超短焦折叠光路是VR突破的新方向么？

VR 硬件轻薄化助推光学器件不断升级。由于传统透镜存在小焦距和薄镜片的矛盾，因而采用传统透镜的 VR 设备受制于体积和重量，不利于用户长时间佩戴。为实现 VR 硬件轻薄化，目前 VR 设备普遍采用菲涅尔透镜方案，并向折叠光路方案持续升级突破。

数据来源：VR陀螺、中金公司、嘉合基金转用

超短焦光学帮助 VR 头显设备实现“瘦身”，是 VR 头显光学方案的主要发展方向。自由曲面透镜加工工艺复杂、成本更高、应用条件更为苛刻，难以量产；而折叠光路技术（Pancake lenses）量产潜力较大，目前是超短焦光学的主要解决方案。将原本光路“折叠”，从而实现光学镜头和显示屏之间空间的压缩，显著缩小 VR 头显体积。

折叠光路实现分辨率与视场角突破。据 Semiconductor engineering 数据显示，用户双眼视场角超 200°。而目前市场的主流 VR 头显设备选用菲涅尔透镜方案，视场角平均在 90-110°区间，用户的沉浸体验受限。据 Oculus 首席科学家表述，菲涅尔透镜的理论上限为单眼 4K 分辨率和 FOV 140°，而折叠光路技术有望实现视网膜分辨率和 FOV 220°。因此，折叠光路技术的成熟有望进一步提升 VR 设备的整体体验。

图2. 菲涅尔透镜与Pancake光学模组对比

数据来源：VR陀螺、嘉合基金

图3. 双眼视角范围

资料来源：Semiconductor Engineering，中金公司、嘉合基金转用

据 Meta 数据显示，折叠光路技术光学效率仅为 25%，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。显示技术的持续迭代将有望加速折叠光路技术的商用进展。

图4. 折叠光路光学效率仅为25%

资料来源：VR陀螺，中金公司、嘉合基金转用

折叠光路技术所采用的半透半反镜片会在折返过程中产生鬼影，需采用偏振膜维持准确的偏振态消除影响，否则鬼影会降低画面对比度，影响用户体验。但是偏振膜在材料、耐热性、精密加工等方面的技术门槛较高。

图5.鬼影影响屏幕对比度

资料来源：Micro Display，中金公司、嘉合基金转用