XR科普——Pancake超短焦光學方案

2022-07-15     VRPinea

原標題:XR科普——Pancake超短焦光學方案

(VRPinea 7月15日訊)7月12日,網魚網咖的兄弟公司YVR推出了旗下全新的VR眼鏡YVR 2。據官方資料顯示,這款VR一體機採用超短焦光學設計。結合小P這段時間收到的後台評論,今天我們就來好好捋一捋超短焦光學摺疊光路(Pancake)。

雖然目前各大廠商都儘可能把VR頭顯做輕、做薄,但採用菲涅爾透鏡作為光學方案的VR頭顯中,Meta Quest2的主機重量是503g,HTC Vive Focus3則趨近於800g。設備過於厚重會導致用戶的佩戴舒適度變差,於是能讓頭顯「減重」的Pancake方案應運而生。

何為Pancake光學方案?

從VR頭顯的拆解看,我們可以把顯示單元分為顯示屏和透鏡。顯示屏的圖像光源通過菲涅爾透鏡,放大射入我們的眼鏡,從而形成了圖像。目前市面上絕大多數的VR頭顯,都採用了顯示屏+菲涅爾透鏡的方案。但菲涅爾透鏡的缺點之一在於太過厚重,不符合VR未來輕薄化的發展趨勢。

而要想在有限的距離內把一片光源的面積儘可能放大,一種方法是使用放大鏡;另一種方法需要藉助兩面鏡子進行反射。在獲得同等光面積的情況下,後者的路線會比前者更短。掌握了這個知識,就能更好地理解Pancake成像原理。

菲涅爾透鏡與Pancake成像原理

基於Pancake技術方案的VR頭顯,圖像源進入半反半透功能的鏡片之後,光線在鏡片、相位延遲片以及反射式偏振片之間多次折返,最終從反射式偏振片射出。同時鏡片組無需和顯示屏保持一定距離,能夠降低VR頭顯的厚度,使其做得更緊湊,整體體積也會更小。

Pancake方案的優劣勢

與菲涅爾透鏡方案相比,Pancake方案除了上述的輕薄,還能夠改善視野邊緣模糊、畫面畸變、邊緣眩光等問題,帶給用戶更出色的視覺效果。

同時,Pancake摺疊光學方案也有尚未解決的缺陷。一方面,螢幕和摺疊光路的貼合難度加碼,從而導致採用這種方案的VR眼鏡普遍售價較高;另一方面,對基於2P Pancake方案的VR設備而言,能做到的最大視場角是95-100°。有傳聞稱蘋果的第一代蘋果AR/MR將配備2個3P Pancake模組,並將帶來視場角的提升。

兩片式摺疊光路(2P Pancake)

目前已上市的VR頭顯中,採用Pancake超短焦光學方案的主要有:華為VR glass、HTC Vive Flow和arpara 5K,這三款產品都是分體式VR眼鏡,需要手機、電腦等外接設備來供提供供電單位和計算單位。從今年開始,我們也將陸續看到搭載這一方案的VR一體機。比如YVR2、Pico下一代高端設備、Meta Quest pro、arpara AIO,還有備受期待的蘋果MR頭顯。

最後需要說明的是,雖然Pancake超短焦將在今年下半年逐漸成為VR一體機的主流光學方案,但主要是中高端產品。當Pancake方案的需求不斷擴大,提高產能優勢後,成本才有望下降,最終惠及到消費者端,從而逐步取代採用菲涅爾透鏡方案的VR頭顯。

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文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-cn/39187f4e29a26fdb56fc643ff9a48363.html