苹果Vision Pro Pancake透镜剖析

苹果Vision Pro的苹果剖析宣告带来了大批关注度，特意是透镜光学方面简直不太多参数  。环抱屏幕以及Pancake模组也有良多的苹果剖析品评辩说，明天咱们就来看看其中的透镜Pancake光学模组 。

近期
，苹果剖析HyperVision凭仗自己在VR光学规模的透镜履历
，合成并预料了Vision Pro的苹果剖析部份光学参数 ，好比Pancake模组的透镜FOV、PPD等等。苹果剖析

据悉，透镜苹果在2022年笼络了Lynx R1头显的苹果剖析光学透镜提供商Limbak，其后Lynx改为投资以色列VR光学妄想商HyperVision，透镜妄想在未来的苹果剖析VR头显中接管后者开拓的大视场角透镜。HyperVision专一研发尺寸轻佻
、透镜大视场角VR透镜技术，苹果剖析搜罗适宜VST透视头显的Pancake模组 ，视场角可抵达240°x95°。

​Vision Pro接管定制的三片式透镜，是一种折反射透镜 ，很可能是Pancake的变种规范。Pancake的优势不用多说 ，基于折叠光路延迟光学TTL（光学道路），从而减轻光学模组的厚度
，直接有利于VR头显减轻厚度 。

Pancake个别由一片或者多片透镜组成 ，好比：PICO 4接管单片透镜 ，而Quest Pro则基于多片透镜 。上图因此2片透镜Pancake为例
，其妄想搜罗如下多少种组件 ：2个1/4波片（延迟器）、半反射透镜
、反射式偏振器 。

其中，2号1/4波片最为紧张 ，它的熏染是将线性偏振光转化为圆偏振光，特色是需要坚持平展、不能变形，而这也为Pancake透镜妄想带来了限度 。因此，市面上罕有的Pancake妄想至少要有一个平面。

不外 ，Vision Pro光学模组彷佛有所差距 ，它接管3片透镜妄想，而且从妄想图来看其中2片透镜接管非纪律妄想，如上图一 、2号透镜中 ，1号透镜顶部薄、中间厚，而2号透镜顶部厚、中间薄 。彷佛，一、2号透镜具备旋转对于称性，这又是奈何样一回事呢  ？

VR光学透镜公司HyperVision近期对于Vision Pro的透镜妨碍了合成，发现
：这种非平面的Pancake妄想妄想此前在Meta的专利中也泛起过，妄想的关键在于曲面透镜要适宜其非球面曲度。

Meta专利-US20180120579A1

在Meta一份2018年的专利（US20180120579A1）中 ，就接管了曲面Pancake妄想妄想
，如上图1A，处置了以前1/4波片无奈变形的限度。专利中提到：420透镜的内凹面以及440透镜的外凸面概况不同 ，如上图4B、4C 。而且 ，420透镜由2块透镜粘合而成，其中搜罗一个平面 。

再综合图1A，其中1/4波片“140”被嵌入在2个非球面透镜“104”以及“106”中间 。由于平面1/4波片薄膜在非球面透镜中不修正线偏振以及圆偏振转换的特色 ，因此可能做到曲面妄想 。

可能确定的是，苹果已经为Vision Pro恳求了相关专利，不外这些恳求中的专利可能在18个月之后才会宣告进去。尽管，苹果此前的专利中也有部份相关的内容。好比US20210132349A1专利就以及Vision Pro透镜相关。

苹果专利-US20210132349A1

凭证专利图展现，”28号“1/4波片位于26以及32号透镜之间，功能也是实现偏振态的转换 。这个转换也可能经由图八 、图9来清晰，26号以及32号透镜的功能是巩固的 ，从而实现曲面妄想。

据体验过Vision Pro人展现，Vision Pro的水平FoV约莫在100°到110°之间 。HyperVision凭证建模合成，Vision Pro的透镜FOV可能比110°更大，这一点仅供合成参考。

Vision Pro光学透镜在挨近人眼的位置为凹面，短处是在实现相对于松散光学妄想的同时  ，还能提供大视场角。经由火析苹果果真的透镜以及Micro OLED屏幕图片，以及简陋的尺寸，HyperVision作出如下假如：

Vision Pro光学模组建模

凭证上述假如，HyperVision对于Vision Pro光学零星妨碍建模 ，服从发现：

FOV参数可分为两种 ，一种是周边FOV（人眼直视时的视场角）以及旋转FOV（凝望点偏离中间的最大旋转视场角） 。先来预料旋转FOV：眼球旋转舒适角度在30°摆布 ，欺压情景下可达50° ，由于眼球旋转时瞳孔位置比漠视时更挨近透镜（近约8毫米），经由重大的多少多推理
，患上出周边FOV清晰大于旋转FOV。假如水平旋转FOV=42°（鼻侧）+50°（太阳穴侧）=92°，那末水平双目FOV是太阳穴侧视场角的两倍，便是100°。

经由建模妨碍丈量，可患上出水平周边FOV=50°（鼻侧）+60°（太阳穴侧）=单眼水平FOV 110°
、双眼水平FOV 120°，而平面重叠部份则为2x50°=100° 。垂直FOV则为45°（上）+45°（下）=90°。

接下来，凭证假如的展现器长宽最近简陋验证 ，单眼水平FOV与垂直FOV的比例为110°/90°≈1.22。

为了估算PPD，HyperVision做出如下假如 ：

1）每一个视角相对于展现屏中间的位置凭证线性偏移；

2）像素尺寸为7.395μm（基于假如的宽高比、方距以及展现屏总像素数目）
。

凭证上述假如，并散漫Micro OLED屏幕尺寸（1.41英寸），预料屏幕分说率约为3732x3083 。比力公平的估量是水中分说率为3840，是尺度规格1920的两倍。接着在散漫假如的FOV
，合计出Vision Pro的PPD约莫为34
，思考到光学元件可能具备非线性淘汰倍率，中间苦涩点的PPD可能有10%摆布差距。思考到实际FOV、分说率纵横比可能差距，当FOV较低
 、像素数较高时 ，实际PPD最高可能抵达40。

HyperVision估量
，Vision Pro头显接管精心妄想的Pancake透镜，因此可能患上到很好的边缘清晰度  。不外，由于将Pancake透镜与Micro OLED屏幕散漫
，眼动规模可能受限。比照于非球面透镜、菲涅尔透镜，实际上Pancake具备更大的眼动规模以及优化的适眼距，可是Micro OLED像素尺寸颇为小（Vision Pro屏幕像素估算为7.4μm），而Pancake透镜淘汰倍率很高
，于是不饶富的像素能反对于起大眼动规模 ，以是此类光学妄想依赖于视觉中间与光线中间的对于齐。值患上留意的值患上留意的是 ，体验者的反映是似Vision Pro惟独三档IPD调节，不反对于不断调节的话可能会飞腾用户的视觉体验。

比照之下，基于大尺寸LCD屏幕的Pancake模组淘汰倍率在2-3倍，这也有利于实现较大Eyebox的妄想。为了验证Eyebox部份，后续HyperVision还会进一步合成Vision Pro光学透镜的光路。参考：HyperVision