VR Pancake光学原理及检测关键

VR Pancake光学原理及检测关键

VR光学方案主要包括非球面镜片、菲涅尔透镜和Pancake三种。目前业界普遍认为Pancake方案最具前景，因为它能显著减小VR眼镜的体积和镜片厚度。与菲涅尔光机系统相比，Pancake方案可以将厚度缩减一半，从而大幅提升用户的佩戴舒适度。

Pancake光学原理

Pancake的中文含义为折叠光路，其核心是在更小的模组厚度下实现同等的光路总长，保持相同的放大效果。具体工作流程如下：

1. 显示屏发出的光经过偏光片变为线偏振光（偏振方向p），此时亮度损失一半；
2. 经过1/4波片变为圆偏振光，然后通过半透半反膜，亮度再次损失一半；
3. 经过第二个1/4波片，圆偏振光又变成线偏振光（偏振方向s），且与之前垂直；
4. s向偏振光被反射偏光片反射回去，再次经过1/4波片变为圆偏光；
5. 进入透镜1，然后被半透半反膜反射回来，形成折叠光路，同时亮度第三次损失一半；
6. 经过1/4波片，形成p向偏振光，此光可以通过反射偏光片，经过透镜2到达人眼。

Pancake光学的优缺点

Pancake光学方案虽然具有体积小的优势，但也存在一些问题：

• 光损较大：LCD方案极限光效为25%，而Micro OLED方案极限光效仅为12.5%。尽管Micro OLED亮度要超过LCD两倍，但由于PPI、响应速度、色域等优势，高端VR设备普遍采用Pancake + Micro OLED方案。
• 伪影和FOV小：伪影是由于光路双折射造成的，而FOV小则是因为TTL（Total Track Length）被压缩。

检测关键

由于Pancake光学方案对精度要求极高，因此在制造和质量检验过程中需要特别注意以下参数：

• 远轴透镜的中心和倾斜调整
• 非球面表面的倾斜和中心调整
• 中心厚度和间距
• eyebox和视场范围内的MTF
• 有效焦距
• 畸变
• 相对照度
• 色差
• 鬼影与雾化

结语

随着VR技术的不断发展，Pancake光学方案因其独特优势已成为行业主流选择。然而，其在实际应用中仍面临一些技术挑战，需要通过精确的制造工艺和严格的质量控制来解决。

本文原文始发于微信公众号（艾邦VR产业资讯）