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[Devlog] Pancake 光学方案验证(1)

Pancake 替代传统 Fresnel 方案是目前的趋势。

Fresnel 和 Pancake

Pancake 光学系统更轻薄,畸变更小。配合将压力分散到额头和后脑勺的头带设计,能够完全解决 VR 设备压脸的问题。配合已经在很多产品中出现的 Passthrough 和无线串流技术,头戴显示设备进入更多领域、支持长时间使用的前景正日益清晰。

所以来尝试验证一下 Pancake 光学方案。

Pancake 方案的核心就是利用光的偏振、反射,制造比镜片组厚度长的多的光路。实际应用中的方案设计应如图2,将偏振镀层直接附着于曲面镜片上,以此节省空间、增大视场角、减少畸变。

图2 知乎

但既然是早期验证,就先不考虑除光学原理外的其他因素。验证中的镜片组直接采用亚克力+光学薄膜,包括 圆偏振镜、分光镜、1/4 波片、反射式偏振镜、菲涅尔透镜五部分。镜片组用 3D 打印外壳固定到一起。

外壳部件
亚克力贴膜镜片组
Pancake 验证系统,第一版
成像结果

成像结果并不理想,可以看到图像主要分为三层。最大的一个是反射式偏振镜没有成功滤除的原始光线;后面较小的一个是 Pancake 镜片组拉长距离后的成像;周围模糊的晕影是镜片自身反射造成的鬼影。

要彻底消除原始光线,需要能够全反射、透射的 PBS(偏振分光器) 光学组件,性能较好的选择是 Wire-Grid Polarizer(线栅偏振器)。但此类元件制造厂商不多,购买较为困难。

要消除鬼影,则需要减少镜片组不必要的反射。这一点可以通过将临近的光学膜片贴到一块亚克力基板,从而减少亚克力镜片总数解决。

较为棘手的还是 PBS 光学元件,待续。

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