近期，USPTO公布了两项来自NVIDIA的新专利，这两项专利都与全息VR显示方案相关，编号分别为US20220334395 A1和US20220334392 A1。两项专利均来自同一个研发团队，发明者包括Jonghyun Kim，Ward Lopes、David Patrick Luebke、Manu Gopakumar。
(资料图)
据悉，Jonghyun是NVIDIA高级研究员，拥有光学、3D显示、光场显示、光场成像、计算成像、全息显示等技术经验。而此前NVIDIA公布的全息光波导VR方案的研发团队也包括Jonghyun Kim，基本上可以确定这两项专利与该VR方案有关。
这两项专利详细描述了可用于VR头显的全息显示方案，包括光学原理等细节。NVIDIA在专利中指出，VR头显的显示单元通常由屏幕和透镜组成，二者之间有一定距离，因此VR头显整体看起来像是一个盒子，不仅笨重不舒适，且不够美观。因此，希望通过全息显示方案来改善现有的VR显示技术。
值得注意的是，专利US2022033495 A1申请于今年2月11日，而US20220334392 A1则在去年9月就已经申请。尽管亮相专利的文字简介相似，但你可以发现今年申请的这项专利的光学结构略有不同，而且采用的透镜也不只是全息光波导，而是有多种制造工艺可选择，似乎是更加完善的方案。
NVIDIA全息VR方案
从根本上讲，NVIDIA的全息VR方案主要由相干光源、与相干光源耦合的全息波导，以及与全息波导耦合的SLM空间光调制器构成。
从此前NVIDIA的研究来看，将SLM和全息波导组合的显示模组厚度仅2.5毫米，支持2D和3D显示。与传统VR显示方案相比，NVIDIA的方案采用不同的光路，光源和SLM并非在全息波导正反两面，而是可放在左右两侧或同一侧，而光源发射的光会经过波导内反射传递至SLM元件，光线经过调节后射入人眼。
而在专利中，NVIDIA科研人员探索了SLM光源和全息波导之间的更多种组合。
NVIDIA全息VR专利
NVIDIA在专利中详细描述了基于全息光波导、光源和SLM元件的多种组合，探索了各种不同的光路，一些方案还使用了放大透镜（或采用超表面材质、PB相位透镜）、四分之一波片、偏振片等结构。最初的的方案采用全息光波导，而新的US2022033495 A1专利则采用瞳孔复制光波导，制造方案有多重选择，比如衍射表面光栅、全息体光栅或阵列光波导。
以下是专利中的一些光学组合：
与传统的VR显示方案不同，NVIDIA的方案更接近AR光波导方案，光源/屏幕不一定放在使用者眼前，成像/对焦的位置不一定在屏幕上，而是显示在人眼前的空间中，好处是可显示更加立体的图像。这意味着，VR屏幕不会遮挡你的视线，而且光学模组的体积也可以做的更小，可实现更轻便、时尚的VR硬件外观。实际上，换一种思路如果将AR光学用来开发VR头显，也许可以改变传统的光路设计，同时也可以缓解光学AR的亮度、对比度问题，比如通过调暗背景，来实现某种3D立体的VR视觉效果。
NVIDIA指出，这项光学方案不局限于VR应用也可以实现AR/MR显示，或通过摄像头来实现VST透视、3D空间定位等效果。
专利还提到，VR屏幕可接收远程的像素信号，也可以本地生成。或暗示VR头显可串流PC桌面。专利中涉及多种VR光学方案，不同的方案有的厚度仅2.5毫米，也有的厚度在3-4毫米以内，比传统的透镜+屏幕方案更薄，同时VR图像质量得到了改善。
潜在应用
据悉，NVIDIA的专利更侧重于技术讲解，而并没有描述VR头显的预期用途。
而我们知道，NVIDIA专注于游戏等领域的图像处理方案，硬件主要为显卡，而软件则包含3D协作和模拟平台Omniverse、基于显卡的图像处理技术等等。除此之外，NVIDIA在VR领域有多项布局，不仅推出VRSS功能来优化VR渲染效果，同时也在研发VR光学技术。
尽管目前还无法确定NVIDIA是否会推出VR硬件，但探索VR技术对NVIDIA的后续业务也有帮助，比如帮助NVIDIA了解VR图像渲染的特性，进一步优化VR图像算法、或头显集成显卡等等。应用场景方面，从NVIDIA现有的业务来看，VR硬件升级也有望推动Omniverse在VR领域的发展，而如果将VR用于游戏，未来NVIDIA也可以设计VR专用GPU等产品。参考：GameRant
