长期以来，那些年迈的眼睛无法清晰地聚焦在特写物体上的人一直梦想着拥有一副眼镜，可以自动调节，以便为他们正在看的任何东西提供光学清晰度。老花眼是晶状体将光线正确聚焦在视网膜上的能力逐渐恶化，是衰老的自然状况。但由于这种恶化，许多60岁及以上的人再也看不清半径一米内的任何东西。估计有20亿人患有这种疾病。

具有自动对焦的“可调谐”镜头的可行商业化还需要数年时间，但图宾根大学的研究人员现在已经展示了由固态激光雷达相机反馈系统控制的基于液膜的可调透镜的功能，并在生物医学光学快报上报告了他们的发现。

基于液膜的透镜具有一种膜，当液体被泵入和泵出腔室时，该膜会改变形状;膜的曲率定义了晶状体。研究人员评估了这种类型的可调透镜的视力和对比灵敏度，用于老花眼矫正，并评估其像差特性。第一作者Rajat Agarwala及其同事还证明了使用反馈机制来操作镜头的可行性，该机制基于便携式售出状态激光雷达相机，处理时间为40毫秒。

该研究包括15名眼睛健康的成年人，他们在进行眼科检查后参加了这项研究。在测试之前，使用睫状肌麻痹剂来阻止他们的眼睛改变光功率的能力。参与者戴着一个定制的眼镜样框原型，里面装有可调镜头，并在他们的额头上绑了一个激光雷达摄像头，以确定他们视野中的距离。

研究人员评估了参与者在三个距离观看外部显示器并使用键盘提供反馈时的视力。他们还评估了对比敏感度和使用镜头的重新对焦任务，通过视线跟踪和深度传感器数据驱动镜头。事实证明，带有可调镜头的激光雷达相机在技术上是可行的，作为开发老花眼可调谐眼镜的3D距离估计器。该团队观察到低波前误差和快速功率切换，以及宽视野，证明了镜片在眼科应用中的巨大潜力。

在其他地方，Nitish Padmanaban也在研究这个问题。Padmanaban是Zinn Labs的联合创始人兼研究主管，该实验室成立于2020年，旨在开发自动聚焦器作为消费者的可行产品。在TEDx演讲中吸引了超过220万的观看次数，他解释了围绕自动对焦镜头构建智能的复杂性。

他的原型借鉴了虚拟和增强现实系统的技术来估计对焦距离，最早的原型将距离传感器和可调焦镜头集成到类似护目镜的设备中。眼动仪传达眼睛聚焦的方向，相机用作距离传感器。较新的原型消除了对相机的需求，仅依靠眼动追踪并减少了一些设备的大部分。

“我们的核心专长是与眼动追踪相关的成像和算法，我们已经扩展了我们的工作，以开发更广泛的眼动追踪用途，”Padmanaban告诉Physics World。“除了自动聚焦之外，这些用途还包括基于眼睛的健康监测以及虚拟现实和增强现实耳机。这些应用领域中的每一个都受益于低功耗、低延迟的眼动追踪，尽管将它们推向市场的时间表和具体挑战各不相同。

“我们在Zinn Labs的工作专门旨在使眼动追踪足够好，这样仅会聚估计就足以设置镜头功率，而无需深度传感器，”他补充道。“更多的传感器需要更多的能量和更多的计算。当您想要创建人们会佩戴的设备时，需要最小化尺寸和重量。理论上，仅眼动追踪就可以提供足够的信息来估计佩戴者的注视距离，因此我们认为最好的方法是完善它。

至于自动对焦镜头何时可以成为商业现实，Padmanaban指出，许多研究正在进行中，涉及几种通常是正交的解决方案。他预测，最可行的选择将是某种形式的低功耗眼动仪与液晶镜头相结合。

“很难预测调焦镜头的下一次重大飞跃是什么时候，但如果再过五到十年才能有一款吸引消费者的产品也很正常，”