近日美国专利商标局(USPTO)正式公布了苹果公司一系列共73项新专利。在其中,有一项为光栅显示屏与苹果Vision Pro相关的新授权专利。

专利简介中指出,光栅显示屏可以形成凹凸弧度。光栅显示屏可具有光栅透镜薄膜,透镜横跨显示屏的长度。光栅透镜的配置可实现显示屏的立体观看。


为使显示屏具有更多曲率,同时确保令人满意的立体显示性能,显示屏可具有立体区和非立体区。在第一和第二非立体区之间可以设置一个中央立体区。非立体区的曲率可能大于立体区。

光栅显示屏业内也称光场显示屏,是裸眼3D显示的一项主流技术,其工作原理为利用光的折射与反射特性,通过微小透镜将光线聚焦到不同位置上从而形成一个复杂的光场。光场屏性能更优,其不受物理空间限制,可实现3米外的远距成像与超大画幅扩展。

光栅显示屏一般认为是给不适合佩戴AR/VR/MR头显产品的用户使用,在抛弃VR/AR头显的同时,也能看到3D全息立体影像。

不过光场显示屏有个较大的缺点,就是随着人眼观看角度的变化,画面也随之变化,因此为了聚焦作品中心表现力,一般会配合人眼追踪系统,把作品表现力中心点与用户的视焦点进行适时匹配,让用户始终能看到裸眼3D画面表现意图。

也正如此,所以裸眼3D光场显示屏,一般都是针对个人用户使用场景,与AR/VR/MR头显产品的使用场景高度重合,也是行业认为是AR/VR/MR头显产品的最佳替代品。

光场显示屏的这个特性,还在汽车驾驶座舱显示领域也得到了发挥,可以让驾驶员能聚焦显示信息时,减少对路面观察的干扰。近期华为推出的问界汽车,就加入了光场显示屏,以替代HUD AR显示屏。

不过苹果却并不认为光场显示屏与AR/VR/MR头显是互相替代关系,反而认为可以把光场显示屏引入到AR/VR/MR头显的近眼显示技术中来,实现大幅降低AR/VR/MR头显生产成本的目的。

与现在的AR/VR/MR头显高分辨率窄视场相比,裸眼3D光场显示屏具有极大的视角,以及足够高的亮度,唯一的劣势,可能就是近眼显示的像素点大小限制,导致实际观赏分辨率不足。

光场显示屏用在近眼显示的另一个难题就是屏内串扰,苹果为防止光场显示屏内的串扰,在专利中为显示屏中加入一种类似百叶窗遮挡的薄膜。百叶窗薄膜可具有多个由不透明壁分隔的透明部分。不透明壁可控制显示屏的光线发射角度,从而减少串扰。百叶窗薄膜可以安装在光栅透镜薄膜和显示面板之间。

目前苹果的Vision Pro头显生产成本和售价都十分高昂,苹果要推广其空间计算平台,也急需一种更低廉的头显产品来承载,光场显示屏只是在普通的LCD或OLED显示屏上面增加一层光场光栅膜和百叶窗膜,就能实现大视角的裸眼3D全息显示,这对苹果甚至整个AR/VR/MR头显行业,都有着十分重要的意义。

此前业内预计苹果Vision Pro头显由于售价过高,以及Micro OLED的产能有限,年销售量可能要限制在50万台以下。

而光场屏如果被苹果成功应用到Vision Pro头显产品,那么苹果将可以从产能过剩的6代柔性AMOLED产线上,获得足够的产能供应,而且量产成本与半导体制程的Micro OLED显示屏相比也十分低廉。