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超短焦光学会成为VR的主流吗
hi188｜ 编辑
着眼当下，VR还存在太多不足，光学显示、重量、便携性应该是排在前几位且最能影响VR普及过程的几大因素。同时，这几个因素也存在相互联系，例如当光学系统足够小巧时，机身体积和重量也容易控制。因此，今天我们就来从光学方面分析一下超短焦VR光学方案。
VR光学的发展
2012年，Oculus推出Oculus Rift DK1版本，这可以看作是面向大众的主流3DoF VR头显设备。
谷歌Cardboard
2014年，谷歌公布了一项Cardboard方案，其旨在通过纸盒子、两片透镜，以及手机来实现VR的效果，此方案之后也有一众VR盒子类产品模仿。
综合来看，无论是Oculus Rift DK1还是谷歌Cardboard，都是通过2D屏幕＋单组透镜的组合，来提升沉浸式效果。这其中，透镜首要作用就是用于用于折射近眼光线，同时也具备放大画面、提升视场角的作用。
但接下来发现，影响VR观感的因素太多，其中透镜在色彩、畸变等多方面的问题比较严重。也即是说，VR光学方面依然还有极高的进步空间，无论是屏幕还是透镜。
菲涅尔透镜（a常规透镜，b减轻重量，c则减轻重量和厚度）
而在HTC Vive和Oculus Rift正式版头显都采用了菲涅尔类型透镜，目的在于降低透镜厚度，目前主流的VR头显几乎也都采用这类透镜或其它轻薄型的透镜。
现阶段，VR设备依然谈不上普及，因此更多的厂商开始寻求更多样化设计的VR。小巧、便携、显示清晰等则成了各个硬件厂商们的新目标。为此近些年开始更多头戴光影类产品，其中有的专属观影设备；有的则是VR头显，强调观影属性。
Varjo VR-1
目前从单屏幕＋透镜的模式已经衍生出：短焦型（如：3Glasses X1、华为VR Glass）、双目组合型（如：Varjo）、物理变焦型（Oculus Half Dome 1/2/3）、大视野类（如小派8K）等。
当然，本文讨论的是短焦型产品，因此接下来我们将目光聚焦在此类产品上。
短焦光学现有产品
以短焦型产品为例，2017年国内VR厂商蚁视曾宣称即将推出一款“复眼光学类”VR产品，特点就是小巧、轻便，光学原理就是超短焦方案，可惜最终产品未曾面世。今年3Glasses X1，华为VR Glass两款产品都采用超短焦技术方案。
从外观和形态来看，采用超短焦技术的VR头显体积都及其小巧，由于短焦光学的原理，因此整个透镜模组和此前VR产品的体积和厚度都大幅降低，这一点带来的改变还是非常大的。
3Glasses X1
以3Glasses X1为例，该机采用分体式方案，计算模块为颈挂方案，支持连接其它Type C设备（需支持DP-Out），其宣称头显部分的重量在150g以内，宣称厚度为23.5mm。
3Glasses X1超短焦光学方案
光学方面，3Glasses X1是与京东方合作研发，并且宣称向业界开放提供此光学模组。具体细节上，其视场角达到88.6度，并且支持0-600度屈光调节，结合自身的2.1英寸1200×1200分辨率（单眼）的LCD屏幕，观感还算不错。
华为VR Glass
华为VR Glass头显部分重166g，视场角参数暂时未知（猜测处于同一水准），华为在发布会上表示：VR Glass厚度仅26.6mm，比“传统”VR更轻薄，结合折叠式的镜腿，让整体便携性大幅提升高。
华为VR Glass超短焦光学方案
根据民生证券的分析，华为VR Glass光学系统方面则是与歌尔合作，屏幕为京东方/LG的2.1英寸LCD屏幕，分辨率为1600×1600（单眼）。
其特点是采用了3段式折叠光路，共有6层镀膜，支持0-700度屈光调节，并号称边缘不模糊。
上面是已经发布的产品，接下来我们来看看目前尚未发布，但已公布原型机的两款产品，分别是：Varjo VR和Oculus Half Dome。
Vality VR
Vality VR同样于今年亮相超短焦VR原型机，头显原型机的重量约200g，FOV约80度。宣称最终版重量可控制在150g以下，FOV提高到85度。
与上述两款采用LCD屏幕不同的是，Vality VR采用了OLED显示屏，分辨率也高达单眼2K级别，PPD达60，号称接近“人眼级别级显示效果”，可以看清VR中的字体。未来还计划加入Inside-Out定位追踪能力。当然，Vality VR定位于企业级VR头显，预计售价约1000美元。
而Half Dome最初于2018年F8大会上公布，其最大特点就是采用变焦显示系统，但结构采用的是物理结构，光学模组体积较大，但是视觉提升确实很明显。
左至右：Half Dome 1、Half Dome 2、Half Dome 3
而在刚刚结束的Oculus Connect 6开发者大户上，Oculus接连公布了Half Dome 2和Half Dome 3两款原型机。从产品形态来看，左至右：Half Dome 2、Half Dome 3的产品体积正在逐渐缩小，而这其中最大的改变就在于光学模组。
左：Half Dome 3光学系统；右：Half Dome 1光学系统
根据OC6大会上公布的消息，Half Dome 3采用更先进的光学方案，其通过由液晶屏组成的透镜，代替传统机械组件，实现更好的光学显示。最终Half Dome 3光学模组体积要比初代小很多，而且也更轻薄，具体视场角和重量暂未公布。
据悉，其中关键技术在于液晶屏由薄薄的双面光学元件打造，基于偏振透镜和可切换半波片。通过在不同深度的液晶屏之间进行画面切换，实现平滑的变焦显示。每增加一对透镜，焦平面数量会增加一倍，上图为64个焦平面的显示效果。
当然，Half Dome 3也属于短焦光学范畴，只不过和其它产品比，Half Dome 3厉害之处在于具有超短焦光学优势的情况下，还能带来出色的变焦显示能力。Oculus自称：这套光学方案定义了VR人体工学的最新技术水平。
短焦光学的未来
毫无疑问，超短焦目前已经成为发展趋势，因为未来VR肯定会朝着小型化、轻便化的方向去发展。
至于超短焦光学方案的诞生，京东方VR&AR战略部邹斌向青亭网表示：“超短焦光学方案对于VR设备小型化是很难绕开的一个门槛，对于改善佩戴体验有很重要的意义，未来会成为VR领域重要的发展方向之一。”
虽然说超短焦能够带来更小巧、轻便的机身，对于VR小型化有很大帮助，但是它的缺点也是显而易见的，例如：FOV目前普遍偏小，LCD材质的小尺寸高分屏太少。
邹斌表示：“超短焦光学方案不仅受光学透镜、屏幕影响，还涉及反射偏振膜等光学材料、散热、精密加工等技术，技术门槛非常高。”
言外之意，超短焦光学想要提升FOV并非一件易事，因此短期内提升市场价，还是看大厂吧，比如Oculus。
当下业界非常关注的Oculus在下一代PC VR方面的动作，本届OC6已经能够看出一些端倪，例如：即将在Quest上推出的手势识别、Half Dome 3中的光学方案，以及FRL研究院的眼球追踪，虚拟头像素和虚拟化身等，似乎将会成为下代Rift的几大亮点。
目前来看，无论是VR一体机还是PC VR，小型化的趋势已经不可阻挡，能否成为主流虽然难肯定，但很可能会催生一个独特类别的产品，这类产品就是以便携为主要卖点。
那么问题来了，对于你来说：FOV更重要呢？还是小巧、便携更重要呢？
（END）
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