[发明专利]用于预补偿快速可调透镜的设备和方法

说明书

本发明提供了一种多焦显示设备(300)，包括聚焦可调透镜(focus tunable lens，FTL)(103)和控制器(400)，所述控制器(400)用于通过向所述FTL施加补偿控制信号(402)来将所述FTL(103)的焦点从第一焦平面转移到第二焦平面。所述控制器(400)用于基于一个或多个先前补偿控制信号值生成当前补偿控制信号值，所述当前补偿控制信号值是当前时间点的所述补偿控制信号(402)的值，所述一个或多个先前补偿控制信号值是一个或多个先前时间点的所述补偿控制信号的值。

技术领域

本发明涉及一种用于控制快速可调透镜的设备和方法。具体而言，该设备和方法的目的是增强例如多焦平面显示器(Multifocal Plane Display，MFD)等光学系统中的快速可调透镜的光响应和频率响应。

背景技术

近来，多焦平面近眼显示器(MFD)已经成为在使用头戴式显示器观看3D内容时缓解视觉不适的优选实用手段之一，从而提供真正的容积3D成像。传统的近眼显示器(neareye display，NED)基于立体3D显示器，通过从在离观看者固定距离(焦平面)处存在双目视差的2D透视图对来渲染3D场景的深度感知。这造成了一种不自然的观看条件，因为辐辏调节冲突(Vergence-Accommodation Conflict，VAC)带来了不良后果，例如视觉不适、疲劳或深度感知失真。

多个仔细放置的离散焦平面沿着视轴将一个扩展3D场景体划分为多个区域。区域内的虚拟对象通过相应的一对相邻焦平面渲染，使得这些对象的2D透视图以近乎正确的焦距显示。

MFD实施方式可以分为空间复用技术和时间(temporally/time)复用技术。在时间复用系统中，在渲染多个焦平面的帧的同时，快速切换单个2D显示器到眼睛的观看距离，以创建无闪烁感知。为了执行焦平面切换，使用高速焦点调制器元件来连续调整/调制电可调透镜或可变形薄膜镜面设备(deformable membrane mirror device，DMMD)等的焦距或光功率，其中这些高速焦点调制器元件使用可变功率透镜或聚焦可调透镜。焦点调制器元件，例如电聚焦可调透镜(focus tunable lens，FTL)，是一种形状可变的透镜。其包括容器，该容器中充满了光流体并用弹性聚合物膜进行密封。流经执行器线圈的电流用于控制透镜的偏转或透镜的焦距。为了产生若干光功率(例如4个焦平面)，施加表示相应电流电平的电流阶跃形式的控制信号。

然而，目前，所描述的显示系统受到主要与图2所示焦点调制器元件有关的伪影的影响，如“数据表：EL-10-30系列，快速电可调透镜，Optotune，2017年1月(Datasheet:EL-10-30-Series,Fast Electrically Tunable Lens,Optotune,Jan 2017)”中所强调的那样。由于透镜惯性，光响应中会出现振荡伪影(过冲+振铃)，其特征是上升时间和稳定时间。

通过使用某些预处理方法来增强功率透镜的光响应和频率响应，已经基本解决了该问题，如“数据表：EL-10-30系列，快速电可调透镜，Optotune，2017年1月(Datasheet:EL-10-30-Series,Fast Electrically Tunable Lens,Optotune,Jan 2017)”中所强调的那样。为了实现更短的稳定时间，建议从使用的阶跃函数中去除谐振频率并使用过冲阶跃函数。然而，这些措施不足以保证MFD系统的高质量部署。

发明内容

鉴于上文提及的问题和缺点，本发明旨在改进传统技术。具体地，本发明旨在改进快速可调透镜的光响应，尤其是针对快速调谐序列。FTL的光响应是将控制信号(例如电流)施加到FTL时所产生的FTL的光功率(或等效地，焦距或焦点位置)。

本发明的目的通过所附独立权利要求中提供的方案实现。本发明的有利实施方式在各个从属权利要求中进一步定义。