K6.05.3HUD virtual image distance and accommodation设计研究

虚像距离影响眼睛调节负担

别名: 虚像距离 · 调节负担 · accommodation · vergence-accommodation

概念解释

抬头显示的符号看起来浮在车外某处,那是光学造出来的虚像距离。眼睛要在路面(接近光学无穷远)和这块虚像之间做调节(accommodation):改变晶状体焦距才能看清。虚像越近,和路面的距离差越大,来回对焦越费;虚像越远,越接近看路时的状态。它不是「信息挡不挡路」,也不是「下移了多少」,而是每次在路和符号之间切换时,眼睛的聚焦系统要付多少账。

机制

看仪表或中控时,焦点在舱内几十厘米到一米,再看路等于做一次大幅度调节。传统组合器 HUD 把虚像放在车前数米,调节幅度小于低头看屏,仍不是无穷远。远距或贴合路面的系统把虚像推得更远,路和符号可以几乎共用同一焦距,切换负担下降。调节还和集合(两眼对向)绑在一起,虚像距离若和双眼会聚暗示打架,人会觉得糊、累、甚至轻微不适。年龄把这条路收窄:老视之后晶状体变硬,近距虚像更难看清,远距虚像更吃得消。散光和未矫正屈光也会让某一距离的虚像先糊。

怎么研究

用可调光学把同一符号放在不同虚像距离,让人在看路和读符号之间切换,测对焦时间、视力和主观疲劳。眼调节或瞳孔的连续测量可以画出切换瞬间的滞后。对照年轻被试与老视被试。

自变量:虚像距离、符号空间频率(细字还是粗形)、切换频率、观察者年龄与屈光。 因变量:看清所需时间、视锐度、调节滞后、疲劳与不适评分、读错。

实验室用的是静态字母或固定对比,路上的路面距离在变(前车由远到近),「看路」本身不是一个固定焦距。单次短读的负担与长时间盯着导航箭头的负担不是同一量。

边界

近视未戴镜的驾驶人可能反而觉得近距虚像更清晰,远距虚像更糊,和老视的方向相反,不能用同一光学讨好所有眼睛。双焦、渐进镜片的通道和 HUD 虚像高度对不上时,人会抬头或低头找清晰带,调节问题变成姿势问题。贴合增强现实若把不同符号放在多个深度,眼睛要在几个虚像距离之间跳,负担可能高于一块固定远距虚像。黑暗中瞳孔放大,焦深变浅,同一距离差更明显。

怎么落地

  • 行驶中要反复读的内容,虚像距离尽量靠近看路的状态,避免把细字放在接近舱内屏的近距虚像上。
  • 细文字比粗形状更吃调节;HUD 上优先用数字和简单形,把长词留给不必快速对焦的表面。
  • 用包含老视和未矫正近视的眼点做实车阅读,不只用年轻设计团队的眼睛签字。
  • 验证:在看路和读 HUD 之间快速来回若干次,问哪一次开始糊、累。糊的是细字或近距虚像,就加字号或把光学推远,而不是加亮度。

延伸

  • 同组K6.05.1 显示位置减少视线下移 · K6.05.2 信息量过大会遮挡路面
  • 相邻K6.02 视线离路时间 · A1.15 视觉疲劳与调节负担 · A1.21 晶状体调节与辐辏
  • 站内检索accommodation · virtual image distance · vergence-accommodation conflict

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