未來的自動對焦閱讀眼鏡

隨著老化，我們會漸漸失去眼睛重新對焦的能力，這個現象打從有人類時就存在了，因此我們必須要仰賴雙焦眼鏡、隱形眼鏡，以及 LASIK 這類手術。電機工程師尼提許．帕德馬納班要帶大家一睹真的能讓人眼睛為之一亮的先進技術：自動對焦鏡片，它會追蹤你的視線，根據你所見的來調校遠近焦距。

我們每個人都將會或已經失去

某樣我們每天所仰賴的東西。

當然，我說的是我們的鑰匙。

（笑聲）

開玩笑的。

我真的想要談的
是我們最重要的感官之一：

視覺。

我們的眼睛每天都會
失去一點點重新對焦的能力，

直到我們完全無法重新對焦。

我們將這個狀況稱為老花眼，

全世界有二十億患者。

沒錯，二十億人。

若你從未聽過老花眼，且在納悶：
「這二十億人在哪裡？」

在開始談細節前先給個提示。

它就是人們配戴閱讀眼鏡
或雙焦眼鏡的原因。

我先來談談這種對焦能力的喪失，
也就是老花眼的原因。

剛出生時，你能對焦的
最近距離是 6.5 公分——

如果你想要的話。

到了二十五歲上下，
對焦能力只剩下一半，

十公分左右，但不算差太多，
你不會注意到有差別。

快要五十歲時，能對焦的最近距離
大約是二十五公分或更遠。

當對焦距離比上述更遠時，

就會開始影響到
近距離的工作，如閱讀，

等到你六十歲時，

一公尺範圍內的東西都看不清楚了。

現在有些人可能在想：

聽起來很糟，
但他說的「你」只是比喻，

只是針對以後會有老花眼的人。

不是的，「你」真的是指每一個人。

就算現在還沒有老花眼，
總有一天都會有。

聽起來讓人憂慮。

要知道，在整個人類歷史中，
老花眼一直與我們同在，

我們試過很多方法來矯正它。

首先，我們來想像一下，
你坐在桌前閱讀。

如果你有老花眼，
看起來可能會像是這樣。

任何太近的東西，
像這本雜誌，都會模糊掉。

接著，解決方案：

第一，用閱讀眼鏡。

這副用的是單焦點鏡片，

能對焦在鄰近的物體上。

但遠處的物體就一定會模糊掉，

也就是說，你得要一下戴上眼鏡，

一下把眼鏡拿下來。

為了解決這個問題，

班傑明．富蘭克林發明了
他所謂的「雙光眼鏡」，

現今我們稱為雙焦眼鏡。

戴上這種眼鏡的，
向上看時就可以看遠處，

向下看則可以看近處。

現今，我們有漸層鏡片，
中間不會有接縫的線，

從上而下的折射度會漸漸改變。

這兩種眼鏡的不利之處
在於你會失去任何距離的視野，

因為視野會像這樣從上而下切分開來。

若要了解這個問題，
想像你在爬下梯子或樓梯。

你向下看你的立足點，但很模糊。

它為什麼會模糊？

你向下看時，
用到鏡片上看近處的區域，

但下一步在你手臂能及的範圍之外，

對你的眼睛來說是遠處。

下一個解決方案沒那麼常見，

但在隱形眼鏡或 LASIK 手術中
會提到，那就是單眼融視。

它的做法是設定
主導的眼睛對焦在遠處，

另一眼對焦在近處。

大腦會很聰明地將兩眼所見中
輪廓最鮮明的部分組合起來，

但因為兩眼所見略有不同，
雙眼一起看時會較難判斷距離。

那我們還能怎麼辦？

我們想出了許多解決方案，

但沒有一種能恢復
天生的重新對焦能力。

沒有讓你眼睛看任何事物
都能自動對焦的方法。

但為什麼？

要解釋這一點，就要來談談
人類眼睛的解剖學。

眼睛中讓我們能根據不同距離
重新對焦的部分叫做水晶體。

水晶體周圍有肌肉，

能讓它變成不同的形狀，

因而改變它的折射率。

有老花眼時會如何？

水晶體會變硬，

到了無法再改變形狀的程度。

回想一下剛才列出的所有解決方案，

這些方案彼此間都有些共通點，

和眼睛卻沒有共通點，

因為它們都是靜態不變的，

如果用義肢來打比方，
就像是海盜的木樁腿。

那麼眼睛版本的現代義肢是什麼？

我們所謂的｢可調焦鏡片｣出現後，
在過去數十年間快速發展。

類型有好幾種：

機械轉換式的 Alvarez 鏡片、
可變形的液體鏡片，

以及電子切換液晶鏡片。

每一種都有好有壞，
但視覺體驗都不打折扣。

在任何想要的距離，
都能有清晰的全景視野。

好極了。已經有了我們需要的鏡片。

問題解決。對吧？

沒那麼快。

可調焦鏡片為此技術的發展
帶來了一些複雜的因素。

鏡片本身不會知道
它們應該對焦在什麼距離上。

我們需要的眼鏡，

是讓你在看遠處時，遠處物體很清晰，

當你看近處時，

近處物體能在你的視野中對焦，
而你連想都不用想就能辦到。

過去幾年我在史丹佛大學研究的

正是賦予這種鏡片智慧。

我們的原型借用了
虛擬和擴增實境系統的技術，

來估計對焦的距離。

我們有眼睛追蹤器，
能辨別眼睛對焦的方向。

有了這兩者，我們就能用三角定位
找出凝視方向，以估計焦點。

不過，以防萬一，

我們還加上距離感測器來增加可靠度。

感測器是對準外在世界的攝影機，
能回報物體的距離。

我們就可以再次使用你的凝視方向
取得第二個距離估計值。

接著將兩個距離估計值結合，

再依此調校可調焦鏡片的折射度。

我們的下一步是要讓真人
來測試我們的裝置。

所以我們招募了一百名
有老花眼的人來測試，

並測量他們的表現。

我們看到結果的當下
就讓我們深信自動對焦就是未來。

受試者能看得更清楚，
能更快速對焦，

他們認為這比他們目前
用的視力矯正更容易也更棒，

簡單來說，

自動對焦不像現今使用的
靜態視力矯正方式，

會在視力方面妥協。

但我不想把話講得太滿。

我和同事還有很多事要做。

比如，現在這個眼鏡有點兒——

（笑聲）

笨重嗎？

原因是我們使用笨重的元件，

它們通常是研究用或工業用的。

另一個原因是所有東西
都要固定，不能晃動，

因為目前的眼睛追蹤演算法
還沒有我們需要的穩定度。

所以，當我們要從研究環境
跨越至產業環境，創立公司，

我們未來打算要製造出
看起來像正常眼鏡的自動對焦眼鏡。

要實現這個目標，

我們得要大大改善
視線追蹤解決方案的穩定度。

我們也需要整合體積更小
且更有效率的電子裝置和鏡片。

儘管如此，我們目前的原型

已經證明了現今的可調焦鏡片技術

有能力超越傳統形式的靜態視力矯正。

只是時間問題。

顯然，在不久的將來，

我們不用再擔心何時該戴哪副眼鏡，

只要專心聚焦在重要的事物上即可。

謝謝。

（掌聲）