Pancake光学方案优势及技术难点在哪？

轻薄化、成像质量高、可调节屈光度。

Pancake 光学方案轻薄化优势显著，更适合拓展 C 端市场。Pancake 光学方案最大的优势在于利用多次折返的方式扩大光路总长，有效压缩了显示屏与光学透镜之间的距离，进而大幅降低了 VR 显的重量和体积，显著提升了产品佩戴舒适度和使用时长。对比市面上的主流 VR 头显产品，Oculus Quest 2 和HTC VivePro2均采用菲涅尔透镜方案，头显的重量分别为 503g 和785g，厚度分别为80.1mm和73.5mm；而 Arpara VR 和 Huawei VR Glass 采用 Pancake 光学方案，头显的重量分别为 200g 和 166g，厚度分别为 30.0mm 和 26.6mm，产品形态更加趋于日常佩戴的眼镜。搭载 Pancake 方案的 VR 头显设备重量和厚度显著低于搭载菲涅尔透镜方案的产品。

在 Pancake 光学方案中，通过透镜组合，可以提高边缘成像质量，降低图像畸变，提高图像对比度、清晰度以及细腻度。Pancake 光学的解析能力相对于菲涅尔光学提升了 50%，同时克服了菲涅尔光学固有的视野边缘模糊与畸变现象，有效减少边缘眩光，带来了视野全域范围的清晰体验。值得一提的是，YVR 2 光学镜组的透过率达到了 19%，在高透光性能下的清晰度达到了全新水平。目前业内平均水平约为 13-16%。

Pancake 光学方案支持屈光度调节。目前普遍 Pancake 模组的屈光度调节范围在0-700°之间，对于绝大部分近视的用户而言，无需佩戴眼镜即可使用。而对于单透镜的菲涅尔和非球面方案，如果不增加透镜则无法实现屈光度调节。目前实现屈光度调节有内调焦和外调焦两种方式： 1）内调焦方式。将其中一组镜片作为移动组，移动组镜片通过朝向某一方向移动实现屈光度的调节。这种方式的优势在于镜头的总长不会发生改变；缺陷在于移动镜片会导致整个光路的系统参数发生变化，如焦距等。此外，如果用户双眼视力差异较大，那么左右眼内调焦的一致性将不一致，进而引起双目合像等问题。2）外调焦方式。通过显示屏朝向某一方向的移动来实现屈光度的调节。这种方式的优势在于系统参数没有改变，因此左右眼的焦距是一致的，左右眼图像的一致性会更好，更容易实现合像；其缺陷在于由于移动屏幕，整个模组的总长会因此发生变化。 虽然 Pancake 光学方案支持屈光度调节，但仍然需要借助可变焦设计，结合液晶器件，实现动态全局调控，根据显示屏的内容和眼睛观看的位置，实时改变焦平面，让二维屏幕产生三维景深信息，才能改善由辐辏调节冲突（VAC）带来的眩晕问题。

光损高，理论上最高光效仅为 25%，因此对显示屏幕亮度要求高。多次折返的光路存在效率损失的问题，光线两次经过半透半反膜，所以其理论最高光效仅有25%，再加上反射偏振膜的损失，总体光利用率只有10-20%，因此需要搭配高亮度屏幕，例如 Micro OLED/Micro LED，以改善折叠光路方案的效果。相比之下，菲涅尔透镜的光学效率可高达 80-90%。 大视场角与设备轻量化难以兼得。据 Oculus 首席科学家表述，菲涅尔透镜的视场角（FOV）理论上限为 140°，而 Pancake 的 FOV 有望实现220°。然而，Pancake光学方案采用了较小的显示屏幕，较小的屏幕需要更长的光路来扩大视场角，这与折叠光路压缩光学模组总长这一设计理念相悖。因此，在Pancake 光学方案中，大视场角与设备轻薄化无法兼得，需要在两者之间做出权衡。当前量产的Pancake光学方案的 FOV 在 60-90°之间，距理论上限 220°仍有较大差距，且小于市场上菲涅尔光学方案的视场角。

易出现“鬼影”，降低呈像质量，影响用户体验。在成像光学系统中，往往存在一些非理想因素带来的杂散光，这些杂散光通常是由透镜界面多次反射、透镜缺陷散射、物理结构散射等造成的。实际应用场景中，这些杂散光往往会在画面中的某个位置形成像，被称为“鬼影”(Ghost Image)。Pancake 光学方案的中诸多鬼影，在画面中的表现不一而足，有的能清晰成像，有的则以光斑的形态存在，这严重影响了用户对于图像对比度的感知。 造成鬼影的因素有很多，其中最易造成的因素是双折射。由于双折射现象与透镜的材料有关，塑料材料通常具有较明显的双折射，因此可以通过增加透镜或改变透镜的形状、改善透镜材料，优化光路来降低其双折射现象来抑制鬼影现象。