[發明專利]一種基于眼球追蹤的視距檢測自動變焦系統及方法

在審

• 申請號: 201911424742.6
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111474740A
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 侯昌倫;任驛澤
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G02C7/08
• 分類號: G02C7/08;G02B7/28
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發明公開了一種基于眼球追蹤的視距檢測自動變焦系統及方法，包括鏡架，鏡架上設有Alvarez透鏡變焦系統，鏡架上設有攝像頭。方法包括：將眼鏡按標準戴好；通過攝像頭獲取圖像并傳輸；使用Alvarez透鏡變焦系統處理圖像并獲取數據；通過計算得到水平視距；根據計算結果調整鏡片的光焦度。上述技術方案利用攝像頭捕捉左右眼的圖像并結合三維坐標系進行計算，得到雙目視距，然后將雙目視距信號輸出，控制可調焦鏡片的光焦度變化，實現自動調焦，避免用戶使用時頻繁摘戴眼鏡，提高了眼鏡佩戴的舒適度和便捷程度。

技術領域

本發明涉及光學變焦領域，尤其涉及一種基于眼球追蹤的視距檢測自動變焦系統及方法。

背景技術

隨著人口逐漸步入老齡化，老年人口所占的比重越來越大。伴隨著人的衰老，眼球的晶狀體逐漸硬化、增厚，而且眼部肌肉的調節能力也隨之減退，當看近物時，由于影像投射在視網膜上無法聚焦，看近距離物體就會變得模糊不清。一般情況下，驗光配鏡是最可靠、有效的方法，目前，老花眼鏡主要有單光(單焦) 鏡、雙光(雙焦)鏡以及漸變多焦鏡。單光鏡和雙光鏡較為常見，但存在使用不便的問題，相比于常見的單光鏡和雙光鏡，漸變多焦鏡是通過同一個鏡片上不同的區域看到近、中、遠距離的物體，它很好的解決了雙光鏡造成的中間的視力模糊問題，是目前為止比較理想的矯正老視的方法，它在保證了清晰近視力的同時，還保證了良好的中遠距視力，但是焦點固定并不能完全適應人眼的需求，框架眼鏡的鏡片和角膜的頂點有一定的距離，致使高度數鏡片有一定的放大率，容易使配戴者有一定的不適和眩暈感。

中國專利文獻CN108873337A公開了一種“手動液壓調節視野視力變焦頭盔”。包括頭盔本體，所述頭盔本體設置有鏡框和鏡片，所述鏡片設置有第一鏡片組件和第二鏡片組件，所述第一鏡片組件設置有不同用戶能夠根據自身視力設置不同視力度數范圍的視力調節裝置，所述第二鏡片組件設置有用戶能夠根據在不同環境下設置不同視野遠近的視野調節裝置，所述視力調節裝置和視野調節裝置采用手動液壓調節結構，所述手動液壓調節結構與鏡框和/或頭盔本體連接，并與鏡片連接，所述鏡片設置有容納腔，所述容納腔與手動液壓調節結構連接。上述技術方案采用手動調節鏡片光焦距，不僅佩戴時手動調焦產生晃動影響佩戴效果，且難以準確調節焦距。

發明內容

本發明主要解決原有的眼鏡焦度調節不便的技術問題，提供一種基于眼球追蹤的視距檢測自動變焦系統及方法，利用攝像頭捕捉左右眼的圖像并結合三維坐標系進行計算，得到雙目視距，然后將雙目視距信號輸出，控制可調焦鏡片的光焦度變化，實現自動調焦，避免用戶使用時頻繁摘戴眼鏡，提高了眼鏡佩戴的舒適度和便捷程度。

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：一種基于眼球追蹤的視距檢測自動變焦系統，包括鏡架，其特征在于，鏡架上設有Alvarez 透鏡變焦系統，鏡架上設有攝像頭。通過攝像頭采集所需的角度、距離等數據，將數據傳輸到Alvarez透鏡變焦系統，經過計算分析，進行變焦，自動調整到適合用戶的焦距。

作為優選，所述的Alvarez透鏡變焦系統安裝在鏡架的鏡片安裝處。該變焦系統由兩個鏡片組成，通過反向移動垂直于光軸方向的兩個鏡片實現變焦功能。每個鏡片包含一個平面和一個自由曲面，第二個鏡片中的自由曲面由第一個鏡片中的自由曲面旋轉180°得到。當兩個鏡片完全對齊，整體作用等效于平行玻璃板；當兩個鏡片凸面部分相對，整體作用等效于凸透鏡，會聚光束；當兩個鏡片凹面部分相對，整體作用等效于凹透鏡，發散光束。

作為優選，所述的攝像頭包括左眼攝像頭和右眼攝像頭，左眼攝像頭安裝在Alvarez透鏡變焦系統左側，鏡頭朝向左眼球；右眼攝像頭安裝在Alvarez透鏡變焦系統右側，鏡頭朝向右眼球。攝像頭方向分別對準左右眼的部位，確保實時獲取完整的眼部圖像。

作為優選，所述的左眼攝像頭和右眼攝像頭的高度與左右眼球的高度一致。一種基于眼球追蹤的視距檢測自動變焦系統的應用方法，其特征在于，包括以下步驟：