DE102015214671A1 - Autofokussierende optische Vorrichtung und Verfahren zur optischen Autofokussierung - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine autofokussierende optische Vorrichtung zur automatischen Scharfeinstellung von sich im Sichtfeld der Vorrichtung befindlichen Objekten. Die autofokussierende optische Vorrichtung weist zumindest ein Blickerfassungs-Mittel zur Erkennung einer Blickrichtung eines linken und/oder eines rechten Auges, zumindest ein Entfernungsbestimmungs-Mittel zur gleichzeitigen Messung von Entfernungen von sich im Sichtfeld der Vorrichtung befindlichen Objekten, zumindest ein aktives optisches Element zur Fokussierung zumindest eines sich in der Blickrichtung befindlichen Objekts, und eine Steuerungseinheit zum Einstellen zumindest einer Brechkraft in dem zumindest einen aktiven optischen Element in Abhängigkeit zumindest von der Entfernung des sich in der Blickrichtung befindlichen Objekts auf. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur optischen Autofokussierung.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine autofokussierende optische Vorrichtung zur automatischen Scharfeinstellung von sich im Sichtfeld der Vorrichtung befindlichen Objekten und ein Verfahren zur optischen Autofokussierung.
  • Nach dem Stand der Technik sind elektronische Brillen und Sehhilfen für verschiedene Anwendungsbereiche bekannt. Die DE 101 06 650 B4 beispielsweise beschreibt eine binokulare optische Vorrichtung mit einer elektronischen Kamera zur automatischen Scharfeinstellung einschließlich Korrektur verschiedener Sehfehler. Die Sehfehler können dabei durch Einstellung der Brechkraft der Linsen auf Lese- oder Arbeitsdistanz korrigiert werden, jedoch ohne, dass dazu eine Entfernung gemessen würde.
  • Die US 5 359 444 A beschreibt eine autofokussierende optische Vorrichtung mit Entfernungsmessung, wobei die Entfernungsmessung jedoch lediglich in einem engen, festen Bereich entlang der optischen Achse vorgenommen wird. Eine Blickrichtungserfassung wird hier lediglich zur Verfeinerung durchgeführt.
  • Mit herkömmlichen autofokussierenden optischen Vorrichtungen ist es demnach lediglich möglich eine ungefähre Intentionserkennung des Nutzers über die gemessene Entfernung im zentralen Sehfeld durchzuführen. Nicht möglich ist es auch ohne Kopfbewegung, also lediglich durch Augenbewegung, gemäß dem natürlichen Sehverhalten des Menschen unterschiedliche Szenen-Bereiche im Nah- und Fernbereich zu fokussieren.
  • Ausgehend vom Stand der Technik ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, durch Erkennung der Blickrichtung des Nutzers den von dem Nutzer anvisierten Szenen-Bereich zu fokussieren, um so eine unauffällige, kontinuierliche und damit transparente und angenehme immer scharfe Seherfahrung zu ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine autofokussierende optische Vorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren zur optischen Autofokussierung nach Anspruch 19. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen autofokussierenden optischen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens zur optischen Autofokussierung werden durch die jeweiligen abhängigen Ansprüche gegeben.
  • Eine autofokussierende optische Vorrichtung gemäß Anspruch 1 weist zumindest ein Blickerfassungs-Mittel zur Erkennung einer Blickrichtung eines linken und/oder eines rechten Auges, zumindest ein Entfernungsbestimmungs-Mittel zur gleichzeitigen Messung von Entfernungen von sich im Sichtfeld der Vorrichtung befindlichen Objekten, zumindest ein aktives optisches Element zur Fokussierung zumindest eines sich in der Blickrichtung befindlichen Objekts, und eine Steuerungseinheit zum Einstellen zumindest einer Brechkraft in dem zumindest einen aktiven optischen Element in Abhängigkeit zumindest von der Entfernung des sich in der Blickrichtung befindlichen Objekts auf.
  • Eine autofokussierende optische Vorrichtung ist typischerweise eine optisch abbildende Vorrichtung zur automatischen Scharfeinstellung, d. h. Fokussierung, des abzubildenden Bereichs. Die autofokussierende optische Vorrichtung ist beispielsweise eine binokulare optische Vorrichtung, d. h. eine optische Vorrichtung mit zwei getrennten, abbildenden optischen Strahlengängen, vorzugsweise eine Brille.
  • Erfindungsgemäß weist die autofokussierende optische Vorrichtung zumindest ein Blickerfassungs-Mittel zur Erkennung einer Blickrichtung eines linken und/oder eines rechten Auges auf. Das Blickerfassungs-Mittel ist beispielsweise ein Eye-Tracker. Ein Eye-Tracker kann typischerweise die Bewegungen eines Auges mit einer Kamera aufzeichnen und daraus die Blickrichtung des Auges erkennen. Die Blickrichtung des linken und/oder des rechten Auges entspricht typischerweise der zentralen Achse entweder des monokularen Gesichtsfelds des jeweils rechten bzw. linken Auges unabhängig voneinander, oder des binokularen Gesichtsfelds beider Augen zusammen.
  • Erfindungsgemäß weist die autofokussierende optische Vorrichtung außerdem zumindest ein Entfernungsbestimmungs-Mittel zur gleichzeitigen Messung von Entfernungen von sich im Sichtfeld der Vorrichtung befindlichen Objekten auf. Das Entfernungsbestimmungs-Mittel ist vorzugsweise ein Stereokamera-System und/oder ein Laufzeitverfahren-Tiefensensor. Das Entfernungsbestimmungs-Mittel kann Entfernungen, d. h. Distanzen, messen von typischerweise nicht transparenten, sichtbaren Objekten, die sich im Gesichtsfeld des Nutzers der autofokussierenden optischen Vorrichtung befinden. Typischerweise findet die Entfernungsbestimmung einer Vielzahl von Objekten dabei gleichzeitig statt, d. h. die Messung der Entfernung der Vielzahl von Objekten geschieht beispielsweise in einem einzigen Schritt. Das Entfernungsbestimmungs-Mittel misst die Entfernungen der sich im Sichtfeld der Vorrichtung befindlichen Objekte dabei vorzugsweise flächenhaft antastend, d. h. beispielsweise durch Aussenden eines flächenhaften Pulses und Aufzeichnen des flächenhaften reflektierten Signals, zum Beispiel mit einem Laufzeitverfahren-Tiefensensor. Bei dem Laufzeitverfahren-Tiefensensor wird die Entfernung beispielsweise aus der Ausbreitungsgeschwindigkeit des flächenhaften Pulses und der Zeitdifferenz vom Aussenden des flächenhaften Pulses bis zur Ankunft des vom jeweiligen Objekt reflektierten Pulses berechnet. Bei einem Stereokamera-System kann die Entfernung der Objekte beispielsweise durch stereoskopische Vermessung der Objekte im Sichtfeld bestimmt werden, zum Beispiel mittels Triangulation.
  • Die autofokussierende optische Vorrichtung weist erfindungsgemäß zumindest ein aktives optisches Element zur Fokussierung zumindest eines sich in der Blickrichtung befindlichen Objekts auf. Aktive optische Elemente sind typischerweise optische Elemente, d. h. Bauteile beispielsweise zur Veränderung eines Strahlengangs von Licht, bei denen zum Beispiel die Oberfläche mechanisch oder elektrisch verformt werden kann. So kann zum Beispiel die Krümmung der Oberfläche des aktiven optischen Elements und damit die Brechkraft verändert werden. Durch eine Anpassung der Brechkraft kann vorzugsweise insbesondere eine Fokussierung, also eine Scharfeinstellung, zumindest eines sich in der Blickrichtung befindlichen Objekts erreicht werden. Das aktive optische Element kann zum Beispiel durch ein motorisch verstellbares frontseitig angebrachtes Linsensystem realisiert werden, oder beispielsweise mittels eines Flüssigkristall-(LC-)-Gitters, in dem auch lokale Brechzahländerungen, d. h. Änderungen des Brechungsindexes entlang des Flüssigkristallgitters, eingestellt werden können, um so zum Beispiel bereichsweise verschiedene Brechkräfte erzeugen zu können. Vorzugsweise weist das zumindest eine aktive optische Element dabei eine Fresnel-Struktur auf. Die Fresnel-Struktur weist typischerweise eine Vielzahl von Stufen auf, wobei entlang der Richtung der optischen Achse einzelne Bereiche beispielsweise einer Linse so gegeneinander versetzt sind, dass dies die optischen Eigenschaften entlang der optischen Achse nicht beeinträchtigt, jedoch eine schmalere Bauform erreicht werden kann, um so größere Brechzahländerungen zu realisieren. Dabei ist die erkannte Blickrichtung sehr wichtig, da sich nur so im zentralen Blickfeld (Ort des schärfsten Sehens) die Fresnel-Strukturen mit ausreichender Genauigkeit für eine hohe Abbildungsleistung der autofokussierenden optischen Vorrichtung realisieren lassen.
  • Die autofokussierende optische Vorrichtung weist erfindungsgemäß schließlich auch eine Steuerungseinheit zum Einstellen zumindest einer Brechkraft in dem zumindest einen aktiven optischen Element in Abhängigkeit zumindest von der Entfernung des sich in der Blickrichtung befindlichen Objekts auf. Beispielsweise durch Einstellen eines Brechzahlverlaufes, bzw. durch Einstellen von Brechungsindizes in dem Medium des aktiven optischen Elements, oder durch Einstellen der Oberflächenkrümmung des zumindest einen optischen Elements kann die Steuerungseinheit also eine Brechkraft, bzw. das inverse der Brechkraft, d. h. eine Brennweite, des zumindest einen aktiven optischen Elements einstellen.
  • Vorzugsweise ist die Steuerungseinheit eingerichtet, die zumindest eine Brechkraft zur Korrektur eines Sehfehlers anzupassen. Besonders bevorzugt ist die Steuerungseinheit eingerichtet, einen oder mehrere Korrekturparameter zur Anpassung der zumindest einen Brechkraft zu speichern und die zumindest eine Brechkraft basierend auf dem einen oder den mehreren Korrekturparametern zur Korrektur eines Sehfehlers anzupassen. Bei dem Sehfehler kann es sich insbesondere um einen sphärischen und/oder zylindrischen Sehfehler handeln. Insbesondere können beispielsweise durch Methoden der Bildverarbeitung ermittelte Parameter der Sehfehler des Nutzers in die Sehhilfe, d. h. die autofokussierende optische Vorrichtung, geladen werden und bei Bedarf aktualisiert werden. Dies kann, in gewissen, durch das zumindest eine aktive optische Element bestimmten Grenzen, die Verwendung der gleichen Sehhilfe trotz (z. B. altersabhängig) sich verändernden Sehfehlern ermöglichen. Zur Ermittlung der optischen Eigenschaften beider Augen des Nutzers können zum Beispiel vorab (z. B. beim Augenarzt und/oder Optiker) die Sehfehler-relevanten Parameter ermittelt werden. Daraus können mittels Methoden aus der Bildverarbeitung Korrekturmatrizen für beide Augen berechnet werden, um Kurzsichtigkeit, Übersichtigkeit sowie Astigmatismus zu korrigieren. Dies kann, wenn notwendig, für verschiedene Sehentfernungen durchgeführt werden. Diese Parameter können auf die autofokussierende optische Vorrichtung übertragen werden. Die Steuerungseinheit kann daraus während des Betriebs laufend Entfernungs- und Blickwinkelabhängig modifizierte Ansteuerungen des zumindest einen aktiven optischen Elements beider Augen erzeugen. Veränderungen der Abbildungsleistung der Augen können durch Aktualisierung der Steuerparameter bei gleichbleibender Hardware der Sehhilfe ausgeglichen werden.
  • Das zumindest eine aktive optische Element kann insbesondere eine Vielzahl von Bereichen aufweisen, wobei mittels der Steuerungseinheit in jedem der Bereiche jeweils eine Brechkraft in Abhängigkeit von der Entfernung eines sich im Sichtfeld des jeweiligen Bereichs befindlichen Objekts und/oder in Abhängigkeit von einer Blickrichtung einstellbar ist, wobei die Brechkräfte bereichsweise variieren und/oder bereichsweise gleich sind. Die in den jeweiligen Bereichen eingestellten Brechkräfte können also beispielsweise in allen Bereichen die gleichen Werte aufweisen, oder in allen Bereichen graduell unterschiedliche Werte aufweisen, oder aber auch in mehreren Bereichen aus der Vielzahl der Bereiche gleiche, von Werten anderer Bereiche aus der Vielzahl der Bereiche jedoch verschiedene, Werte aufweisen. Vorzugsweise ist die Steuerungseinheit dabei eingerichtet, in dem zumindest einen aktiven optischen Element einen im Wesentlichen örtlich kontinuierlichen Brechzahlverlauf und/oder Oberflächenkrümmungsverlauf bzw. Brechkraftverlauf einzustellen. So kann beispielsweise eine angenehme Fokussierung von sich im Sichtfeld befindlichen Objekten für den Nutzer unter Berücksichtigung eines Sehfehlers des Nutzers erreicht werden.
  • Vorzugsweise ist die Steuerungseinheit außerdem eingerichtet, die zumindest eine Brechkraft kontinuierlich gemäß einer Änderung der fokussierten Entfernung und/oder Blickrichtung einzustellen. Wenn sich beispielsweise die Blickrichtung im Laufe der Zeit ändert und somit andere Objekt anvisiert werden, kann sich auch die Entfernung von sich im Blickfeld befindlichen Objekten ändern. Die Steuerungseinheit ist daher besonders bevorzugt so eingerichtet, dass andauernd die Blickrichtung und die Entfernung der sich im Sichtfeld befindlichen Objekte aktualisiert wird, und die Brechkraft des zumindest einen aktiven optischen Elements daran angepasst wird. Außerdem ist die Steuerungseinheit besonders bevorzugt so eingerichtet, dass sie während der Dauer einer Augenbewegung und einer, zum Beispiel sprunghaften, Änderung eines jeweils in Blickrichtung anvisierten Objektes eine intelligente Anpassung der Brechkrafteinstellungen vornimmt, beispielsweise durch eine Interpolation der Entfernung bei unvollständiger und/oder diskontinuierlicher Entfernungsmessung zum Beispiel einer filigranen Struktur. So kann beispielsweise auch im Randbereich des Sichtfelds der Vorrichtung eine hohe optische Qualität gewährleistet werden.
  • Die Steuerungseinheit weist besonders bevorzugt einen mobilen Rechner, eine mobile und/oder wieder aufladbare, vorzugsweise drahtlos aufladbare Energieversorgung, bevorzugt einen Akkumulator, und/oder ein Mittel zur Funkübertragung, bevorzugt zur kryptographisch gesicherten Kurzstrecken-Funkübertragung, vorzugsweise zur Übertragung von Korrekturparametern zur Anpassung der zumindest einen Brechkraft, auf.
  • Die autofokussierende optische Vorrichtung weist vorzugsweise auch ein Spracherkennungs-Mittel zur Erfassung von Sprachsteuerungs-Befehlen auf, wobei die Steuerungseinheit eingerichtet ist, eine Vielzahl von mit den Sprachsteuerungs-Befehlen verbundenen Brechkrafteinstellungen auszuführen. Sprachsteuerungs-Befehle können beispielsweise akustische Signale oder Kommandos sein, zum Beispiel einzelne gesprochene Wärter oder Sätze, die zum Beispiel mit einem Mikrofon aufgenommen werden und beispielsweise durch Mustererkennung in der Steuerungseinheit mit auszuführenden Brechkrafteinstellungen in Beziehung gesetzt werden können.
  • Außerdem ist das Blickerfassungs-Mittel bevorzugt eingerichtet, eine Vielzahl von passiven oder aktiv gesteuerten Blickgesten zu erfassen, und die Steuerungseinheit ist vorzugsweise eingerichtet, eine Vielzahl von mit diesen Blickgesten verbundenen Brechkrafteinstellungen auszuführen. Passive Blickgesten sind beispielsweise Augenbewegungen die bei Tätigkeiten, wie zum Beispiel Lesen oder Fernsehen, typischerweise regelmäßig auftreten. Aktive Blickgesten sind zum Beispiel Augenbewegungen, die eigens zur Steuerung von Brechkrafteinstellungen vorgenommen werden. Die Vielzahl von Blickgesten enthalten besonders bevorzugt eine regelmäßige horizontale Augenbewegung, ein Zwinkern, ein Augen-Zusammenkneifen, ein Augenbrauen-Hochziehen, ein Doppelter-Lidschlag und/oder eine Blickumrundung.
  • Das Entfernungsbestimmungs-Mittel ist vorzugsweise eingerichtet, eine Vielzahl von Handgesten zu erfassen, und die Steuerungseinheit ist vorzugsweise eingerichtet, eine Vielzahl von mit diesen Handgesten verbundenen Brechkrafteinstellungen auszuführen. Handgesten sind typischerweise Handbewegungen, vorzugsweise im Sichtfeld der autofokussierenden optischen Vorrichtung bzw. des Entfernungsbestimmungs-Mittels, wie zum Beispiel Drehen der Hand, Zeigen und/oder Tippen mit einem Finger und/oder regelmäßige Vor- und Zurückbewegungen.
  • Vorzugsweise ist in der Steuerungseinheit eine Tabelle der mit der Vielzahl von Blickgesten und/oder Sprachsteuerungs-Befehlen verbundenen Brechkrafteinstellungen speicherbar oder gespeichert. Die Tabelle ist beispielsweise eine Datenstruktur mit einer Zuordnung von Brechkrafteinstellungen zu Blickgesten und/oder Sprachsteuerungs-Befehlen, die beispielsweise in einem Arbeitsspeicher oder auf einem Festplattenspeicher in der Steuerungseinheit gespeichert werden kann.
  • Die Vielzahl von mit den Blickgesten, Handgesten und/oder Sprachsteuerungs-Befehlen verbundenen Brechkrafteinstellungen bewirken vorzugsweise eine Vergrößerung eines Bereichs in Blickrichtung, eine Verkleinerung eines Bereichs außerhalb der Blickrichtung, eine Aktivierung eines Gleitsichtmodus, eines Lesemodus, eines Bildschirmmodus und/oder eines Fernsichtmodus. Die Vergrößerung bzw. Verkleinerung eines Bereichs in Blickrichtung bzw. eines Bereichs außerhalb der Blickrichtung ist beispielsweise ein bereichsweiser optischer Zoom mittels des aktiven optischen Elements eines Bereichs im Sichtfeld um die Blickrichtung herum bzw. eines Bereichs außerhalb der Blickrichtung. Der Gleitsichtmodus, Lesemodus, Bildschirmmodus bzw. Fernsichtmodus sind beispielsweise bereichsweise Brechkrafteinstellungen in einem Bereich des Sichtfeldes oder im gesamten Sichtfeld, die zum Beispiel einer vorherbestimmten bzw. gespeicherten Entfernung entsprechen.
  • Die Erfindung betrifft außerdem ein, vorzugsweise mit der autofokussierenden optischen Vorrichtung ausgeführtes, Verfahren zur optischen Autofokussierung, aufweisend einen Blickerfassungs-Schritt zur Erkennung einer Blickrichtung eines linken und/oder eines rechten Auges, einen Entfernungsbestimmungs-Schritt zur gleichzeitigen Messung von Entfernungen von sich im Sichtfeld der Vorrichtung befindlichen Objekten, einen Fokussierungs-Schritt zur Fokussierung zumindest eines sich in der Blickrichtung befindlichen Objektes mit zumindest einem aktiven optischen Element, und einen Steuerungsschritt zum Einstellen zumindest einer Brechkraft in dem zumindest einen aktiven optischen Element in Abhängigkeit zumindest von der Entfernung des sich in der Blickrichtung befindlichen Objekts. Das Verfahren dient vorzugsweise zur Korrektur eines Sehfehlers, insbesondere eines sphärischen und/oder zylindrischen Sehfehlers.
  • Mit der vorliegenden Erfindung lassen sich preisgünstig, kompakte universelle Sehhilfen realisieren. Dadurch werden keine unterschiedlichen Brillen, wie Lese-, Bildschirm-, Fern- und Gleitsichtbrillen mehr benötigt. Die so realisierte adaptive Sehhilfe lässt sich auch bei veränderten optischen Parametern der Augen des Nutzers (z. B. infolge von Alterung) durch Neu-Einmessung weiter verwenden. Durch die Nutzung der Blickrichtung des Nutzers kann völlig transparent die Fokussierung zwischen Nah und Fern angepasst werden. Bei Verwendung ortsindividueller, d. h. bereichsweise einstellbarer, optischer Elemente kann die Sehfehler-Korrektur so angepasst werden, dass die optische Achse der Korrektur-Funktion mit der optischen Achse des Auges in der ermittelten Blickrichtung übereinstimmt. Weiterhin können kontextabhängig automatisch oder durch Blickgesten situationsbezogen sinnvolle Anpassungen der Sehhilfen-Parameter vorgenommen werden. Die erfindungsgemäße autofokussierende optische Vorrichtung kann also beispielsweise als kontextsensitive Universalbrille zur Korrektur von Sehfehlern für Nah- und Fernsehen, als Sehhilfe für besondere Einsatzgebiete für Menschen mit Sehbehinderung, und/oder als Spezialbrille für bestimmte Einsatzgebiete, wie z. B. Fahrer oder Piloten, verwendet werden.
  • Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren beispielhaft erläutert werden. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen dabei gleiche oder entsprechende Merkmale. Die in den Beispielen beschriebenen Merkmale können auch zwischen den Beispielen untereinander kombiniert werden und unabhängig vom konkreten Beispiel realisiert sein.
  • Es zeigt
  • 1 eine autofokussierende optische Vorrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung
  • 2 eine Brille gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung
  • 3 vier gemäß der Erfindung einstellbare Brechzahlverläufe
  • 1 zeigt eine beispielhafte Ausführung einer autofokussierenden optischen Vorrichtung. Die autofokussierende optische Vorrichtung der 1 weist ein als Kamera dargestelltes Blickerfassungs-Mittel 1 auf, das die nach rechts gerichtete Blickrichtung des Auges 10 beim Lesen 5 eines Buches 8, oder beim Weitsehen 6 eines Baumes 9 erkennt. Ein als Kamera dargestelltes Entfernungsbestimmungs-Mittel 2 misst Entfernungen im Sichtfeld 7 der Kamera 2. Ein als Gitter dargestelltes aktives optisches Element 3 zur Fokussierung des Buches 8 bzw. des Baumes 9 wird erfindungsgemäß durch eine Steuerungseinheit 4 so eingestellt, dass das Auge 10 das Buch 8 scharf sieht, wenn die Blickrichtung beim Lesen in dessen Richtung zeigt, bzw. den Baum scharf sieht, wenn die Blickrichtung in die Ferne geht. Das Gitter des aktiven optischen Elements 3 weist eine Vielzahl von Bereichen 3a auf, in denen jeweils verschiedene Brechkräfte einstellbar sind.
  • 2 zeigt eine beispielhafte Ausführung einer autofokussierenden optischen Vorrichtung als Brille. An einem Brillenbügel 11 ist die als Rechteck dargestellte Steuerungseinheit 4 befestigt, welche Signale zweier Blickerfassungs-Mittel 1 und zweier Entfernungsbestimmungs-Mittel 2 auswertet, die als Rechtecke dargestellt sind. Die Blickerfassungs-Mittel 1 und die Entfernungsbestimmungs-Mittel 2 sind an einem Brillengestell 12 im Bereich jeweils einer Fassung, beispielsweise für ein optisches Element, jeweils für ein rechtes und ein linkes Auge befestigt. Außerdem sind innerhalb der Fassung für das rechte und das linke Auge jeweils aktive optische Elemente 3 als Gitter dargestellt.
  • 3 stellt in vier Teilabbildungen oben/unten bzw. links/rechts jeweils einen quadratischen Ausschnitt eines beispielhaften Brechzahlverlaufes dar, wie er durch eine Steuerungseinheit an einem aktiven optischen Element eingestellt werden kann. Oben links ist ein Brechzahlverlauf zum Ausgleich sphärischer Sehfehler dargestellt. Dabei treten jeweils auf konzentrischen Kreisen um die Blickrichtung (im Zentrum) gleiche Brechzahlen auf. Oben rechts ist ein Brechzahlverlauf zum Ausgleich zylindrischer Sehfehler, wie zum Beispiel Astigmatismus bzw. Stabsichtigkeit, dargestellt. Dabei treten jeweils auf parallelen Geraden gleiche Brechzahlen auf. In dem gezeigten Beispiel verlaufen diese von oben links nach unten rechts. Unten links ist ein Brechzahlverlauf zum Ausgleich einer Kombination von sphärischen und zylindrischen Sehfehlern dargestellt. Dabei treten Ellipsen gleicher Brechzahlen um das Zentrum (die Blickrichtung) herum auf, wobei die ausgedehntere Achse wiederum von oben links nach unten rechts verläuft. Unten rechts ist die erkannte Blickrichtung als X-Kreuz dargestellt. Dieses liegt oben rechts in der Teilabbildung. Um die erkannte Blickrichtung herum tritt ein analoger Brechzahlverlauf auf wie unten links, entsprechend einer Kombination von sphärischem und zylindrischem Sehfehler.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Blickerfassungs-Mittel
    2
    Entfernungsbestimmungs-Mittel
    3
    Aktives optisches Element
    3a
    Bereiche des Gitters des aktiven optischen Elements
    4
    Steuerungseinheit
    5
    Blickrichtung beim Lesen
    6
    Blickrichtung bei Weitsicht
    7
    Vom Entfernungsbestimmungs-Mittel vermessenes Sichtfeld
    8
    Buch
    9
    Baum
    10
    Menschliches Auge
    11
    Brillenbügel
    12
    Brillengestell
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10106650 B4 [0002]
    • US 5359444 A [0003]

Claims (21)

  1. Autofokussierende optische Vorrichtung aufweisend: zumindest ein Blickerfassungs-Mittel zur Erkennung einer Blickrichtung eines linken und/oder eines rechten Auges, zumindest ein Entfernungsbestimmungs-Mittel zur gleichzeitigen Messung von Entfernungen von sich im Sichtfeld der Vorrichtung befindlichen Objekten, zumindest ein aktives optisches Element zur Fokussierung zumindest eines sich in der Blickrichtung befindlichen Objekts, und eine Steuerungseinheit zum Einstellen zumindest einer Brechkraft in dem zumindest einen aktiven optischen Element in Abhängigkeit zumindest von der Entfernung des sich in der Blickrichtung befindlichen Objekts.
  2. Autofokussierende optische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Entfernungsbestimmungs-Mittel eingerichtet ist, die Entfernungen der sich im Sichtfeld der Vorrichtung befindlichen Objekte flächenhaft antastend zu messen.
  3. Autofokussierende optische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuerungseinheit eingerichtet ist, die zumindest eine Brechkraft zur Korrektur eines Sehfehlers anzupassen.
  4. Autofokussierende optische Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuerungseinheit eingerichtet ist, einen oder mehrere Korrekturparameter zur Anpassung der zumindest einen Brechkraft zu speichern und die zumindest eine Brechkraft basierend auf dem einen oder den mehreren Korrekturparametern zur Korrektur eines Sehfehlers anzupassen.
  5. Autofokussierende optische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine aktive optische Element eine Vielzahl von Bereichen aufweist, wobei mittels der Steuerungseinheit in jedem der Bereiche jeweils eine Brechkraft in Abhängigkeit von der Entfernung eines sich im Sichtfeld des jeweiligen Bereichs befindlichen Objekts und/oder in Abhängigkeit von einer Blickrichtung einstellbar ist, wobei die Brechkräfte bereichsweise variieren und/oder bereichsweise gleich sind.
  6. Autofokussierende optische Vorrichtung nach dem vorangehenden Anspruch, wobei die Steuerungseinheit eingerichtet ist, in dem zumindest einen aktiven optischen Element einen örtlich kontinuierlichen Brechzahlverlauf und/oder Brechkraftverlauf und/oder einen örtlich kontinuierlichen Verlauf einer Oberflächenkrümmung einzustellen.
  7. Autofokussierende optische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerungseinheit eingerichtet ist, die zumindest eine Brechkraft kontinuierlich gemäß einer Änderung der fokussierten Entfernung und/oder Blickrichtung einzustellen.
  8. Autofokussierende optische Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zumindest eines des zumindest einen aktiven optischen Elements ein Flüssigkristall-Gitter, und/oder ein motorisch verstellbares, vorzugsweise frontseitig angebrachtes, Linsensystem ist.
  9. Autofokussierende optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und 7, wobei zumindest eines des zumindest einen aktiven optischen Elements eine Fresnel-Struktur aufweist.
  10. Autofokussierende optische Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Entfernungsbestimmungs-Mittel ein Stereokamera-System und/oder ein Laufzeitverfahren-Tiefensensor ist.
  11. Autofokussierende optische Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, aufweisend ein Spracherkennungs-Mittel zur Erfassung von Sprachsteuerungs-Befehlen, wobei die Steuerungseinheit eingerichtet ist, eine Vielzahl von mit den Sprachsteuerungs-Befehlen verbundenen Brechkrafteinstellungen auszuführen.
  12. Autofokussierende optische Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Blickerfassungs-Mittel eingerichtet ist, eine Vielzahl von passiven oder aktiv gesteuerten Blickgesten zu erfassen, und die Steuerungseinheit eingerichtet ist, eine Vielzahl von mit diesen Blickgesten verbundenen Brechkrafteinstellungen auszuführen.
  13. Autofokussierende optische Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Vielzahl von Blickgesten eine regelmäßige horizontale Augenbewegung, ein Zwinkern, ein Augen-Zusammenkneifen, ein Augenbrauen-Hochziehen, ein Doppelter-Lidschlag und/oder eine Blickumrundung enthalten.
  14. Autofokussierende optische Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Entfernungsbestimmungs-Mittel eingerichtet ist, eine Vielzahl von Handgesten zu erfassen, und die Steuerungseinheit eingerichtet ist, eine Vielzahl von mit diesen Handgesten verbundenen Brechkrafteinstellungen auszuführen.
  15. Autofokussierende optische Vorrichtung nach einem der vier vorangehenden Ansprüche, wobei in der Steuerungseinheit eine Tabelle der mit der Vielzahl von Blickgesten, Handgesten und/oder Sprachsteuerungs-Befehlen verbundenen Brechkrafteinstellungen speicherbar oder gespeichert ist.
  16. Autofokussierende optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die Vielzahl von mit den Blickgesten, Handgesten und/oder Sprachsteuerungs-Befehlen verbundenen Brechkrafteinstellungen eine Vergrößerung eines Bereichs in Blickrichtung, eine Verkleinerung eines Bereichs außerhalb der Blickrichtung, eine Aktivierung eines Gleitsichtmodus, eines Lesemodus, eines Bildschirmmodus und/oder eines Fernsichtmodus bewirken.
  17. Autofokussierende optische Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuerungseinheit einen mobilen Rechner, eine mobile und/oder weder aufladbare, vorzugsweise drahtlos aufladbare Energieversorgung, bevorzugt einen Akkumulator, und/oder ein Mittel zur Funkübertragung, bevorzugt zur kryptographisch gesicherten Kurzstrecken-Funkübertragung, vorzugsweise zur Übertragung von Korrekturparametern zur Anpassung der zumindest einen Brechkraft, aufweist.
  18. Autofokussierende optische Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die autofokussierende optische Vorrichtung eine binokulare optische Vorrichtung, vorzugsweise eine Brille, ist.
  19. Verfahren zur optischen Autofokussierung, aufweisend einen Blickerfassungs-Schritt zur Erkennung einer Blickrichtung eines linken und/oder eines rechten Auges, einen Entfernungsbestimmungs-Schritt zur gleichzeitigen Messung von Entfernungen von sich im Sichtfeld der Vorrichtung befindlichen Objekten, einen Fokussierungs-Schritt zur Fokussierung zumindest eines sich in der Blickrichtung befindlichen Objektes mit zumindest einem aktiven optischen Element, und einen Steuerungsschritt zum Einstellen zumindest einer Brechkraft in dem zumindest einen aktiven optischen Element in Abhängigkeit zumindest von der Entfernung des sich in der Blickrichtung befindlichen Objekts.
  20. Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch ausgeführt mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 oder 20 zur Korrektur eines Sehfehlers, insbesondere eines sphärischen und/oder zylindrischen Sehfehlers.
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