如何通过Pancake光学模组在头显中实现更清晰的视觉效果

2023/08/09 NMOT

随着苹果头戴显示vision pro的发布,Pancake折叠光路是目前VR设备的主流光学方案,苹果也不例外采用了该方案。

我们可以预期Pancake光学模组将在VR(MR)头显行业中扮演越来越重要的角色。

当我们探讨虚拟现实(VR)头显中的Pancake光学模组如何减少失真时,我们需要从头显产品的底层逻辑开始理解。

苹果头戴显示vision pro

在头戴显示中,失真指的是图像呈现过程中发生的质量下降,这通常是由于头显镜头设计和光学路径的复杂性所造成的。Pancake光学模组,作为一种较新的技术,通过其独特的设计来克服这些问题。

首先,我们需要理解头戴显示中的光学系统。在传统的头戴显示中,常见的光学设计包括菲涅尔镜头和非球面镜头。头显镜头设计通常较大、较重,在光线传输过程中会引入造成色差、光晕(又称“神光”)等失真。

我们都知道色差是由于镜头无法将所有颜色的光线聚焦在同一点上产生的,光晕的产生是由于光线散射引起的明亮线条或光斑。


Pancake光学模组的核心在内部独特的光学设计。

Pancake光学模组相比传统镜头不同,Pancake镜头采用了一种更薄、更平的设计。这种设计的主要优点是减少了光路长度,光线在到达用户眼睛之前需要经过更少的光学元件,这直接减少了光学失真。例如,由于光路的缩短,色差和光晕问题得到了显著减少。

滤光片的作用

Pancake光学模组的设计还允许使用更小的显示器,这样做的优点是可以减少头显的整体尺寸和重量,从而提升用户舒适度。更小的显示器意味着更接近眼睛的放置位置,这也有助于减少由于镜头和显示器之间距离过大引起的失真。


然而,Pancake光学模组也有其局限性。例如,由于其光效率较低,需要更亮的显示屏来补偿亮度的损失。这可能会导致头显的电池续航能力降低,同时可能产生更多的热量。Pancake光学模组的视场(Field of View, FOV)可能略低于传统设计,尽管这可以通过设计调整来部分弥补。

Pancake光学模组通过其创新的薄平设计,在减少失真方面取得了显著进展。这一进步不仅提高了图像质量,还为用户提供了更舒适、更身临其境的VR体验。

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什么是折叠光路Pancake?

 

Pancake:进一步压缩了模组厚度,提升了用户的舒适度和沉浸感。折叠光路Pancake方案利用半透半反偏振膜的透镜系统折叠光学路径,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进入人眼。

Pancake方案能够实现更短的光路设计,从而大幅缩小产品体积,实现产品减重,同时提升VR头显的佩戴舒适度。


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