CN104076481B - 自动聚焦方法及其设备 - Google Patents

Abstract

公开了一种自动聚焦方法及其设备。提供了可自动地根据用户的眼球中的变化设置焦点的自动聚焦方法和用于该自动聚焦方法的设备。该自动聚焦方法包括：通过计算从用户的眼球到与用户的眼球所看的位置相应的焦点的距离来产生距离数据；并基于该距离数据确定包括焦点的焦点平面。

Description

自动聚焦方法及其设备

技术领域

本公开总体上涉及一种用于自动地设置焦点的设备和方法，更具体地讲，涉及一种可自动地根据用户的眼球中的变化设置焦点的自动聚焦方法和用于该自动聚焦方法的设备。

背景技术

现代照相机装置支持自动聚焦（AF）检测功能，AF检测功能是自动地调整焦点的功能。然而，AF检测功能具有各种问题。例如，当将被聚焦的对象有一部分被与该对象相比位于更靠近照相机镜头的另一个物体遮蔽时，照相机难以通过AF检测功能检测到主对象。此外，当用户以低光水平进行拍摄时，照相机不能识别主对象与其他物体之间的差异，因此有时不能通过AF检测功能检测到主对象。而且，当主对象是吸收红外光的物体时，照相机无法通过AF检测功能适当地测量主对象与照相机之间的距离。另外，当用户拍摄例如对比度低的物体（例如，白墙、天空等）时，照相机无法通过AF检测功能检测到焦点。

当用户想通过使用照相机设备进行拍摄时，用户手动地或自动地设置焦点。通常，在自动模式下，焦点被设置到用户所选的物体。优选的是，物体大致位于边框的中心区域的小正方形（即，该边框的特定区域）内。在另一种设置方法中，照相机设备临时将用于焦点设置的多个区域提供给用户，用户通过选择这些多个区域之一来设置焦点。其后，用户可半按照相机设备的快门按钮来使镜头聚焦在所选物体上。当用户保持半按快门按钮的动作时，即使边框离开所选物体的位置，也难以重新聚焦。当用户更重地按下快门按钮时，随后进行在所选物体聚焦的状态下拍摄图片的动作。如上所述，照相机设备的AF功能需要用户的密切关注。

一般的AF功能由照相机设备基于通过镜头输入的图像的对比度值来执行。当用于聚焦的场景或区域不具有合理的对比度时，AF可能失败。当在暗处执行拍摄时，或者当拍摄具有类似颜色的大的平直的平面时，有时发生这样的现象。此外，当对象不位于边框的中心时，AF功能的执行可能具有误差。当对象（即，所选物体）部分或整个被位于更靠近照相机设备的物体遮蔽时，照相机设备无法执行AF功能，用户应直接手动地设置焦点。

发明内容

为了解决现有技术的以上所讨论的缺陷，主要目的是提供一种可自动地根据用户的眼球中的变化设置焦点的自动聚焦方法和用于该自动聚焦方法的设备。

根据本公开的一方面，提供一种自动聚焦方法。该自动聚焦方法包括：通过计算从用户的眼球到与用户的眼球所看的位置相应的焦点的距离来产生距离数据；并基于距离数据确定包括焦点的焦点平面。

根据本公开的另一方面，提供一种自动聚焦设备。该自动聚焦设备包括：眼球测量单元，被构造为检测用户的眼球中所产生的变化；以及控制器，被构造为通过计算从用户的眼球到与用户的眼球所看的位置相应的焦点的距离来产生距离数据，并基于距离数据确定包括焦点的焦点平面。

在进行以下详细描述之前，可能有利的是对在整个本专利文档中所使用的某些单词和短语的定义进行阐述：术语“包括”和“包含”及其派生词意指包括但不限于；术语“或”是包容性的，意指和/或；短语“与…相关联”和“与其相关联”及其派生词可意指包括、包括在…内、与…互连、含有、含在…内、连接到或与…连接、耦合到或与…耦合、与…可通信、与…合作、交织、并置、与…邻近、绑定到或与…绑定、具有、具有…性质等；以及术语“控制器”意指控制至少一个操作的任何装置、系统或部件，这样的装置可用硬件、固件或软件、或者硬件、固件和软件中的至少两个的某种组合实现。应当指出，与任何特定控制器相关联的功能可以是集中式的或分布式的，不管是本地的还是远程的。在整个该专利文档中提供对于某些单词和短语的定义，本领域的普通技术人员应当理解，在许多（如果不是大多数）情况下，这样的定义适用于这样定义的单词和短语的现有的用法和未来的用法。

附图说明

为了更完整地理解本公开及其优点，现在参照以下结合附图进行的描述，在附图中相似的标号表示相似的部件：

图1是示出包括根据本公开的实施例的自动聚焦设备的聚焦系统的示图；

图2是示出聚焦系统中的自动聚焦方法的示例的流程图；

图3是示出聚焦系统中的自动聚焦方法的流程图；

图4是示出聚焦系统中的自动聚焦方法的流程图；

图5是示出聚焦系统中的聚焦设备的构造的框图；

图6A至图6C是示出自动聚焦设备中的聚焦方法的示例的示图；

图7示出自动聚焦设备中的聚焦方法的另一示例；

图8A和图8B是示出提供根据到用户的景深而变化的图像的自动聚焦设备的示图；

图9A和图9B是示出提供根据到用户的焦点位置而变化的图像的自动聚焦设备的示图；

图10A至图10C是示出提供根据到用户的焦点位置而变化的图像的自动聚焦设备的示图；和

图11是示出自动聚焦设备中的用于拍摄眼球的超声图像的超声检查传感器的示图。

具体实施方式

以下讨论的图1至图11以及本专利文档中用于描述本公开的原理的各种实施例仅仅作为示例，不应以任何方式解释为限制本公开的范围。本领域技术人员将理解可在任何适当布置的电子装置中实现本公开的原理。以下，将参照附图详细描述本公开的某些实施例。在以下描述中，尽管本公开已经描述了诸如具体组件、有限实施例和附图的特定内容，但是它们仅仅是被提供来帮助整体理解本公开，本公开不限于这些实施例。本领域技术人员可根据该描述进行各种修改和改变。

自动使照相机设备聚焦的方法

本公开的某些实施例包括自动地使光学机构（具体地讲，数字SLR照相机）聚焦的方法。根据第一实施例，根据本公开的自动聚焦方法和设备可提供人机接口（HMI）。

当用户想通过使用照相机设备进行拍摄时，用户手动地或自动地设置焦点。通常，在自动模式下，焦点被设置在用户所选的物体上。优选地，该物体大致位于边框的中心区域的小正方形（即，该边框的特定区域）内。在另一种设置方法中，照相机设备临时将用于焦点设置的多个区域提供给用户，用户通过选择这些多个区域之一来设置焦点。其后，用户可半按照相机设备的快门按钮来使镜头聚焦在所选物体上。当边框离开所选物体的位置时，如果用户保持半按快门按钮的动作，则难以重新聚焦。当用户更重地按下快门按钮时，随之进行在所选物体聚焦的状态下拍摄照片的动作。如上所述，照相机设备的AF功能需要用户的密切关注。

一般的AF功能由照相机设备基于通过镜头输入的图像的对比度值来执行。当用于聚焦的场景或区域不具有合理的对比度时，AF可能失败。当在暗处执行拍摄时，或者当拍摄具有类似颜色的大的平直的平面时，有时发生这样的现象。此外，当对象不位于边框的中心时，AF功能的执行可能具有误差。当对象或所选物体部分或整个被位于更靠近照相机设备的物体遮蔽时，照相机设备不能执行AF功能，用户应直接手动地设置焦点。

根据本公开的解决方案大致对应于控制使用人类的眼球控制机制进行聚焦的数字单镜头反光（SLR）照相机的功能的方法。在本公开的某些实施例中，小型化肌电图传感器和/或超声检查传感器可作为取景器结构被安装在照相机设备内。肌电图传感器和/或超声检查传感器可测量与人类的眼球的控制相关联的参数，例如，睫状肌的电活动和/或晶状体的厚度。基于眼球通过自我控制来保持适当的焦点的事实，照相机设备可基于测量参数（例如，使用肌电图传感器测量的值或使用超声检查传感器测量的值）来产生用于使照相机设备聚焦的控制信号。该控制信号可用作用于控制照相机镜头的基础，或者改变通过取景器提供给用户的图像（即，用户看到的图像）。可通过以下图1中所示的生物反馈循环来连续地执行控制方法。

如本领域技术人员容易理解的，本公开的实施例可以扩展并应用于不同种类的光学设备领域。具体地讲，本公开的实施例可被实现为应用于用于配准和观察图像的装置，包括照相机、便携式摄像机、显微镜、医疗设备、望远镜、双筒望远镜等。此外，根据另一实施例，根据第一实施例的方法和设备可应用于诸如摄影术、显微观察、医学、天文学等的领域。

自动地使显示装置聚焦的方法

本公开的某些实施例可提供一种新颖的独特的用户体验。通过提供自适应的人机交互，某些实施例在每当用户观看电影、玩游戏和控制图形用户界面时都可向用户提供多得多的快乐。

某些实施例被设计为允许显示装置（具体地讲，3D显示装置）实现图像的深景深效果。当显示装置根据第二实施例基于人类的眼球的适应能力选择焦点的平面（以下，称之为焦点平面）时，可向用户提供动态的景深效果。根据本公开，焦点平面是包括焦点的区域，可以是与通过连接用户的眼球和焦点而产生的线垂直的线或平面。此外，在本公开中，用户基于最清晰形状的焦点来识别焦点平面中所包括的物体。

此外，根据本公开的显示装置可被设计为像某些实施例的照相机设备那样包括肌电图传感器和超声检查传感器。显示装置接收已经测量了用户的眼球中所包括的晶状体或睫状肌中的变化的信号。显示装置根据所接收的信号将眼球“请求”的焦点平面提供给用户。存在已知的通过使用多个焦点平面记录视频的方法。此外，存在已知的根据焦点平面之一表达3D图像的方法。然而，根据本公开的反映眼球的反映的生物反馈还是未知的。根据第二实施例的显示装置有望向用户提供更好的用户体验（全神贯注于”该场景中）。这样的效果有望减少用户的眼疲劳和缓解根据观察者（即，用户）与屏幕之间的距离而产生的问题（例如，图像信号被显示为彼此重叠的现象）。

本公开的某些实施例，小型化肌电图传感器和超声检查传感器可根据本公开作为玻璃部件被安装在显示装置内。肌电图传感器和/或超声检查传感器可测量与人类的眼球的控制相关的参数，例如，睫状肌的电活动和/或晶状体的厚度。基于人类的眼球独自保持适当的焦点，显示装置将所测量的参数转换为控制信号。该控制信号可用作用于控制照相机镜头的基础、或者改变通过取景器提供给用户并且被用户观看的图像。像第一实施例那样，可通过图1中所示的聚焦系统的生物反馈循环来连续地执行控制方法。

具体地讲，根据本公开的方法的特征是用户的眼球影响屏幕中显示的图像。即使本公开所采用的用户界面不同，也可保持以上内容。

某些实施例具有两种主要操作模式。第一种操作模式是根据深度知觉来增强幻觉，第二种操作模式是暴露感兴趣的物体。

如本领域技术人员容易理解的，本公开的所描述的实施例可被扩展并应用于数字电视、电影、计算机游戏、虚拟现实、设计工具、可视化、医学成像、图像引导手术、模拟器、训练装置等的领域。

具体地讲，本公开的某些实施例可被实现为控制新颖的基于3D的用户界面。例如，可根据本实施例设计的基于3D的用户界面可通过选择（或突出显示）身体内的具有不同景深的解剖结构来支持图像引导手术。一个或多个外科医生可通过佩戴半透明眼镜来容易地知道外科设备的利用结果。

根据另一实施例，本公开允许描述3D医学图像的人使用根据本公开的显示装置来根据观察中的组织动态地改变图像参数（例如，Hounsfield尺度）。

根据又一实施例，具有根据本公开的图形用户界面的计算机系统的用户可在不使用两手的情况下动态地选择窗口、微件或应用并且动态地移动从这些窗口、微件和应用选择的至少一个。

本公开提出的方法可应用于立体图像呈现系统，立体图像呈现系统包括数字电视、计算机视觉、娱乐、医疗设备和系统、电影摄影术和电影行业、教育、计算机辅助设计、图形用户界面等，还有除了立体图像呈现系统的以上领域之外尚未发现的其他领域。

以下，将参照附图详细描述本公开的某些实施例。在以下描述中，尽管本公开描述了诸如具体组件的特定内容，但是它们仅仅是被提供来帮助整体理解本公开的。对于本领域技术人员显而易见的是，可以在不脱离本公开的范围的情况下进行预定的修改和改变。

图1是示出包括根据本公开的实施例的自动聚焦设备的聚焦系统的示图。

参照图1，聚焦系统可包括用户的眼球110、测量设备120和图像控制设备130。根据实施例，测量设备120可被实现为包括图像控制设备130。

用户的眼球110观察的图像可由图像控制设备130修改或改变。眼球110自动地聚焦在用户感兴趣的物体上。可通过改变与眼球110相关的参数（眼球参数）来执行聚焦处理。具体地讲，由于眼球110的睫状肌的活动，晶状体（眼睛晶状体）的厚度改变，因此，焦点受到控制。测量设备120是产生用于设置焦点的信号的设备，可包括例如肌电图（EMG）传感器或超声检查传感器中的至少一个。在某些实施例中，测量设备120可执行可应用于获取与聚焦相关的信号的随机方法。

图像控制设备130可执行输出图像的校准和缩放。从测量设备120输出的测量信号被反馈给图像控制设备130。

用户（即，人类）通过改变晶状体的形状（也就是说，通过改变睫状肌的形状）来设置眼球110的焦点。如以上已经描述的，在人类的情况下，睫状肌改变眼球110的柔性晶状体的形状。睫状肌使与晶状体的边缘同中心地连接的韧带变紧或变松，因此影响晶状体的扁率。当晶状体随着睫状肌松弛而变平，因此使韧带变紧时，人类可使眼球110聚焦在遥远的物体上。当晶状体随着睫状肌收缩而变圆，因此使韧带变松时，人类可使眼球110聚焦在近处的物体上。

眼球110的光学参数包括眼球110中所包括的肌肉的电活动和与这些参数相关的信号，并且可被自动聚焦系统的测量设备120检测。具体地讲，根据本实施例的测量设备120可测量晶状体的扁率。

已经存在通过使用EMG方案（即，肌电图传感器）测量睫状肌的电活动的解决方案。肌电图传感器检测并处理睫状肌的电活动。肌电图传感器可通过使用由于睫状肌的活动而产生的电信号来确定晶状体的扁率的程度。

还存在通过使用USG方案（即，超声检查传感器）测量晶状体的形状的解决方案。超声检查传感器可拍摄收缩的或松弛的晶状体的形状，并基于通过拍摄获取的图像来估计晶状体的扁率的程度。

此外，对于本领域技术人员显而易见的是，可组合EMG方案和USG方案。在本公开中还考虑以与第5139022A号美国登记专利（标题：用于眼组织的成像和分析的方法和设备（METHOD AND APPATRAUS FOR IMAGEING AND ANALYSIS OF OCULAR TISSUE））中所公开的技术内容的方式类似的方式基于激光测量眼球110的结构的方法。

对于本领域技术人员显而易见的是，可以以与验光中已知的解决方案类似的方式实现自动聚焦方法。在以下说明性实施例中，使焦点在预定义场景中被不同地选择的多个版本可被显示给观察者，即，用户。与眼球110的聚焦相关的信号例如是图像控制设备130输出的或存储在图像控制设备130中的测量设备120对于每个场景测量的测量信号。在某些实施例中，对于眼球110的测量可由测量设备120连续地执行，因此，从图像控制设备130输出的图像可连续地改变。

图2是示出聚焦系统（诸如图1中所示的聚焦系统）中的自动聚焦方法的示例的流程图。在图2中，假定测量设备120被实现为包括肌电图传感器。

参照图2，在步骤S202中，测量设备120检测从用户的眼球110产生的肌电图信号。如以上已经描述的，眼球110中所包括的晶状体根据睫状肌的运动收缩或松弛。在本实施例中，为了便于描述，如上所述当睫状肌移动以控制晶状体的厚度时所产生的电信号被称为肌电图信号。

测量设备120在步骤S204中放大肌电图信号，并且在步骤S206中将放大的肌电图信号转换为数字信号。根据实施例，测量设备120可在步骤S204中对肌电图信号进行放大和滤波，并且在步骤S206中将具有模拟信号的形式的肌电图信号转换为具有数字信号的形式的信号。

测量设备120在步骤S208中将转换为数字信号的肌电图信号发送到图像控制设备130。图像控制设备130在步骤S210中通过使用从测量设备120接收的数字信号来计算从用户的眼球110到焦点平面的距离。当从眼球110到焦点平面的距离被计算时，图像控制设备130在步骤S212中调整图像的焦点平面并将调整的焦点平面输出给用户。焦点平面是指焦点存在于其中并且被以最清晰平面的形式显示给用户的平面。在本实施例中，优选的是图像控制设备130最清晰地显示3D图像的焦点平面。例如，在执行图2的操作之前由图像控制设备130设置的焦点是与用户的眼球110所设置的焦点相比靠后10cm的平面（第一焦点平面）。图像控制设备130在步骤S210中计算由眼球110设置的焦点所在的平面。因此，图像控制设备130检测由眼球110设置的焦点位于第一焦点平面前面10cm。图像控制设备130将通过图像控制设备130输出的图像的焦点重置为向前10cm，并最清晰地显示包括新焦点的平面（第二焦点平面）。因此，用户可从图像控制设备130接收精确地聚焦在所需位置上的图像。

根据实施例，测量设备120可执行步骤S210中的操作，也就是说，计算从眼球110到焦点平面的距离。如上所述，当测量设备120计算从眼球110到焦点平面的距离时，测量设备120可将包括所计算的距离值的数据（以下，称之为距离数据）发送到图像控制设备130。已经从测量设备120接收到距离数据的图像控制设备130可调整图像的焦点平面，并将调整的焦点平面输出给用户。图3是示出聚焦系统（诸如图1中所示的聚焦系统）中的自动聚焦方法的流程图。在图3中，假定以包括超声检查传感器的形式实现测量设备120。

参照图3，测量设备120在步骤S302中对用户的眼球110执行超声成像并收集作为其结果的超声图像。根据实施例，测量设备120可对用户的眼球110执行超声成像以收集眼球110的超声图像。

测量设备120在步骤S304中基于在步骤S302中收集的图像来识别用户的眼球110中所包括的晶状体。当晶状体被识别时，在步骤S306中，测量设备120基于在步骤S302中收集的图像来识别晶状体的扁率。测量设备120在步骤S308中将指示在步骤S306中检测的晶状体的扁率的数据（以下，称之为扁率数据）发送到图像控制设备130。图像控制设备130在步骤S310中基于从测量设备120发送的扁率数据来计算从用户的眼球110到焦点平面的距离。当从眼球110到焦点平面的距离被计算时，图像控制设备130在步骤S312中调整图像的焦点平面并将调整的焦点平面输出给用户。

在某些实施例中，测量设备120可执行步骤S310中的操作，并计算从眼球110到焦点平面的距离。如上所述，当测量设备120计算从眼球110到焦点平面的距离时，测量设备120可将包括所计算的距离值的距离数据发送到图像控制设备130。

根据另一实施例，测量设备120可将在步骤S302中收集的超声图像发送到图像控制设备130。图像控制设备130可基于超声图像检测晶状体的扁率。此外，类似于测量设备120，图像控制设备130可产生包括晶状体的扁率的数据，该数据也被称为扁率数据。其后，图像控制设备130基于扁率数据计算从用户的眼球110到焦点平面的距离。当从眼球110到焦点平面的距离被计算时，图像控制设备130可像步骤S312中那样调整焦点平面并将调整的焦点平面输出给用户。

图4是示出聚焦系统（诸如图1中所示的聚焦系统）中的自动聚焦方法的流程图。在图4中，假定测量设备120被实现为包括肌电图传感器和超声检查传感器两者，并且图4中的操作由被实现为通过组合测量设备120和图像控制设备130而产生的一个设备的自动聚焦设备执行。

参照图4，自动聚焦设备在步骤S402中接收用于自动聚焦的用户输入。根据本实施例的自动聚焦系统可接收用于自动聚焦的用户输入。此外，自动聚焦设备可根据用户输入执行用于自动地设置或重置焦点的操作。

根据实施例，自动聚焦设备可用照相机设备实现。当用户使他或她的眼球110靠近取景器522时，用照相机设备实现的自动聚焦设备可将眼球110的靠近识别为用户输入。

根据另一实施例，自动聚焦设备可用向用户提供立体图像的3D图像显示装置实现。当检测到用户位于3D图像显示装置的屏幕的前侧时，3D图像显示装置考虑用户发出对于设置或重置焦点的自动聚焦操作的请求。此时，3D图像显示装置可包括用于检测用户是否位于屏幕前侧的照相机或红外线传感器。

如上所述，当用于自动地设置焦点的用户输入被接收到时，自动聚焦设备在步骤S404中通过肌电图信号的检测来确定是否设置焦点。在本实施例中，自动聚焦设备可通过使用肌电图传感器或超声检查传感器来预先确定是否设置焦点。

当作为步骤S404中的确定的结果，焦点通过肌电图信号的检测被设置（S404：是）时，自动聚焦设备在步骤S406中检测从用户的眼球110产生的肌电图信号。自动聚焦设备在步骤S408中基于肌电图信号计算从眼球到焦点平面的距离。聚焦设备在步骤S410中基于在步骤S408中计算的距离值调整图像的焦点平面并将调整的距离值输出给用户。

当作为在步骤S404中的确定的结果，焦点不是通过肌电图信号的检测被设置（S404：否）时，聚焦设备在步骤S412中拍摄用户的眼球110的超声图像。聚焦设备在步骤S414中基于超声图像识别用户的眼球110中所包括的晶状体。当晶状体被识别时，聚焦设备在步骤S416中基于超声图像确定晶状体的扁率。聚焦设备可在步骤S416中产生指示晶状体的扁率的扁率数据。自动聚焦设备在步骤S418中基于扁率数据计算从眼球110到焦点平面的距离。自动聚焦设备在步骤S410中基于在步骤S418中计算的距离值调整图像的焦点平面并将调整的焦点平面输出给用户。

图5是示出聚焦系统（诸如图1中所示的聚焦系统）中的聚焦设备的构造的框图。假定图5的聚焦设备被实现为包括测量设备120和图像控制设备130两者。

参照图5，聚焦设备500可包括眼球测量单元510、显示单元520和控制器540，并且还可包括用户输入单元502、存储器504和照相机530。

用户输入单元502接收从用户接收的用户输入。根据本实施例的用户输入单元502可接收用于自动地设置焦点的用户输入。用户输入单元502可通过显示单元520接收用于显示2D图像或3D图像的用户输入。

存储器504存储用于控制聚焦设备500的操作的各种数据。在本实施例中，存储器504可存储显示单元520显示的图像。此外，存储器504可存储指示是聚焦设备500当前是被设置为通过使用肌电图传感器控制焦点平面、还是被重置为通过使用超声图像控制焦点平面的状态数据。

眼球测量单元510使用聚焦设备500检测用户的眼球110中所产生的变化。具体地讲，眼球测量单元510可包括用于测量眼球110中的变化（例如，晶状体的扁率的变化）的肌电图传感器512和超声检查传感器514中的至少一个。此外，眼球测量单元510可通过使用肌电图传感器512和超声检查传感器514之一来检测眼球110中的变化。

肌电图传感器512检测从眼球110产生的肌电图信号。超声检查传感器514拍摄眼球110的图像，并产生超声图像。在某些实施例中，超声检查传感器514可周期性地（例如，0.1秒）执行眼球110的超声成像以将这些超声成像存储在存储器504中。

眼球110中所包括的晶状体根据与晶状体连接的睫状肌的运动而松弛或收缩。例如，当睫状肌收缩时，晶状体变厚（扩张）。当睫状肌松弛时，晶体变薄（收缩）。如上所述，每当睫状肌松弛或收缩时，施加于睫状肌的动作电位的值改变。根据本实施例的肌电图传感器512检测根据睫状肌的松弛或收缩施加的动作电位作为肌电图信号。例如，当睫状肌松弛时，电平1的电压施加于睫状肌，当睫状肌收缩时，电平10的电压施加于睫状肌。肌电图传感器512可通过检测电平1或电平10的电压来检测睫状肌的收缩或松弛。

当肌电图信号被肌电图传感器512检测到时，眼球测量单元510可将该肌电图信号转换为数字信号，并将该数字信号发送到控制器540。根据实施例，眼球测量单元510可基于肌电图信号计算从用户的眼球110到焦点或焦点平面的距离，并产生距离数据。

超声检查传感器514执行用户的眼球110的超声成像，并且优选地执行眼球110中所包括的晶状体的超声成像以产生超声图像。当超声检查传感器514产生超声图像时，眼球测量单元510可将该超声图像发送到控制器540。根据实施例，眼球测量单元510可基于超声图像来确定眼球110中所包括的晶状体的扁率，并产生扁率数据。此外，眼球测量单元510可基于扁率数据计算从用户的眼球110到焦点或焦点平面的距离，并产生距离数据。

根据实施例，对于本领域技术人员显而易见的是，眼球测量单元510可通过使用肌电图512和超声检查传感器514两者来检测眼球110中的变化。眼球测量单元510可将肌电图传感器512检测的肌电图信号和超声图像传感器514拍摄的超声图像发送到控制器540。控制器540可通过使用肌电图信号和超声图像两者来更精确地计算从用户的眼球110到焦点平面的距离。

根据实施例，控制器540可首先通过使用从肌电图传感器512输出的肌电图信号来计算距离数据，并通过使用超声图像来验证该距离数据是否被正确地计算。

显示单元520显示自动聚焦设备500的各种数据。根据实施例，显示单元520可通过使用准备的屏幕来显示存储在存储器504中的数据或通过照相机530输入的图像。根据实施例，显示单元520可被实现为包括从用户接收用户输入的用户输入单元502的形式，用户输入单元502包括触摸屏等。

在某些实施例中，当自动聚焦设备500用照相机设备实现时，显示单元520还可包括取景器522。取景器522是照相机设备内的通过使他或她的眼球靠近取景器522来允许用户方便地接收通过照相机设备的镜头输入的图像的一种光学设备。

此外，在本实施例中，自动聚焦设备500可通过取景器522显示自动聚焦设备500当前设置的焦点以将所显示的焦点提供给用户。例如，自动聚焦设备500可通过用红点显示通过取景器522显示的图像的一个位置来向用户通知自动聚焦设备500当前设置的焦点。根据实施例，取景器522可根据当前设置的焦点模糊地或清晰地显示通过取景器522显示的图像的一部分。也就是说，取景器522可将反映根据焦点位置而变化的景深的图像提供给用户。也就是说，取景器522可在控制器540的控制下清晰地显示包括焦点的区域并且模糊地显示不包括焦点的区域。

照相机530通过镜头（未显示）接收图像。根据本实施例的自动聚焦设备500在用照相机设备实现时可包括照相机530和取景器522。照相机530可将通过镜头输入的图像转换为图像帧。此外，照相机530可实时地以帧为单位存储通过镜头连续地输入的图像或者临时存储该图像。根据实施例，当自动聚焦设备500用除了照相机设备之外的设备实现时，可省去照相机530。

控制器540控制自动聚焦设备500的整体操作。根据本实施例的控制器540基于肌电图传感器512检测的肌电图信号来计算从眼球110到焦点或焦点平面的距离，或者基于超声检查传感器514拍摄的超声图像计算从眼球110到焦点或焦点平面的距离。控制器540可产生指示从眼球110到焦点的距离的距离数据，并基于所产生的距离数据调整图像的焦点平面。也就是说，控制器540可重置通过显示单元520显示的图像的焦点的位置，并根据重置的位置改变图像。

在实施例中，控制器540可包括用于根据从眼球110到焦点平面的距离设置或重置焦点的焦点平面设置单元542。焦点平面设置单元542可基于肌电图信号或超声图像计算从眼球110到焦点平面的距离。此外，根据实施例，焦点平面设置单元542可确定通过显示单元520显示的图像的景深。

景深是对象被清晰地捕捉的区域，包括显示单元520显示的图像的至少一部分。景深可包括距离焦点的预定的或非预定的范围。当焦点被重置时，焦点平面设置单元542可根据重置的焦点对图像中的景深进行重置。

当焦点和景深被重置时，控制器540根据重置的焦点或景深对图像进行转换，并通过显示单元520显示转换的图像。

图6A至图6C是示出自动聚焦设备（诸如图5中所示的自动聚焦设备）中的聚焦方法的示例的示图。

图6A和图6B是示出自动聚焦设备500通过使用肌电图传感器512计算从眼球110到物体601和602的距离的操作的示图。

当自动聚焦设备500用照相机设备实现时，根据本实施例的眼球测量单元510（即，一个或多个肌电图传感器512）设置在照相机设备的取景器522内。当用户的眼球110靠近取景器522时，肌电图传感器512执行缩放以检测眼球110中所包括的晶状体610的扁率。晶状体610的扁率的程度对应于从眼球110到通过眼球110聚焦的物体601和602的距离。因此，在本实施例中，可通过照相机镜头的伺服机构的适当工作对焦点平面进行重置。焦点平面的重置改变眼球110检测的图像。所检测的图像中的变化可再次被检测到，控制器540可再次根据检测结果改变图像。如上所述，根据本公开的自动聚焦设备500可通过连续地接收由眼球110产生的焦点的变化来执行眼球110与自动聚焦设备500之间的连续反馈。

参照图6A，当聚焦的物体604位于离眼球110很远的位置时，眼球110中所包括的晶状体610收缩。当晶状体610收缩时，眼球测量单元510中所包括的肌电图传感器512可通过检测通过晶状体610的收缩而产生的肌电图信号来检测晶状体的收缩。控制器540基于肌电图信号计算从眼球110到物体601的距离。

参照图6B，当聚焦的物体602位于接近眼球110的位置时，眼球110中所包括的晶状体610扩张。当晶状体610扩张时，眼球测量单元510中所包括的肌电图传感器512可通过检测由于晶状体610的扩张而产生的肌电图信号来检测晶状体610的扩张。控制器540基于肌电图信号计算从眼球110到物体602的距离。

图6C是示出自动聚焦设备500通过使用超声检查传感器514执行眼球110的超声成像的操作的示图。参照图6C，超声检查传感器620执行包括晶状体610的眼球110的超声成像。

图7是示出自动聚焦设备（诸如图5中所示的自动聚焦设备）中的聚焦方法的另一示例的示图。在图7中，图5的自动聚焦设备500用照相机设备710实施。

参照图7，用户701通过使用照相机设备710拍摄对象702。当用户使眼球110靠近取景器522以拍摄对象702时，照相机设备710确定焦点721。在本实施例中，照相机设备710可通过使用肌电图传感器512或超声检查传感器514计算并确定用户701看到的位置（即，焦点721）。此外，照相机设备710将包括焦点721的平面确定为焦点平面720。

如图7所示，当自动聚焦设备500用照相机设备710实现时，焦点平面720可被形成为平行于照相机设备710的镜头。照相机设备710的控制器540控制显示单元520（具体地讲，取景器522），以使得包括焦点721的焦点平面被最清晰地显示。

图8A和图8B是示出将根据景深而变化的图像提供给用户的自动聚焦设备的示图。在图8A和图8B中，类似于图7，图5的自动聚焦设备500用照相机设备810实施。

参照图8A和图8B，用户801通过使用照相机设备810拍摄树叶。图8A显示照相机设备810提供给用户的第一图像841，图8B显示照相机设备810提供给用户的第二图像842。

第一图像841和第二图像842是通过拍摄同一对象而产生的图像。此外，图8A和图8B的照相机设备810确定同一焦点821和同一焦点平面820。然而，因为浅景深被设置到图8A的照相机设备810，所以仅包括焦点平面820的树叶831被清晰地显示。相反，因为深景深被设置到图8B的照相机设备810，所以与包括焦点平面820的树叶一样，包括在焦点平面820的前面和后面的特定范围内的树叶832被清晰地显示。如上所述，根据本实施例的照相机设备810可根据焦点821、焦点平面820的位置或范围以及焦点821的景深来提供不同的图像。

图9A和图9B是示出将根据焦点位置而变化的图像提供给用户的自动聚焦设备（诸如图5中所示的自动聚焦设备）的示图。

图9A和图9B示出自动聚焦设备提供的图像的示例，图9A和图9B中的图像都包括一个人910和一棵树920。

当使用自动聚焦设备500的用户查看树920时，自动聚焦设备500认为焦点和焦点平面位于树920中，并将清晰地显示树920的图像提供给用户。此外，自动聚焦设备500模糊地显示位于树902后面的人910以与清晰显示的树920形成对比，并提供该图像。

当使用自动聚焦设备500的用户查看人910时，自动聚焦设备500认为焦点和焦点平面位于人910中，并将清晰地显示人910的图像提供给用户。此时，尽管人910在树920的后面，但是自动聚焦设备500模糊地显示树920以与清晰显示的人910形成对比，并将该图像提供给用户。

图10A至图10C是示出将根据焦点位置而变化的图像提供给用户的自动聚焦设备（诸如图5中所示的自动聚焦设备）的示图。在图10A至图10C中，自动聚焦设备500用3D图像显示装置1030实施。

图10A显示3D图像显示装置1030将提供给用户1001的图像的原始图像。参照图10A，原始图像包括一个人1010和一棵树1020。

参照图10B，当用户查看人1010时，3D图像显示装置1030认为焦点和焦点平面位于人1010中。因此，3D图像显示装置1030将清晰地显示人1010的图像提供给用户1001。3D图像显示装置1030可模糊地显示位于人101的后面的树1020以与清晰地显示的人1010形成对比，并将该图像提供给用户。

与图10B相对比，当用户1001查看树1020时，3D显示装置1030认为焦点和焦点平面位于树1020中。因此，3D图像显示装置1030将清晰地显示的树1020的图像提供给用户1001。此时，尽管树1020在人1010的后面，但是3D图像显示装置1030模糊地显示人1010以与清晰地显示的树1020形成对比，并将该图像提供给用户1001。

如上所述，根据本公开的自动聚焦设备500计算用户1001所看的位置（即，焦点和焦点平面），而不管自动聚焦设备500与物体1010和1020之间的距离。根据本公开的自动聚焦设备500通过将清晰地显示主要具有焦点和焦点平面的物体的图像提供给用户1001来允许用户1001方便地观看所需图像，而不管自动聚焦设备500与物体1010和1020之间的距离如何。此外，即使用户1001改变焦点，自动聚焦设备500也实时地跟踪用户1001改变的焦点或焦点平面，以使得用户能够以所需的焦点观看图像。

图11是示出自动聚焦设备（诸如图5中所示的自动聚焦设备）中的拍摄眼球的超声图像的超声检查传感器的示例的示图。在图11中，自动聚焦设备500被实施为3D图像显示装置的形式。

当自动聚焦设备500用3D图像显示装置实现时，自动聚焦设备500还可包括用于将3D图像提供给用户的3D立体眼镜1110。3D立体眼镜1110中具有实时地执行用户的眼球的超声成像的超声检查传感器1120。

根据实施例，3D立体眼镜1110还可包括用于检测用户是否佩戴3D立体眼镜1110的传感器（未显示）。当用户佩戴3D立体眼镜1110时，附连到3D立体眼镜1110的超声检查传感器1120执行用户的眼球的超声成像，并将拍摄的超声图像发送到图像显示装置。3D图像显示装置通过使用从超声检查传感器1120接收的超声图像来设置或重置焦点。

根据本公开，提供根据用户的眼球中的变化自动地设置焦点的自动聚焦方法和用于该自动聚焦方法的设备。

可意识到本公开的实施例可用硬件、软件或它们的组合来实现。任何这样的软件可被存储在例如易失性或非易失性存储装置（诸如ROM、内存（诸如RAM）、存储芯片、存储器装置或存储IC、或可记录光学或磁性介质（诸如CD、DVD、磁盘或磁带）中，而不管它被擦除的能力或重新被记录的能力如何。还可意识到，包括在移动终端中的存储器是适合于存储包括被处理器装置执行、从而实现本公开的实施例的指令的程序的机器可读装置的一个示例。因此，本公开的实施例提供包括用于实现所附权利要求书的任何权利要求中要求保护的系统或方法的代码、以及用于存储这样的程序的机器可读装置。此外，该程序可通过任何介质（诸如经由有线或无线连接传送的通信信号）被电传递，并且本公开的实施例适当地包括其等同形式。

此外，自动聚焦设备或包括在聚焦系统中的至少一个装置可从无线地或通过有线与自动聚焦设备或装置连接的程序提供设备接收程序，并存储所接收的程序。程序提供设备可包括用于存储包含用于允许自动聚焦设备或包括在聚焦系统中的至少一个装置执行预设内容保护方法的指令的程序和该内容保护方法所需的信息的存储器、用于与便携式终端执行有线或无线通信的通信单元、以及用于根据自动聚焦设备或包括在聚焦系统中的至少一个装置的请求或自动地将相应程序发送到自动聚焦设备或包括在聚焦系统中的至少一个装置的控制器。

尽管已经用某些实施例描述了本公开，但是可向本领域技术人员建议各种改变和修改。意图是本公开包含落在所附权利要求书的范围内的这样的改变和修改。

Claims (15)

1.一种自动聚焦方法，包括：

使用传感器检测用户的眼球的晶状体的扁率的变化；

通过计算从用户的眼球到与用户的眼球所看的位置相应的焦点的距离来产生距离数据，其中，距离基于扁率的变化而被计算；和

基于距离数据确定包括焦点的焦点平面。

2.根据权利要求1所述的自动聚焦方法，其中，检测扁率的变化的步骤包括：

检测从眼球产生的肌电图信号，

其中，距离数据基于肌电图信号而被产生。

3.根据权利要求1所述的自动聚焦方法，其中，检测扁率的变化的步骤包括：

收集通过眼球的超声成像而产生的超声图像；

基于超声图像识别眼球的晶状体；和

通过识别晶状体的扁率产生扁率数据，

其中，距离数据基于扁率数据而被产生。

4.根据权利要求1所述的自动聚焦方法，还包括：

将包括焦点平面的图像提供给用户。

5.根据权利要求4所述的自动聚焦方法，其中，将包括焦点平面的图像提供给用户的步骤包括：

基于焦点平面和预设的景深对所述图像进行转换；和

将转换的图像提供给用户。

6.根据权利要求1所述的自动聚焦方法，其中，在产生距离数据之前，还包括：

接收用于自动聚焦的用户输入。

7.根据权利要求6所述的自动聚焦方法，其中，接收用户输入的步骤包括：

检测眼球靠近取景器。

8.根据权利要求6所述的自动聚焦方法，还包括：

确定自动聚焦方法是否是使用肌电图信号的方法，

其中，产生距离数据的步骤包括：当自动聚焦方法是使用肌电图信号的方法时，检测从眼球产生的肌电图信号，并基于肌电图信号产生距离数据。

9.根据权利要求8所述的自动聚焦方法，其中，当自动聚焦方法不是使用肌电图信号的方法时，产生距离数据的步骤包括：

通过眼球的超声成像来收集超声图像；

基于超声图像识别眼球中包括的晶状体；

通过识别晶状体的扁率来产生扁率数据；和

基于扁率数据产生距离数据。

10.一种自动聚焦设备，包括：

眼球测量单元，被构造为使用传感器检测在用户的眼球的晶状体中产生的扁率的变化；和

控制器，被构造为：

通过计算从用户的眼球到与用户的眼球所看的位置相应的焦点的距离来产生距离数据，其中，距离基于检测到的扁率的变化而被计算；和

基于距离数据确定包括焦点的焦点平面。

11.根据权利要求10所述的自动聚焦设备，其中，眼球测量单元包括被构造为检测从眼球产生的肌电图信号的肌电图传感器，并且控制器被构造为基于肌电图信号产生距离数据。

12.根据权利要求10所述的自动聚焦设备，其中，眼球测量单元包括被构造为执行眼球的超声成像并收集通过眼球的超声成像而产生的超声图像的超声检查传感器，并且控制器被构造为基于超声图像识别眼球的晶状体、通过识别晶状体的扁率产生扁率数据并基于扁率数据产生距离数据。

13.根据权利要求10所述的自动聚焦设备，还包括被构造为提供包括焦点平面的图像的显示单元。

14.根据权利要求13所述的自动聚焦设备，其中，控制器被构造为基于焦点平面和预设的景深对所述图像进行转换并控制显示单元将转换的图像提供给用户。

15.根据权利要求14所述的自动聚焦设备，其中，显示单元包括取景器，并且控制器被构造为确定用于自动聚焦的用户输入是当检测到眼球靠近取景器时的输入。