苹果新专利显示其正在为未来HMD研究光栅显示器

在2021年，苹果发布了多项与光栅显示器有关的专利，专利涉及未来可能的光栅显示器的背景，在专利中可以看到实际的苹果电视显示器能够在没有3D眼镜的情况下呈现3D风格的内容。

近日，苹果公司又公布了一项名为“光栅图像生成”的专利申请。该专利于2023年5月3日公布，涉及生成将在光栅显示器上显示的图像的方法和设备。这次该专利的重点不是电视，而是HMD，在专利中这一词语被列举了约30次。虽然不限于HMD，但它是本专利的一大焦点。

在这些方法中，固定的网格是离线生成的，而实时的纹理信息被映射到固定的网格上。在离线过程中，物体的纹理和三维网格信息被用来为物体的多个视点渲染UV贴图视图，视图由显示校准数据生成。

专利展示的方法能实时采集纹理信息，并进行合成处理，通过基于光栅到UV图从纹理中取样的像素，为多个视点生成光栅图像，然后将光栅图像显示在光栅显示器上。检测到的环境中人的位置可用于限制实时合成过程中产生的视点数量。

图源：patentlyapple

苹果公司的专利图1A和1B说明了一个光栅显示器#120的例子。图1 A显示了一个示例的光栅显示器的三维前视图，图IB显示了一个示例的光栅显示器的俯视图。

如图1A所示，光栅显示器可以包括一个显示面板#122，该面板可以是LCD、OLED、DLP或LCoS（硅上液晶）。如图1A和1B所示，光栅透镜#126可以是片状或阵列状的放大镜(也被称为透镜)#128，配置成当光栅显示器从稍微不同的角度观看时，从显示器前面的不同视点或观看角度(例如，VI、V2和V3)可以看到正在显示的光栅图像的不同视图。

此外，视角半径例如可以是30度；然而，也可以使用更宽或更窄的视角，例如在15至65度的范围内。作为一个非限制性的例子，光栅显示器#120可以提供22个视角，分布在30度的视角半径内，每1.6度有一个不同的视角。

苹果公司的专利图1C显示了一个示例设备#100的俯视图，根据一些实施方案，该设备包括图1A和1B中说明的光栅显示器#120。该设备可以包括一个光栅显示器，一个或多个传感器#140，和一个控制器#160。传感器可以收集关于物体#190的信息，以便在光栅显示器上显示图像。

传感器#140可以包括但不限于一个或多个摄像头，捕捉对象#190的深度信息。控制器可以包括一个或多个处理器，处理由传感器捕获的数据，以生成物体的纹理（例如，着色和阴影）和网格（例如，三维表示）信息。根据纹理和网格信息，控制器可以生成光栅图像，并在光栅显示器上显示。

图源：patentlyapple

苹果公司在专利图2A中揭示，设备#200可以是一个HMD，戴在用户的头上，使光栅显示器#210配置在他们的眼睛前方。

作为另一个例子，显示系统#210可以是一个直接的视网膜投影仪系统，将左右图像逐像素扫描到受试者的眼睛。为了扫描图像，投影仪产生的光束被引向反射部件，这些反射部件将光束重定向到用户的眼睛。在这项专利中，HMD一词被列举了30次。

苹果公司的上述专利图5以图示方式说明了一种离线生成光栅到UV图的方法。

想了解更多细节，请查阅苹果公司的专利申请EP4173281。本周公布的苹果公司的专利申请最初是在2021年6月提交的。这是一项前瞻性的专利，所讨论的技术不太可能成为苹果初代XR头显的一部分。