已开发多款原型，或明年发布新品，三星XR专利布局大揭秘

近期据韩媒Naver新闻爆料，三星电子或将于明年面向开发者推出XR头显，以构建XR生态系统。据悉，三星计划通过打造XR生态系统，来整合元宇宙、软件、内容、元件开发和科研等上下游领域。据称，为了开发XR设备，三星电子联合三星显示器、三星电机等子公司，以及XR零部件供应商，组成了相关的工作组。此外，还与中国的供应商合作，联合开发XR产品。

目前，三星似乎已经开发了多款XR原型机，并已展开测试。接下来，三星有望首先公开软件SDK，吸引开发者来制作XR内容。应用场景方面，三星计划将XR用于娱乐、教育、医疗和国防等领域。该公司的策略是，首先推动XR内容生态，在B端积累解决方案，然后再进入C端。

我们知道，三星在早期曾进入VR市场，推出了Gear VR盒子，WMR头显Odyssey玄龙MR+等产品，但由于后期市场反馈未达预期等因素，三星一度停止了VR硬件业务。尽管如此，该公司在AR/VR上的动作并未停止，尤其是在近年来多次展示、公开AR/VR相关产品和技术，并且不断在申请相关技术专利。今天，我们就从三星的专利中了解一下，这家公司对于未来AR/VR技术都有哪些规划。

先来回顾一些关于三星AR/VR硬件的新闻

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三星XR专利

前不久，日本经济新闻在一项调查报告中指出，从2016年开始，三星提交的元宇宙相关专利申请数量，排名全球第二，仅次于LG。而这些专利的内容包括了通信、传感器、显示器、AR/VR等技术。对于未来三星的XR产品，我们可以有哪些期待呢？也许从近期USPTO公布的一些三星XR专利中，可以看到一些可能的发展方向。

1）US 11515509 B2，虚拟图像显示设备和头戴式装置，申请于2020年2月26日

这项专利的重点是介绍某种支持3D立体显示的VR系统，与传统VR显示方案不同，这项专利描述了一种支持从多视角观看图像的显示模组，以及模组的不同结构设计。

细节方面，该VR系统由三大部分组成，即显示面板、某种透视窗口（叠加在显示面板外）、由多透镜结构组成的多视点光学层（位于显示面板和窗口之间）。此外，显示面板上可能覆盖包含多个像素的薄膜封装层，而多视点层则可位于薄膜封装层表面。固定这些光学元件的粘合剂可采用光学透明粘合剂膜（OCA）、光学透明树脂（OCR）或压敏粘合剂膜（PSA）。

三星在专利中还指出，这项VR方案支持AR显示，可同时看到虚拟图像和真实环境。该方案的另一个优势是，适眼距只有35毫米或更短，因此头显部分更薄、更小。

2）US 11521580 B2，基于头部追踪信息生成临时图像的VR显示系统和装置，申请日期2020年7月2日

这项专利描述了一种根据头部定位数据生成瞬时图像的方案，它的作用是通过插入临时图像帧来降低图像的运动延迟。

简单来讲，VR的概念是当你移动头显时，眼前的图像会改变，就像你用肉眼看物理空间那样。这是VR与普通2D显示的最大不同之一。三星在专利中重点描述了实现VR显示的过程，包括利用头部定位系统识别用户的运动信息，并输入驱动控制器中，接着会根据用户运动信息生成临时图像。另一方面，生成临时图像的目的是为了减少图像延迟，VR显示面板可选择渲染输入图像或插入临时图像，来缓解因延迟造成的图像卡顿。

三星表示：在传统显示系统中，如果屏幕以60Hz刷新率运行，可能会出现至少16.6毫秒延迟。因此当用户快速转动眼球或运动头部时，可能会看到明显的图像延迟。

3）US 11508336 B2，头戴式显示装置及驱动方法，申请者为三星显示，申请日期2021年3月17日

该专利的特点是支持亮度自适应，动态调光，目的是均衡每一帧的亮度，降低视觉疲劳。

三星指出，由于头戴式显示设备安装在用户的头上，屏幕与人眼距离近，因此可能引起人眼不适，造成疲劳、恶心、呕吐或眩晕等症状。为了缓解这些问题，该公司研发了一种可根据周围亮度调节屏幕亮度的VR方案，该方案特点是采用了亮度可调的显示驱动，在初次使用时会先校准初始亮度，后续VR显示的图像会根据初始亮度去调节。

此外，该方案还会计算出让用户产生视觉疲劳的最大亮度（不适应的亮度峰值），将VR屏幕的整体亮度范围设定在初始亮度和不适应的亮度范围内，进行自适应调节。

值得注意的是，该VR方案可能会根据注视点范围去动态调节亮度。比如，VR头显的视场角大约在110°到120°之间，而注视点看到的清晰范围大约为5°，那么VR头显可根据注视点变化去调暗余光看到的图像。

专利还指出，VR头显可采用多种类型的显示方案，比如LCD、OLED、无机发光显示器、柔性显示器等等。这些屏幕可嵌入VR头显外壳中，也可以耦合到外壳上。

4）US 20220383601 A1，AR应用中虚拟化身与物理对象的交互方式，申请于2021年12月28日

这项专利描述了一种Avatar与现实场景交互的混合现实方案，简单来讲，就是在AR/VR中使用Avatar远程社交时，允许远程用户通过Avatar与本地用户、用户所在的空间进行物理交互，进一步增强沉浸感和逼真感。

细节方面，当虚拟对象（Avatar）与物理对象的距离达到一定阈值时（足够近），系统会修改Avatar，根据Avatar和物理对象的属性来模拟二者之间的交互，比如实现靠墙、坐沙发等动作。

硬件方面，该方案可兼容各种类型的AR/VR设备，比如PC VR头显、支持VST透视的混合现实头显、AR/VR盒子、AR眼镜等等。AR/VR设备可配备RGB相机、深度相机、运动传感器、雷达、声纳、红外等传感器。

5）US 20220374543 A1，在AR系统中取出隐私敏感信息的方法和架构，申请于2022年4月12日

这项专利描述了一种在AR/VR头显摄像头采集数据时，保护用户信息安全的方法，其特点是可在AR/VR系统中移除敏感信息，比如捕捉到的图像经过处理后再输入AR/VR应用中执行。

该方案保护的数据包括：个人面部图像、汽车牌照、室内布局等等。

此外三星在专利中提到，该AR/VR头显可采用朝外的RGB透视摄像头，它们靠近佩戴者眼睛的位置，以自然的人眼视角记录周围环境，而且这些摄像头或支持红外传感（可能用于手柄定位）。

6）US 20220382356 A1，控制XR设备运行模式、优化性能的系统和方法，申请于2022年5月23日

这项专利涉及了关于AR/VR头显运行的大量技术实现方式，比如在XR渲染器上同时运行多种操作模式，同时运行图像渲染任务和计算机视觉任务等等。此外，还包含了AR/VR性能优化、降低耗电的方法，比如根据应用场景关闭不需要的传感器，或是动态调节传感器追踪分辨率、计算精度。

专利中提到的一些关键信息包括：

1）显示屏或采用LCD、LED、OLED、MEMS、电子纸显示屏，可支持多焦点显示、深度感知，采用一块或两块屏幕；
2）交互方式支持触觉、手势、靠近、悬停输入、电子笔等等；
3）支持AR/VR两种模式，或支持单目或双目显示，透光率未定，外壳可能为不透明、半透明或反光设计；
4）或采用HUD设计，即抬头显示器；
5）或采用支持触控的透光AR显示单元，或是不透明显示面板，加上透视相机来实现AR；
6）每个组件都可以针对功率/性能进行优化，比如根据应用场景关闭/开启部分组件，若应用只需要显示2D内容，那么便可关闭定位相机，或是降低图像传输分辨率和色彩深度、关闭手势追踪等功能，以此来达到省电、优化性能的效果；
7）方案具有可扩展性，兼容任何渲染系统（边缘计算或云渲染方案）、XR设备和配件；
8）配备CV（计算机视觉）、SLAM和6DoF定位能力。