（Head-Mounted Display，HMD）是当前主流的VR实现形态。然而，近视用户在使用HMD时常因固定焦距光学系统而出现图像模糊与视觉不适，这不仅削弱沉浸感，还会阻碍长期与高频使用，严重制约了VR优势的发挥与用户参与度。由于现有消费级HMD多采用固定焦点光学设计，无法适配屈光不正人群的需求，因此亟需系统性梳理并评估各类近视补偿技术，以推动更具包容性的VR系统设计。
在开展研究的过程中，研究人员采用了PRISMA 2020指南指导下的系统性文献综述方法。检索范围覆盖IEEE Xplore、ACM Digital Library、ScienceDirect与Web of Science四大数据库，限定发表时间为2015年至2025年，即消费级VR头显普及阶段。检索策略采用布尔运算符组合三组核心概念：近视及相关表述、VR与HMD相关表述、补偿与矫正相关技术术语。纳入标准严格限定为针对近眼显示沉浸式VR系统、明确提出具体近视补偿技术方案并附带技术评估的同行评议英文文献。经初筛与全文评审后，最终纳入32项研究，并按技术路径划分为软件类（n=16）、硬件类（n=4）与混合系统类（n=12）。研究人员未使用特定临床样本队列，而是基于公开学术文献开展技术层面的归纳与比较分析。
研究结果部分首先阐述了VR头显成像原理与技术背景。现代HMD通过近距离显示屏与固定焦距透镜，将虚拟图像投射至约1.5至2米外的视距，以降低调节需求并增强空间深度感知。然而，近视患者因眼轴过长导致光线聚焦于视网膜前方，在无外部矫正的情况下仍会产生图像模糊。此外，固定焦距设计与场景中频繁的深度变化之间存在辐辏-调节冲突（Vergence-Accommodation Conflict，VAC），是导致长时间使用产生视觉疲劳的核心机制。对于近视用户而言，佩戴传统眼镜还会引入空间受限、视野遮挡、光学畸变与设备位移等问题，进一步降低体验。技术实现层面则面临个性化调节难度大、实时响应要求高以及设计与成本约束强三重挑战。
在软件补偿技术部分，研究人员发现此类方法完全运行于渲染管线内，无需改动物理光路，成本低且适配性强，但矫正能力受限于固定光学系统。代表性方向包括：软件动态焦点渲染（Dynamic Focal Rendering），通过眼动追踪估计注视深度并调整渲染模糊轮廓或景深效果，以减少近场操作时的主观VAC不匹配感；处方感知渲染（Prescription-Aware Rendering），在渲染引擎中引入个体化屈光度或波前参数，对视觉内容进行数字化预补偿，使视网膜成像接近矫正后状态；用户校准界面，允许用户自行调节对比度、锐度或图像缩放比例，并结合机器学习模型提供自动化推荐。然而，由于未改变物理光路，软件方法对中高度近视的矫正效果有限，且高度依赖眼动追踪精度与渲染时序控制。
在硬件补偿技术部分，研究人员指出此类方法直接改变头显的光学特性。具体包括：机械式屈光度手动调节，通过改变镜片与眼睛的距离实现部分屈光误差补偿；处方镜片插入件，根据用户临床验光数据定制镜片置于眼与头显光学组件之间，可矫正散光与高阶像差，但需个性化配置并受限于设备内部空间；电子可调透镜，如液晶或Alvarez结构透镜，能够电控调节光学屈光度，替代固定处方镜片。总体而言，硬件方法对中高度近视的光学校正稳定性优于软件方法，但会显著增加设备体积、制造成本并影响佩戴舒适性。
在混合与集成系统部分，研究人员强调这类方案将渲染算法与自适应光学元件结合，实现虚拟图像与物理光路的实时协同调节。主流研究方向为电子可调变焦与自动对焦透镜架构，配合眼动追踪模块依据注视位置调制光学屈光度，模拟自然调节过程，提升深度连续性与视觉舒适度。光学设计方面，菲涅尔结构可降低质量但可能引入光晕伪影，非球面透镜可提升清晰度但增加重量，液晶光学元件具备动态适应性但需精密校准与稳定供电。混合系统在跨视距条件下具备连续且视觉一致的矫正潜力，但目前仍面临同步延迟、校准可靠性、功耗管理与小型化集成等商业化落地挑战。
讨论部分，研究人员对各技术路径进行了对比。软件补偿的优势在于部署灵活、可通过软件更新实现，适合低至中度近视的短中期使用；硬件补偿提供了更稳定的光学校正效果，但牺牲了轻量化与人机工效；混合系统则兼具软件适应性与硬件光学精度，有望从根本上缓解VAC问题。研究人员同时指出，现有研究多以短期使用评估为主，缺乏长期佩戴适应效应的数据，且用户个体差异、内容特征与使用时长均会影响舒适度反馈，未来需要建立标准化测量协议以提升结论普适性。
基于SWOT与TOWS分析，研究人员认为混合系统是未来发展的重要方向。其优势在于渲染与光学的协同调节能力与跨深度连续性，劣势体现在对眼动追踪精度与系统同步的强依赖，机会来自紧凑型可调光学与低功耗传感技术的发展，威胁则来自制造成本、校准稳定性与大规模市场化的难度。
结论与未来工作部分，研究人员提出，当前最紧迫的任务包括提升能效与同步性能、开发模块化自校准架构以及集成个性化视觉配置文件。未来研究应聚焦于三大方向：一是提升注视追踪、渲染与光学调节之间的时间协同性，依托可调光学与预测控制技术实现稳定表现；二是实现基于个体屈光档案与视觉行为的个性化补偿，借助学习型用户画像提供长期自适应支持；三是将矫正能力扩展至散光与高阶像差等更复杂屈光条件，探索模块化光学设计与计算成像路径。随着全球近视患病率持续上升，构建兼顾性能、舒适性与可负担性的VR系统，对推动VR在教育、培训、通信与沉浸式内容创作等领域的广泛应用具有重要意义。
