VRAR是消费电子产业下一阶段确定性较高的创新方向。2021年全球VR出货量迈过1000万台生态繁荣门槛，行业进入硬件迭代升级—内容生态繁荣—用户数量/渗透率持续增加的良性循环上升通道。WellsennXR预计全球VR光学市场规模将于2023年达到22亿元，2030年有望达到500亿元。

VR光学方案主要经历了非球面透镜、菲涅尔透镜、Pancake方案三个阶段，当前VR设备光学方案仍以菲涅尔透镜为主，Pancake方案开始逐步渗透。Pancake方案的落地不仅是光学系统自身的重大创新，同时也为VR头显整机设计预留空间，预计将是未来几年VR头显主流的光学方案选择。

本期的智能内参，我们推荐安信证券和德邦证券的报告《VR设备轻薄化趋势明确，Pancake有望成为主流光学方案》《VR行业专题1：Pancake光学落地加速，把握硬件创新机遇》，解析Pancake技术及该技术对VR产业链的影响。

原标题：

《VR设备轻薄化趋势明确，Pancake有望成为主流光学方案》

《VR行业专题1：Pancake光学落地加速，把握硬件创新机遇》

作者：马良陈海进

Pancake,VR光学的拯救者

1、Pancake下一阶段VR光学主要升级方向

VR光学发展大致经过传统透镜—菲涅尔透镜—折叠光路（Pancake）三个阶段，体积重量不断减小。目前菲涅尔透镜是市场主流方案，Pancake因为在轻薄化方面的重大突破，有望成为下一阶段VR光学主要升级方向。

传统透镜在应用以非球面透镜为主，体积/重量较大，应用逐渐减少。 基于凸透镜基本原理，如果想使其焦距变短，满足近眼成像模组体积缩小的需求，主要有两种路径：1）增加透镜厚度：通过增加透镜中央与边缘厚度差，增强透镜对光线的折射能力；2）多组透镜叠加：缩短整体透镜模组焦距。但是，无论采用哪种方式，短焦距与轻薄化的设计诉求在传统透镜上必然存在严重冲突，这也限制了传统透镜在VR头显上的进一步应用深化。

▲非球面透镜可有效解决球差问题，在早期vr头显应用较多

菲涅尔透镜本质是扁平版凸透镜，因体积较小且工艺成熟被目前市场上多数头显采用。 光传播的方向在介质中不会改变（除非是散射光），而是在介质的表面偏离。因此，透镜中心的大部分材料只会增加系统内的重量和吸收量。基于此原理，菲涅尔透镜在传统透镜的基础上去掉直线传播的部分，而保留发生折射的曲面，从而达到省下大量材料同时又达到相同的聚光效果。

方案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。

2、 Pancake原理与优缺点

Pancake光学方案设计以偏振光原理为基础，利用反射偏光片(Reflectingpolarizer)对于不同偏振光选择性反射和投射的特性，配合1/4相位延时片(Quarterwaveplate)调整偏振光形态，实现光线在半透半反镜(Half-mirrorlens)和反射偏光片之间的来回反射，并最终从反射偏光片透射出去。以下图为例，圆偏振光在通过1/4相位延时片后变为线偏振光到达反射偏光片并被反射，接着第二次通过1/4相位延时片变回圆偏振光被半透半反镜反射并第三次通过1/4相位延时片，再次变为线偏振光，因为本次相比第一次光线旋转90°，得以通过反射偏光片完成成像。

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