CN110520792B - 成像装置和隐形眼镜 - Google Patents

Abstract

提供了一种包括具有可控焦距的第一摄像机（101）的成像装置（100）。该成像装置可操作以检测成像装置的用户（110）意在使用第一摄像机来捕获物体（120）的图像，控制第一摄像机的焦距以采用目标焦长（f _c）以及捕获图像。基于用户的晶状体的测量的调节来导出目标焦长。此外，提供了包括眼睛调节检测器和通信模块的隐形眼镜。该隐形眼镜可操作以测量隐形眼镜附着到其的晶状体的调节，以及将信息传送到包括具有可控焦距的第一摄像机（101）的成像装置（100），所述信息与以下各项有关：晶状体的所测量的调节和/或对应于所测量的调节的晶状体的焦长（f _e）。通过基于晶状体的所测量的调节来调整第一摄像机的目标焦长，考虑了用户的期望焦长（f _c）。

Description

成像装置和隐形眼镜

技术领域

本发明涉及成像装置（imaging device）及其方法、隐形眼镜（contact lens）及其方法、对应的计算机程序和对应的计算机程序产品。

背景技术

虽然存在尺寸和成本的限制，但是随着每个新一代，配备有诸如移动电话、智能电话、平板电脑之类的移动计算装置的数字摄像机模块已经在稳步改进。鉴于所使用的前几代摄像机装备了定焦透镜（fixed-focus lens），多数现代移动计算装置的内置摄像机配备有自动对焦（autofocus）和/或测距（range-finding）技术，这顾及了以固定数量的像素改进的图像质量。

自动对焦解决方案通常分析摄像机的图像传感器上的入射光以确定正确的焦距。这例如可以通过相位检测或对比度测量、或者通过改变摄像机设置以找到最佳焦距来实现。检测不到关于图像的哪个部分是用户感兴趣的并应对焦的直接信息。相反，基于图像本身内包含的信息以及可选地来自深度传感器的信息来确定正确的焦距。

基于注视跟踪（gaze tracking）的解决方案能够通过分析用户的注视方向来检测用户正在向何处看，并利用测距仪（rangefinder）来测量与放置在用户正在注视的位置的一个或多个物体的距离。注视跟踪解决方案通常是复杂的，要求高精确度的眼睛跟踪器（eye-tracker）来推断眼睛的方向，并且难以在移动计算装置中实现。

以固定数量的像素提高图像质量的另一种解决方案是使用具有例如针对变焦（zoom）的不同性质的两个透镜来获得两个单独的图像（双透镜）。然后，可以将这两个图像组合以创建具有增加的细节、景深等的最终图像。

诸如谷歌眼镜（Google Glass）之类的增强现实（AR）眼镜的开发可能提高人们捕获图像的速度和简易性。Snapchat最近已经发布了一款名为“Spectacles”的产品，其可以用于通过使用内置摄像机来轻松获得模拟用户的自然视角的素材。

发明内容

本发明的目的是提供对上述技术和现有技术的改进的备选方案。

更具体地，本发明的目的是提供用于成像装置的改进的自动对焦解决方案。

本发明的这些和其他目的借助于独立权利要求所定义的本发明的不同方面来实现。本发明的实施例的特征在于从属权利要求。

根据本发明的第一方面，提供了一种成像装置。成像装置可以是例如数字摄像机或移动计算装置，诸如移动电话、智能电话、移动终端、平板电脑、AR耳机、头戴式显示器（Head-Mounted Display，HMD）、可穿戴装置、智能手表、具有内置摄像机的眼镜等。成像装置包括具有可控焦距的第一摄像机。所述成像装置可操作以：检测成像装置的用户意在使用第一摄像机来捕获物体的图像、控制第一摄像机的焦距以采用目标焦长（focallength）、以及捕获图像。基于用户的晶状体（eye lens）的测量的调节（accommodation）来导出目标焦长。

根据本发明的第二方面，提供了一种隐形眼镜。所述隐形眼镜包括眼睛调节检测器和通信模块。隐形眼镜可操作以测量隐形眼镜附着到其的晶状体的调节，以及将信息传送到成像装置，其包括具有可控焦距的第一摄像机。所传送的信息与以下各项中的至少一项有关：晶状体的测量的调节、对应于所测量的调节的晶状体的焦长、以及第一摄像机的目标焦长。

根据本发明的第三方面，提供了一种成像装置的方法。所述成像装置包括具有可控焦距的第一摄像机。所述方法包括：检测成像装置的用户意在使用第一摄像机来捕获物体的图像，控制第一摄像机的焦距以采用目标焦长以及捕获图像。基于用户的晶状体的测量的调节来导出目标焦长。

根据本发明的第四方面，提供了一种隐形眼镜的方法。所述隐形眼镜包括眼睛调节检测器和通信模块。所述方法包括：测量隐形眼镜附着到其的晶状体的调节，以及将信息传送到成像装置，该成像装置包括具有可控焦距的第一摄像机。所传送的信息与以下各项中的至少一项有关：晶状体的测量的调节、对应于所测量的调节的晶状体的焦长、以及第一摄像机的目标焦长。

根据本发明的第五方面，提供了一种计算机程序。该计算机程序包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于：当计算机可执行指令在装置中包括的处理单元上执行时，使装置执行根据本发明的第三或第四方面的实施例的方法。

根据本发明的第六方面，提供了一种计算机程序产品。该计算机程序产品包括计算机可读存储介质，其具有其中体现的根据本发明的第五方面的计算机程序。

本发明利用如下所述的理解，即：可以基于摄像装置的用户的测量的眼睛调节来通过调整成像装置的焦距，例如，通过调整成像装置中包括的摄像机的焦距，实现用于成像装置的改进的自动对焦解决方案，所述成像装置诸如，例如：数字摄像机、智能电话、具有内置摄像机的眼镜、AR耳机、HMD、和其它移动计算装置。测量的眼睛调节反映了晶状体的当前焦长，并且因此反映了与用户正在注视的物体的距离。

一般来说，调节是使光学仪器的焦距适应于要观察的物体的过程，焦距也称为焦距距离（focus distance）或焦长。人眼晶状体是柔性的，并且它的曲率由睫状肌通过小带（zonule）来控制。眼睛调节指的是改变晶状体的曲率从而允许人将眼睛聚焦在处于与它不同的距离的物体上的过程。在短焦距距离处，睫状肌收缩，小带纤维松动，并且晶状体变厚，从而导致更圆的形状，并因此具有高屈光力。改变到处于更大距离的物体的焦距需要放松晶状体，并因此增加焦距距离。

具有可控焦距的摄像机可以例如利用包括一个或多个透镜的光学器件，所述一个或多个透镜相对彼此和/或相对于摄像机的图像传感器可控地可调整。

本发明的实施例的有利之处在于，可以调整成像装置的焦长，或者更确切地说，调整成像装置中包括的摄像机的焦长，以便与成像装置的用户的晶状体的当前焦长相称。这使得成像装置的用户能够仅通过注视期望的物体，利用适当的焦长设置来捕获期望物体的图像，期望物体诸如是人、动物、植物、建筑物或任何其他物理物体。当晶状体已经调节到对应于到期望物体的距离的焦长时，基于晶状体的测量的调节来调整成像装置中包括的摄像机的焦长。这使得能够捕获图像，这考虑到用户的期望焦距。

根据本发明的第一方面的实施例，成像装置还可操作以接收与以下各项中的至少一项有关的信息：晶状体的测量的调节、对应于测量的调节的晶状体的焦长、以及第一摄像机的目标焦长。所接收的信息可以例如被包括在消息中或在信号中被编码，并且可以经由成像装置中包括的通信模块来接收。优选地，从根据本发明的第二方面的隐形眼镜的实施例接收该信息。可选地，如果所接收的信息与晶状体的测量的调节和/或对应于测量的调节的晶状体的焦长有关，则从所接收的信息中导出第一摄像机的目标焦长。这可以例如通过使用查找表、数学函数或一组参数来实现。

根据本发明的第一方面的另一个实施例，成像装置还可操作以测量晶状体的调节，并基于晶状体的所测量的调节来导出第一摄像机的目标焦长。例如，成像装置还可以包括：光源，被配置成发射结构光（structured light），优选地是红外（IR）光；以及第二摄像机，被配置成捕获眼睛的眼底（fundus）的图像。成像装置可操作以通过：通过对所捕获的图像进行图像处理来标识结构光通过眼底的反射，并将所标识的反射的结构与所发射的结构光的结构比较，来测量晶状体的调节。例如，结构光可由两对平行的光带组成，这两对平行的光带分别是一个水平对和一个垂直对，其中，每对的两个带之间的相应距离是眼睛调节的度量。

根据本发明的第一方面的实施例，成像装置可操作以通过以下任一项或组合来检测用户意在捕获物体的图像：接收来自用户的指令；检测定时器已经到期（例如自拍定时器（self-timer））；检测晶状体的调节大体稳定，即，用户的眼睛已经停止切换注视；以及检测用户的注视大体稳定。例如，指令可以是口头指令、用户按压按钮、用户用手或其他身体部位执行动作或眼睛动作（eye gesture）。

根据本发明的第二方面的实施例，眼睛调节检测器包括一对或多对电极，所述一对或多对电极被布置成测量眼睛的睫状肌的电阻抗。隐形眼镜可操作以通过测量眼睛的睫状肌的电阻抗来测量晶状体的调节。该实施例基于阻抗描计法（impedance cyclography），其是用于通过测量电阻抗来确定眼睛调节的方法。可选地，隐形眼镜可以可操作以从晶状体的测量的调节中导出晶状体的焦长和/或第一摄像机的目标焦长。

根据本发明的第二方面的另一个实施例，眼睛调节检测器包括一个或多个形状传感器（shape sensor），所述一个或多个形状传感器被布置成测量晶状体的曲率的变化。隐形眼镜可操作以通过测量晶状体的曲率的变化来测量晶状体的调节。可选地，隐形眼镜可以可操作以从晶状体的所测量的调节中导出晶状体的焦长和/或第一摄像机的目标焦长。

虽然已经在某些情况下参考本发明的第一和第二方面的实施例描述了本发明的优点，但是对应的推论（reasoning）适用于本发明的其他方面的实施例。

本发明的另外的目的、特征及其优点，将在研究下面的详细公开、附图和所附权利要求时变得显而易见。本领域技术人员会认识到，可以将本发明的不同特征组合以创建除了下文中描述的实施例之外的实施例。

附图说明

参考附图，通过本发明的实施例的以下说明性和非限制性详细描述，将更好地理解本发明的上述以及附加目的、特征和优点，其中：

图1 示出根据本发明的实施例的成像装置。

图2 示出根据本发明的另一个实施例的成像装置。

图3 示出根据本发明的实施例的隐形眼镜。

图4 示出根据本发明的实施例确定晶状体的调节。

图5示出成像装置中包括的处理部件的实施例。

图6示出成像装置中包括的处理部件的另一个实施例。

图7示出根据本发明的实施例的成像装置的方法。

图8示出根据本发明的实施例的隐形眼镜的方法。

所有附图都是示意性的，不一定按比例绘制，并且通常仅示出为了阐明本发明所必需的部件，其中可以省略或只是建议其他部分。

具体实施方式

现在，将在下文中参考附图更全面地描述本发明，附图中示出了本发明的某些实施例。然而，本发明可以用许多不同的形式体现，并且不应该被解释为限于本文阐述的实施例。相反，这些实施例作为示例来提供使得本公开将是透彻和完整的，并且会向本领域技术人员全面传达本发明的范围。

在图1中，成像装置的实施例100被示为移动电话或智能电话，包括第一摄像机101、处理部件103、可选的通信模块104和可选的显示器105，例如触摸屏。第一摄像机101在图1中被示为后置摄像机（rear-facing camera），即，成像装置100 的背面上提供的并且被布置用于捕获诸如人120 之类的物体的图像的摄像机。第一摄像机101可以例如属于通常与现今的智能电话和平板电脑一起提供的类型。特别地，例如通过利用包括一个或多个透镜的光学器件，第一摄像机101配备有可控焦距，所述一个或多个透镜相对彼此和/或相对于第一摄像机101的图像传感器可控地可调整。

在图1中，成像装置100被示为由用户110持有以便捕获物体120 的图像，即，第一摄像机101 的视野方向132指向物体120，其中第一摄像机101和物体120之间的距离被表示为f _c。距离f _c表示第一摄像机101的目标焦长，即，如下所述的焦长：第一摄像机101的光学器件要被调整为该焦长以便利用最佳焦距来捕获物体120 的图像。

在图2中，成像装置的备选实施例200被示为眼镜，其也称为眼镜目镜（eyeglasses）或双孔眼镜（spectacles）。作为眼镜的备选方案，成像装置还可以体现为通常配备有一个或多个显示器的AR耳机或HMD 。成像装置200类似于图1 中所示的成像装置100 ，并且包括第一摄像机101、处理部件103和可选的通信模块104。第一摄像机101在图1中被示为面向与佩戴眼镜200的用户110大体相同的方向，并且被布置用于捕获诸如人120 之类的物体的图像。第一摄像机101可以例如属于通常配备有现今的智能电话和平板电脑的类型。特别地，例如通过利用包括一个或多个透镜的光学器件，第一摄像机101配备有可控焦距，所述一个或多个透镜相对彼此和/或相对于第一摄像机101的图像传感器可控地可调整。

进一步参考图1 和图2，成像装置100 和200（在下文中被称为成像装置100/200）可操作以：检测用户110 意在使用第一摄像机101 来捕获物体120 的图像，控制第一摄像机101 的焦距以采用目标焦长f _c以及捕获图像。基于用户110 的眼睛111的测量的晶状体调节来导出目标焦长f _c。为此，本发明的实施例依赖于测量的晶状体调节或从其中导出的度量，诸如晶状体的当前焦长f _e，以设置第一摄像机101 的目标焦长f _c。目标焦长对应于第一摄像机101的焦长的设置，其得出物体120的最佳聚焦的图像。本发明的实施例基于下述理解：用户110正在注视他或她意在捕获的图像中的物体，诸如图1和图2中所示的人120 ，其中示出了眼睛111的注视方向131。

有利的是，通过将第一摄像机101的目标焦长f _c调整为与晶状体的当前焦长f _e相称的焦长，成像装置100/200的用户110可以仅通过注视物体120 将第一摄像机101 的焦距设置成与晶状体的当前焦长f _e相称来捕获物体120的图像。

存在检测用户110意在捕获物体120的图像的不同方式。例如，成像装置100/200可以可操作以从用户110接收指令。这在用户110已将他/她的注视固定在物体120上之后，可以例如是由用户110发出的并由成像装置100/200中包括的（图1和2中没有示出的）麦克风接收的口头指令，或者是用户110按压成像装置100/200 上的按钮，例如，在成像装置100中包括的触摸屏105 上显示的虚拟按钮。备选地，从用户110接收的指令可以是由用户110执行的眼睛动作，例如，眨眼两次。可以通过利用成像装置100 的正面上提供的第二前置摄像机102 ，即，在保持成像装置100捕获物体120 的图像的同时面向用户110 ，检测这样的眼睛动作，如图1中所示。备选地，眼睛动作可以通过利用成像装置200中包括的（图2中没有示出的）第二摄像机来检测，该第二摄像机被布置以便捕获用户110的一个或多个眼睛的图像。

备选地，成像装置100/200可以可操作以检测定时器已经到期。自拍定时器的摄像机和摄影领域是众所周知的，并且可以被设置成允许用户110在图像被捕获之前注视物体120并让他/她的晶状体进行调节的值。

作为另外的备选方案，成像装置100/200可以可操作以通过检测到眼睛111的晶状体的调节大体稳定，即，用户110已经停止切换注视，检测用户110意在捕获物体120 的图像。这可以例如通过如下步骤来实现：监测随时间推移的测量的晶状体调节，以及如果所测量的眼睛调节的变化在固定时间段（例如，半秒或一秒）期间低于某一阈值时，则确定晶状体的调节大体稳定。阈值可以例如被设置成1％与10％之间的值。可以由用户110、由成像装置100/200的制造商或者由成像装置100/200中包括的处理部件103执行的照片应用等等的提供商来配置所述阈值。

作为又一另外的备选方案，成像装置100/200可以可操作以通过检测到用户110的注视大体稳定，即，通过检测到注视方向131随时间推移的变化在固定时间段（例如，半秒或一秒）期间低于某一阈值来检测用户110意在捕获物体120 的图像。阈值可以例如被设置成1％与10％之间的值。可以由用户110、由成像装置100/200的制造商或者由成像装置100/200中包括的处理部件103执行的照片应用等等的提供商来配置所述阈值。用户100 的注视方向可以例如通过利用成像装置100 的前置摄像机102 或成像装置200中包括的第二摄像机来监测。更具体地，通过分析捕获用户110的一个或多个眼睛的图像的序列，注视方向131可以通过跟踪角膜反射（corneal reflection）（第一浦肯野图像（Purkinje image））和瞳孔随时间推移的中心来确定。

还应当理解，成像装置100/200 可以可操作以基于上述备选方案的任何组合来检测用户110意在捕获物体120 的图像。例如，成像装置100/200 可以可操作以响应于接收到用户指令而开启具有例如一秒的持续时间的自拍定时器，以及在自拍定时器已经到期时捕获图像。以这种方式，用户110可以通过例如按压按钮并且然后在测量了眼睛111 的晶状体调节并捕获到图像之前注视物体120来发起图像的捕获。

成像装置100/200 可以可操作以基于晶状体的调节来控制第一摄像机101的焦距以采用目标焦长f _c，晶状体的调节由单独的装置来测量，所述单独的装置例如是根据本发明的第二方面的隐形眼镜的实施例300 ，其在下面参考图3 进一步详细描述。备选地，成像装置100/200可以可操作以基于与由隐形眼镜所确定的、晶状体的当前焦长f _e （也称为焦距距离）有关的信息来控制第一摄像机101 的焦距以采用目标焦长f _c，所述隐形眼镜包括如WO 2015/191240 A1中所公开的电容传感器。

更具体地，成像装置100/200可以包括通信模块104 ，其可操作以通过无线局域网（WLAN）/Wi-Fi网络、蓝牙、ZigBee或任何其他短距离通信技术来实现无线通信。备选地或另外地，通信模块104还可以可操作以基于诸如全球移动通信系统（GSM）、通用移动电信系统（UMTS）、长期演进（LTE）或例如下一代（NG）和新空口（NR）的任何5G 标准之类的蜂窝电信技术来实现与无线电接入网络（RAN）的无线通信。作为又一另外的备选方案，通信模块104可以可操作以使用例如可见编码光（VLC）或IR光之类的光来实现无线通信。

成像装置100/200还可操作以经由通信模块104来接收与测量的晶状体调节、对应于所测量的晶状体调节的焦长f _e 、或第一摄像机101的目标焦长f _c有关的信息。该信息可以例如被包括在消息中，例如作为包含在约束应用协议（CoAP ）或超文本传输协议（HTTP）消息中的信息元素，或者使用幅度、频率或相位调制在信号中被编码。该信息可以从能够测量晶状体的眼睛调节的任何其他装置接收，特别是从附着到眼睛111的隐形眼镜300（见图3）接收。

有关测量的晶状体调节的信息可以例如包括表示测量的晶状体调节的值，其通常以光功率的单位来表示，即，以屈光度或m^-1 来表示。测量的眼睛调节可以用绝对值表示或者表示为测量的眼睛调节分别与远点（其特征在于没有眼睛调节，即，松弛的睫状肌）或近点（其特征在于最大调节）之间的差。备选地，可接收有关例如以长度（即，米（m））为单位的晶状体的焦长f _e的信息。还会理解，备选地，有关测量的晶状体调节的信息可以包括从测量的晶状体调节或对应的焦长f _e 导出的任何度量。例如，所接收的信息可以包括第一摄像机101的目标焦长f _c，从而说明晶状体的焦长f _e 与第一摄像机101的焦长f _c当聚焦在同一物体120上时的差。焦长差可以通过眼睛111和第一摄像机101之间的估计距离来近似。

进一步可选地，成像装置100/200 可以可操作以从所接收的信息中导出第一摄像机101的目标焦长f _c，其特别是从与晶状体的测量的调节或者对应于测量的调节的晶状体的焦长f _e 有关的信息中导出的。例如，这可以通过利用由成像装置100/200 维持的查找表来实现，所述查找表存储目标焦长f _c的值以及测量的晶状体调节的对应值。查找表可以例如通过使用校准过程（calibration procedure）来填充，如下面进一步描述的那样。备选地，可以利用数学函数，基于该数学函数，可以针对测量的晶状体调节的值计算目标焦长f _c。例如，人眼的调节可以作为厚透镜问题来建模。如果使用了校准过程，则可以利用最佳表示晶状体的焦长f _e和眼睛调节之间的观测关系的数学函数并且该数学函数可拟合到测量值。随后，可以使用该数学函数及其拟合参数来针对晶状体调节的测量值计算晶状体的焦长f _e。如果接收到晶状体的焦长f _e ，则可以通过添加说明晶状体的焦长f _e 与第一摄像机101的焦长f _c当聚焦在同一物体120上时的差的值，计算第一摄像机101 的目标焦长f _c 。焦长差可以通过眼睛111和第一摄像机101之间的估计距离来近似。

在下文中，参考图3 来描述根据本发明的第二方面的隐形眼镜300 的实施例。如果隐形眼镜300（在图3中的侧视图中示出）由用户110佩戴，即，附着到用户110的眼睛111，则隐形眼镜300 的实施例可用于测量用户110 的晶状体的调节。在图3中的顶视图中示出并且在下文中描述隐形眼镜300的两个不同的实施例310和320。

隐形眼镜310和320 （在下文中被称为隐形眼镜310/320）分别包括眼睛调节检测器313 和323以及通信模块314，并且可操作以测量隐形眼镜310/320附着到其的晶状体的调节并传送有关以下各项的信息：测量的晶状体调节、对应于所测量的调节的晶状体的焦长f _e 、以及第一摄像机的目标焦长f _c 。该信息被传送到包括具有可控焦距的第一摄像机的成像装置，诸如前文所描述的成像装置100/200 。所传送的信息可以例如被包括在消息中，例如，作为包含在CoAP 或HTTP消息中的信息元素，或者使用幅度、频率或相位调制在信号中被编码。

隐形眼镜300的第一实施例310可以基于形状传感器。更具体地，眼睛调节检测器313包括一个或多个形状传感器311和312，这些形状传感器被布置成测量隐形眼镜310附着到其的晶状体的曲率的变化。例如，如图3 中所示，可以提供第一对形状传感器311以测量沿第一方向的曲率变化，并且可以提供第二对形状传感器312以测量沿着第二方向的曲率变化，第二方向大体垂直于第一方向。由此，提高了所测量的曲率变化的精度。在图3中，使用平行的条形形状传感器对311/312 ，它们在附着到用户110 的眼睛时，脱离晶状体的光轴（其被认为大体与隐形眼镜310 的中心重合）来放置，以免使视觉模糊。如果形状传感器311和312由非透明材料制成，则这是特别有利的。形状传感器311和312可以例如基于压电材料、聚合物电子器件或微机电系统（MEMS）技术。隐形眼镜310可操作以通过使用眼睛调节检测器313 测量晶状体的曲率变化来确定晶状体的调节。可选地，隐形眼镜310可进一步可操作以从所测量的晶状体调节中导出晶状体的焦长f _e 或第一摄像机的目标焦长f _c 。

进一步参考图3，隐形眼镜300 的第二实施例320 基于阻抗描计法，这是一种用于测量眼睛调节的技术（“Impedance Cyclography——A New Method for AccommodationRecording”，G. Swegmark和T. Olsson、Acta Ophtalmologica，第46卷，946-968页，1968年） 。更具体地，眼睛调节检测器323包括一对或多对电极321和322 ，这些电极被布置成测量眼睛111的睫状肌的电阻抗。虽然一对电极足以测量电阻抗，但是图3 中所示的四电极配置有利地消除了接触阻抗。电极321和322可以例如由铂或任何其他适当的导电材料制成。隐形眼镜320可操作以通过使用眼睛调节检测器323测量睫状肌的电阻抗来测量晶状体的调节。可选地，隐形眼镜320可进一步可操作以从所测量的晶状体调节中导出晶状体的焦长f _e 或第一摄像机的目标焦长f _c 。

眼睛调节模块313和323和通信模块314 以及任何附加模块可以由任何类型的电子电路实现，电子电路例如：模拟电子电路、数字电子电路、聚合物电子器件、以及执行适当的计算机程序（即，软件）的处理部件中的任何一个或其组合。也会理解，操作隐形眼镜310/320的实施例或充电隐形眼镜310/320 中包括的电池所需的电力可以例如从光（参见例如，US 9158133 B1）或借助于无线感应充电来收集。

作为对于从诸如隐形眼镜300之类的单独装置接收与用户110 的测量的晶状体调节有关的信息的备选方案，成像装置100/200 可以备选地可操作以测量晶状体的调节，并且基于所测量的晶状体调节来导出第一摄像机101的目标焦长f _c 。这可以例如通过使用从眼睛111的眼底反射的结构光来实现（“Dynamic Measurement of Accommodation andPupil Size Using the Portable Grand Seiko FR-5000 Autorefractor”，作者：J.S.Wolffsohn、K.Ukai 和B.Gilmartin ，Optometry and Vision Science，第83 卷，第306-310 页，American Academy of Optometry，2006年），如下面参考图4来描述的那样。眼睛的眼底是与晶状体相对的眼睛的内表面，并且除了其他部分之外还包括视网膜。

参考图2 中所示的成像装置200 来描述依赖于结构光的成像装置的实施例，该成像装置200 采取由用户110 佩戴的眼镜的形式，但是备选地，可以由图1中所示类型的手持成像装置体现，手持成像装置诸如是移动电话或智能电话。

参考图4，成像装置200还可以包括：光源401，被配置成沿着光轴133发射结构光，优选地是IR光；以及第二摄像机402，被配置成捕获眼睛111的眼底的图像。如图4 中所示，两个光学元件403和404作为分束器操作，分束器诸如是立方体，它是由粘在一起的两个玻璃三棱镜或半透明反射镜制成的，被用于将所发射的结构光从光源401引导到眼睛111而不使视野方向131模糊，以及用于使第二摄像机402能够捕获通过眼睛111 的眼底的反射的图像。会理解的是，图4中所示的光系统400是用于布置光源401和第二摄像机402的仅一个示例，并且成像装置的实施例可以基于本领域中已知的备选布置。为简单起见，已经在图4中夸大了光源401、第二摄像机402和光学元件403和404 的大小，并且已经省略了用于将元件401-404 附着到眼镜200的结构部件。

进一步参考图4，眼睛111 的眼底410的示意性前视图示出了由光源401发射的结构光从眼底410 的反射411和412。对于图4 中所示的示例，所发射的结构光由两对平行光带组成，这两对平行光带分别是一个垂直对411和一个水平对412。每对的两个带之间的距离，即，对于垂直对411的d _v 和对于水平对412的d _h 分别是晶状体的屈光力的度量，并且与晶状体的调节相关（“Dynamic Measurement of Accommodation and Pupil Size Usingthe Portable Grand Seiko FR-5000 Autorefractor”，作者：J.S.Wolffsohn、K.Ukai 和B.Gilmartin ，Optometry and Vision Science，第83 卷，第306-310 页，AmericanAcademy of Optometry，2006年）。虽然本发明的实施例可以备选地依赖于单对带411或412，但是利用彼此大体正交的两对带允许以更高的精度测量眼睛调节。

为此，包括光源401和第二摄像机402的成像装置的实施例200还可操作以通过对由第二摄像机402捕获的图像进行图像处理来标识结构光通过眼底的反射411和412，以及将所标识的反射411和412的结构与所发射的结构光的结构比较。如图4中所示，将所识别的反射411和412的结构与所发射的结构光的结构比较可以例如包括测量距离d _v 和d _h 中的至少一个并将（一个或多个）测量的距离与分别由光源401发射的垂直带和/或水平带的已知间距（separation）比较。基于该比较，可确定晶状体的屈光力并因此确定晶状体的调节。备选地，可以通过使用透镜公式（lens formula）或基于从校准过程获得的信息来导出晶状体的曲率。作为又一另外的备选方案，可以基于从校准过程获得的信息来导出晶状体的焦长f _e。

本发明的实施例可以依赖于校准过程，其用于建立用户110的晶状体的测量的眼睛调节和对应于测量的眼睛调节的晶状体的当前焦长f _e 之间的关系 ，测量的眼睛调节可以例如通过利用形状传感器、阻抗描计法、或结构光来测量。例如，成像装置100/200的实施例在校准阶段期间，当用户110 正在注视处于已知距离的物体120时，可以可操作以测量眼睛调节，或者接收与测量的晶状体调节和/或对应于测量的调节的晶状体的焦长有关的信息（测量的调节对应于所调节的晶状体的焦长f _e）。成像装置100/200还可操作以存储与用户110 的眼睛调节和已知距离有关的信息。优选地，针对多个不同距离，即，多个眼睛调节和对应的焦长f _e，测量用户的眼睛调节或接收信息。这可以例如通过指示用户注视位于距用户不同的已知距离的不同物体来实现。成像装置的实施例还可操作以存储测量的眼睛调节和对应的已知距离以供后续使用。测量的眼睛调节和对应的已知距离可以例如以关联性方式存储在列表或数据库中。备选地，可以将描述晶状体的调节与其焦长之间的关系的等式拟合到多对值，每对包括测量的眼睛调节和已知距离，以便导出用于定义等式的一组参数。

随后，在正常使用期间，可以基于测量的眼睛调节，通过在列表或数据库中查找焦长，或者通过使用拟合后的等式计算焦长，导出晶状体的焦长f _e 。所获得的晶状体焦长f _e 可以直接用作第一摄像机101的目标焦长f _c ，由此忽略f _e 和f _c之间的距离差。备选地，可以校正所获得的晶状体焦长f _e 以说明该差异，这例如通过添加说明晶状体的焦长f _e 与第一摄像机101的焦长f _c当聚焦在同一物体120上时的差的值来进行。焦长的差异可以通过眼睛111和第一摄像机101 之间的估计距离来近似。

在校准过程期间，测量的眼睛调节可以例如以屈光度为单位被存储或用于拟合。备选地，成像装置的实施例不使用测量的眼睛调节，而是可以利用测量的晶状体曲率、测量的睫状肌电阻抗，或者从眼底反射的结构光的测量，例如，d _v 和d _h 中的一个或两个 。

在下文中，参考图5和图6来描述诸如成像装置100和200之类的成像装置的实施例中包括的处理部件103的实施例。

图5中示出处理部件103的第一实施例的500。处理部件500包括诸如通用处理器之类的处理单元502以及计算机可读存储介质503，诸如随机存取存储器（RAM）、闪速存储器等。此外，处理部件500包括一个或多个接口501（图5中的“I/O”），其用于控制和/或从成像装置100/200中包括的其他组件接收信息，其他组件诸如第一摄像机101、第二摄像机102、通信模块104和显示器105。存储器503包含计算机可执行指令504，即，计算机程序或软件，当计算机可执行指令504在处理单元502 上执行时，所述指令使成像装置100/200 变为可操作以根据如本文所描述的本发明的实施例执行。

图6中示出处理部件103 的备选实施例600。类似于处理部件500，处理部件600包括一个或多个接口601（图6中的“I/O”），用于控制和/或从成像装置100/200中包括的其他组件接收信息，其他组件诸如第一摄像机101、第二摄像机102、通信模块104和显示器105。处理部件600还包括用户接口模块602、眼睛调节模块603、以及摄像机模块604，它们被配置成使成像装置100/200 根据如本文所描述的本发明的实施例执行。

特别地，用户接口模块602被配置成检测成像装置100/200的用户意在使用第一摄像机101 来捕获物体的图像。摄像机模块604被配置成控制第一摄像机101 的焦距以采用目标焦长并捕获图像，所述目标焦长基于用户的晶状体的测量的调节来导出。从眼睛调节模块603 获取目标焦长。

例如，用户接口模块602可以被配置成通过以下任一项或组合来检测用户意在捕获物体的图像：接收来自用户的指令、检测定时器已经到期、检测晶状体的调节大体稳定、以及检测用户的注视大体稳定。

眼睛调节模块603可以被配置成接收与以下各项中的至少一项有关的信息：晶状体的测量的调节、对应于测量的调节的晶状体的焦长、以及第一摄像机101的目标焦长。该信息经由通信模块104来接收。可选地，如果所接收的信息与测量的晶状体调节和/或对应于测量的调节的晶状体的焦长有关，则眼睛调节模块603可以被配置成从所接收的信息中导出第一摄像机101 的目标焦长。

备选地，眼睛调节模块603还可以被配置成测量晶状体的调节，以及基于测量的晶状体调节来导出第一摄像机101 的目标焦长。例如，如果成像装置100/200包括被配置成发射结构光的光源401 以及被配置成捕获眼睛的眼底的图像的第二摄像机402，则眼睛调节模块603可以被配置成通过对所捕获的图像进行图像处理来标识结构光通过眼底的反射，并将所标识的反射的结构与所发射的结构光的结构比较。

接口501和601和模块602-604 以及处理部件600中包括的任何附加模块可以由任何类型的电子电路实现，电子电路例如：模拟电子电路、数字电子电路、以及执行适当的计算机程序（即，软件）的处理部件中的任何一个或其组合。

在下文中，参考图7来描述成像装置的方法的实施例700。成像装置包括具有可控焦距的第一摄像机。方法700的实施例可以例如通过以下各项来执行：移动电话、智能电话、移动终端、平板电脑、AR耳机、HMD、可穿戴装置、智能手表，具有内置摄像机的眼镜等等。

方法700 包括检测701成像装置的用户意在使用第一摄像机来捕获物体的图像，控制705 第一摄像机的焦距以采用目标焦长并捕获706图像，所述目标焦长基于用户的晶状体的测量的调节来导出。

例如，检测701用户意在捕获物体的图像可以包括以下任一项或组合：接收来自用户的指令、检测定时器已经到期、检测晶状体的调节大体稳定、以及检测用户的注视大体稳定。

方法700还可以包括从眼睛调节检测器接收702有关以下各项中的至少一项的信息：晶状体的测量的调节、对应于测量的调节的晶状体的焦长、以及第一摄像机101的目标焦长。可选地，如果所接收的信息与测量的晶状体调节和/或对应于测量的调节的晶状体的焦长有关，则方法700还可以包括从所接收的信息中导出704第一摄像机的目标焦长。

备选地，方法700还可以包括测量703 晶状体的调节，并且基于所测量的晶状体调节导出704第一摄像机的目标焦长。例如，测量703 晶状体的调节可以包括：从成像装置中包括的光源发射结构光，使用成像装置中包括的第二摄像机来捕获眼睛的眼底的图像，通过对所捕获的图像进行图像处理来标识结构光通过眼底的反射，以及将所标识的反射的结构与所发射的结构光的结构比较。

会理解的是，方法700可以包括根据贯穿本公开所描述的内容的附加或修改的步骤。方法700的实施例可以实现为软件，诸如计算机程序504，其要由成像装置中包括的处理单元执行，由此，成像装置变为可操作以根据本文描述的本发明的实施例执行。

在下文中，参考图8 来描述隐形眼镜的方法的实施例800。隐形眼镜包括眼睛调节检测器和通信模块。

方法800包括测量801 隐形眼镜附着到其的晶状体的调节，以及将信息传送803到包括具有可控焦距的第一摄像机的成像装置，所述信息与以下各项中的至少一项有关：测量的晶状体调节、对应于测量的调节的晶状体的焦长、以及第一摄像机的目标焦长。

例如，测量801 隐形眼镜附着到其的晶状体的调节可以包括：使用眼睛调节检测器中包括的两个或更多个电极来测量眼睛的睫状肌的电阻抗。备选地，测量801 隐形眼镜附着到其的晶状体的调节可以包括：使用眼睛调节检测器中包括的一个或多个形状传感器来测量晶状体的曲率的变化。

可选地，方法800还可包括从晶状体的测量的调节中导出802晶状体的焦长和第一摄像机的目标焦长中的至少一个。

会理解的是，方法800可以包括根据贯穿本公开所描述的内容的附加或修改的步骤。方法800的实施例可以实现为软件，诸如计算机程序，其要由隐形眼镜中包括的处理单元执行，由此，隐形眼镜变为可操作以根据本文描述的本发明的实施例执行。

本领域技术人员认识到，本发明决不限于上述实施例。相反，在所附权利要求的范围内许多修改和变化是可能的。

Claims (12)

1.一种成像装置（100；200），包括：

具有可控焦距的第一摄像机（101），

所述成像装置可操作以：

通过检测晶状体的调节大体稳定，来检测所述成像装置的用户（110）意在使用所述第一摄像机来捕获物体（120）的图像，

响应于检测到所述用户（110）意在捕获所述物体（120）的图像，控制所述第一摄像机的所述焦距以采用目标焦长（f _c），所述目标焦长（f _c）基于所述用户的所述晶状体的测量的调节来导出，以及

捕获所述图像。

2.如权利要求1所述的成像装置，还包括通信模块（104），所述成像装置还可操作以经由所述通信模块来接收与以下各项中的至少一项有关的信息：所述晶状体的所述测量的调节、对应于所述测量的调节的所述晶状体的焦长（f _e）、以及所述第一摄像机的所述目标焦长。

3.如权利要求2所述的成像装置，其中，所接收的信息与以下各项中的至少一项有关：所述晶状体的所述测量的调节以及对应于所述测量的调节的所述晶状体的焦长，所述成像装置还可操作以从所接收的信息中导出所述第一摄像机的所述目标焦长。

4.如权利要求1所述的成像装置，还可操作以：

测量所述晶状体的所述调节，以及

基于所述晶状体的所测量的调节来导出所述第一摄像机的所述目标焦长。

5.如权利要求4所述的成像装置，还包括：

光源（401），被配置成发射结构光；以及

第二摄像机（402），被配置成捕获眼睛（111）的眼底（410）的图像，所述成像装置可操作以通过以下步骤来测量所述晶状体的所述调节：

通过对所捕获的图像进行图像处理来标识所述结构光通过所述眼底的反射（411、412），以及

将所标识的反射的结构（d _h、d _v）与所发射的结构光的结构比较。

6.一种成像装置的方法（700），所述成像装置包括具有可控焦距的第一摄像机，所述方法包括：

检测（701）所述成像装置的用户意在使用所述第一摄像机来捕获物体的图像，其中检测（701）所述用户意在捕获物体的图像包括检测晶状体的调节大体稳定，

响应于检测到所述用户意在捕获所述物体的图像，控制（705）所述第一摄像机的所述焦距以采用目标焦长，所述目标焦长基于所述用户的所述晶状体的测量的调节来导出，以及

捕获（706）所述图像。

7.如权利要求6所述的方法，还包括接收（702）与以下各项中的至少一项有关的信息：所述晶状体的所述测量的调节、对应于所述测量的调节的所述晶状体的焦长、以及所述第一摄像机的所述目标焦长。

8.如权利要求7所述的方法，其中，所接收的信息与以下各项中的至少一项有关：所述晶状体的所述测量的调节以及对应于所述测量的调节的所述晶状体的焦长，所述方法还包括从所接收的信息中导出（704）所述第一摄像机的所述目标焦长。

9.如权利要求6所述的方法，还包括：

测量（703）所述晶状体的所述调节，以及

基于所述晶状体的所测量的调节来导出（704）所述第一摄像机的所述目标焦长。

10.如权利要求9所述的方法，其中，测量所述晶状体的所述调节包括：

从所述成像装置中包括的光源发射结构光，

使用所述成像装置中包括的第二摄像机来捕获眼睛的眼底的图像，

通过对所捕获的图像进行图像处理来标识所述结构光通过所述眼底的反射，以及

将所标识的反射的结构与所发射的结构光的结构比较。

11.一种包括计算机可执行指令的计算机程序（504），所述计算机可执行指令用于：当所述计算机可执行指令在装置中包括的处理单元（502）上执行时，使所述装置执行根据权利要求6至10中的任一项所述的方法。

12.一种包括计算机可读存储介质（503）的计算机程序产品，所述计算机可读存储介质具有其中体现的根据权利要求11的计算机程序（504）。

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