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2022年07月15日

XR科普——Pancake超短焦光学方案

作者:VRPinea

(VRPinea 7月15日讯)7月12日,网鱼网咖的兄弟公司YVR推出了旗下全新的VR眼镜YVR 2。据官方资料显示,这款VR一体机采用超短焦光学设计。结合小P这段时间收到的后台评论,今天我们就来好好捋一捋超短焦光学折叠光路(Pancake)。



虽然目前各大厂商都尽可能把VR头显做轻、做薄,但采用菲涅尔透镜作为光学方案的VR头显中,Meta Quest2的主机重量是503g,HTC Vive Focus3则趋近于800g。设备过于厚重会导致用户的佩戴舒适度变差,于是能让头显“减重”的Pancake方案应运而生。


何为Pancake光学方案?


从VR头显的拆解看,我们可以把显示单元分为显示屏和透镜。显示屏的图像光源通过菲涅尔透镜,放大射入我们的眼镜,从而形成了图像。目前市面上绝大多数的VR头显,都采用了显示屏+菲涅尔透镜的方案。但菲涅尔透镜的缺点之一在于太过厚重,不符合VR未来轻薄化的发展趋势。



而要想在有限的距离内把一片光源的面积尽可能放大,一种方法是使用放大镜;另一种方法需要借助两面镜子进行反射。在获得同等光面积的情况下,后者的路线会比前者更短。掌握了这个知识,就能更好地理解Pancake成像原理。


菲涅尔透镜与Pancake成像原理


基于Pancake技术方案的VR头显,图像源进入半反半透功能的镜片之后,光线在镜片、相位延迟片以及反射式偏振片之间多次折返,最终从反射式偏振片射出。同时镜片组无需和显示屏保持一定距离,能够降低VR头显的厚度,使其做得更紧凑,整体体积也会更小。


Pancake方案的优劣势


与菲涅尔透镜方案相比,Pancake方案除了上述的轻薄,还能够改善视野边缘模糊、画面畸变、边缘眩光等问题,带给用户更出色的视觉效果。



同时,Pancake折叠光学方案也有尚未解决的缺陷。一方面,屏幕和折叠光路的贴合难度加码,从而导致采用这种方案的VR眼镜普遍售价较高;另一方面,对基于2P Pancake方案的VR设备而言,能做到的最大视场角是95-100°。有传闻称苹果的第一代苹果AR/MR将配备2个3P Pancake模组,并将带来视场角的提升。


两片式折叠光路(2P Pancake)


目前已上市的VR头显中,采用Pancake超短焦光学方案的主要有:华为VR glass、HTC Vive Flow和arpara 5K,这三款产品都是分体式VR眼镜,需要手机、电脑等外接设备来供提供供电单位和计算单位。从今年开始,我们也将陆续看到搭载这一方案的VR一体机。比如YVR2、Pico下一代高端设备、Meta Quest pro、arpara AIO,还有备受期待的苹果MR头显。



最后需要说明的是,虽然Pancake超短焦将在今年下半年逐渐成为VR一体机的主流光学方案,但主要是中高端产品。当Pancake方案的需求不断扩大,提高产能优势后,成本才有望下降,最终惠及到消费者端,从而逐步取代采用菲涅尔透镜方案的VR头显。


本文属VRPinea原创稿件,转载请洽:brand@vrpinea.com


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