来自未来的自动对焦镜

当你上了年纪后，眼睛就会渐渐失去对焦的能力——一个跟人类史一样久远的现象——导致我们需要依靠双焦镜、隐形眼镜和激光手术来恢复视力。电子工程师 Nitish Padmanaban 带来了一款令人赏心悦目的先进科技：动态自动对焦镜片。它可以追踪你的视线并适当对焦，不管是近处还是远处。

我们每个人都将会失去，

或者已经失去我们每天依赖的事物。

当然，我是指我们的钥匙。

（笑声）

说笑的。

其实，我想讨论的是
我们最重要的感官：视力。

每天，我们的眼睛都会失去一点点

对焦的能力，

直到我们完全无法对焦。

我们把这个症状称为老花，

它影响着全球二十亿人。

对的，我说的是亿。

如果你从未听过老花，

而且很疑惑，“这二十亿人在哪？”

在我开始详细介绍之前，
先简单解释一下。

老花是人们使用老花镜
或双焦镜的原因。

首先我会讲解失去对焦能力

是怎么导致老花的。

在新生儿时期，你的眼睛具有

接近 6.5 公分的对焦能力，

这是最好的情况。

在二十多岁的时候，
你只剩下一半的对焦能力。

剩下大概 10 公分，

但是你不会发现
跟之前有什么差别。

当你四十多岁的时候，

你最多只能对焦大概 25 公分，

甚至更远。

在那之后，失去的对焦能力

会开始影响近距离的活动，例如阅读。

当你 60 岁时，

半径一米范围内的目标
都会变得模糊不清。

现在，在座有人也许在想，

虽然那听起来很糟糕，
但“你”这个词只是代指

那些真正患上老花的人们。

不是的，当我说“你”的时候，
我确实是指你们每一个人，

如果没准备好，
总有一天会患上老花。

听起来很令人不安。

我想提醒各位的是，
老花贯穿了人类的历史，

我们尝试过不同的方法来解决它。

首先，想象自己正坐在桌旁读报纸。

如果你有老花，

眼前就会是这样一番景象。

任何附近的目标，
例如杂志，会很模糊。

不过我们有解决方法。

一、老花镜。

它的镜片调整了单一聚焦力，

让你可以对焦附近的目标，

但是对于较远的目标则无法对焦，

这意味着你需要一直在
戴眼镜和不戴眼镜之间

不停切换。

为了解决这个问题，

本杰明·富兰克林
发明了“双重眼镜”，

也就是现在的双焦镜。

双焦镜可以帮助他透过
镜片的上半部分看清远处，

透过镜片的下半部分看清近处。

今天，我们还有渐进镜片，

可以把那条分隔线去掉，
让聚焦力平滑地上下渐变。

这些镜片的缺点是，

无论在哪个距离，
你都会失去一部分视野，

因为聚焦范围是上下分开的。

为什么这依然是一个问题呢？

想象你正在沿着梯子或楼梯向下走。

你向下看，发现落脚点是模糊的。

为什么呢？

因为你向下看时透过的是
镜片用来看近处的部分，

但是你的下一步并非伸手可及，

所以你的眼睛
把它当成了远处的景象。

下一个解决方法相对少见，

但比较常见于隐形眼镜或激光手术，

它叫单眼视。

它把主眼用来对焦远处，

另一只眼对焦近处。

你的大脑可以聪明地把每只眼

最清晰的视觉部分结合在一起。

但是，因为两只眼睛
看见的事物略有不同，

所以用双眼判断距离会比较困难。

那么，下一步怎么办呢？

我们已经找到了许多解决方案，

但是它们都不会帮助
恢复自然的视力。

它们没办法让你
在观察任何事物时

都能准确对焦。

这是为什么呢？

在解释这个问题之前，

我们需要简单了解一下
人类眼睛的结构。

眼睛的晶状体让我们能够

在不同距离上对焦。

晶状体附近的肌肉
可以通过改变它的形状，

来改变它的聚焦能力。

人类患上老花时会怎么样？

晶状体会硬化，

导致无法再改变形状。

现在，回想我之前
列出的解决方案，

它们都有共同之处，

但是都和我们眼睛的构造不同，

因为它们都是静止的，

就像是装了义腿的海盗。

那什么是视觉中的义腿呢？

过去几十年间，

“焦距可调镜片”技术
获得了急速发展。

这种镜片有不同的种类。

机械调节阿尔瓦雷斯镜片、

可变形液态镜片

和电子开关液晶镜片。

它们都有自身的优点和局限性，

但是都能够提供
充足的视觉体验——

完整的视野，
在任何距离范围内都很清晰。

很棒，我们已经有这些镜片了。

问题解决了，对吗？

没这么快。

焦距可调镜片增加了自身的复杂性。

这些镜片无法得知
应该对焦于哪个距离。

我们的眼镜需要做到，

当你看远处，远的目标清晰，

当你看近处，

近处的目标能够准确对焦，

你甚至完全不会意识到这种转换。

过去几年中，我一直在斯坦福

从事这种智能镜片相关的研究。

我们的原型利用了
虚拟现实和增强现实技术

来预测对焦的距离。

这种装置内部有一个
可以追踪眼睛对焦方向的追踪器。

使用这两种技术，
我们可以把你的注视点三角化，

从而预测对焦。

以防万一，为了增加可靠性，

我们也增加了距离传感器。

这是一个相机，看向外侧，

并汇报与目标之间的距离。

然后，我们可以使用你的注视点

再次预测距离。

接着，我们会融合
这两个距离预测数据，

对焦距可调镜片
进行相应的调整更新。

下一步，我们需要
让人们测试装置。

我们找来了大约 100 名老花患者，
让他们测试我们的装置，

然后测量他们的表现。

结果使我们
对自动聚焦镜的前景信心倍增。

参与者可以看得更清楚、对焦更快，

他们认为比起目前的矫正方法，

我们的装置能够更准确、
更容易的对焦，

简单来说，对于视力，

相比当今的静止矫正方法，
自动聚焦镜不需要牺牲任何功能。

但我不想过于激进。

我和同事还需要处理许多事项。

比如说，我们的眼镜有点——

（笑声）

——笨重，也许吧？

一个原因就是，我们使用了
研究和工业领域比较常用的

更笨重的零件。

另外，我们还需要
把全部部件整合在一起，

因为目前的目光测量算法
远不如我们预想的稳定。

所以，下一步，

当我们把这项技术
从研究项目转变成初创公司时，

我们打算把将来的自动对焦镜

做得更像正常的眼镜。

为了达到这个目的，
我们需要在更大程度上改进

目光测量算法的稳定性。

我们也需要加入更小、
更高效的电子零件和镜片。

也就是说，
即使处在原型阶段，

当前的焦距可调镜片科技

也比传统静止矫正工具更加出色，

一切只是时间问题。

很明显，在将来，

我们可以专注于更重要的东西，

而不再需要纠结
什么时候用什么眼镜。

谢谢。

（掌声）