为什么大朋E4和PSVR2都选择了菲涅尔透镜？

科技新闻 2023-07-1460网络

　　1823年，吉伦特海口的哥杜昂灯塔安装了第一个菲涅尔透镜，可以一直照射到32公里外。没有人能够想到，二百年后这块小小镜片，竟会成为VR头显光学方案的核心组件。

　　菲涅尔透镜由蚀刻在塑料中的一系列同心槽组成。凭借超薄而轻巧的结构、大小尺寸可选以及卓越的聚光能力，它们可适用于各种各样的应用，其中就包括VR。至今日，该透镜仍旧广泛应用于行业一流的设备之中，比如索尼的PSVR2、大朋的大朋E4等。

　　诞生二百年后，为何菲涅尔透镜还能够被选入一流VR头显设备之中？它能够在光学方案中发挥怎样的作用？相比另一主流镜片——Pancake，菲涅尔透镜又具备怎样的优势与独特性？

亮度、“双目重叠”的视觉影响

　　在应用于VR之前，菲涅尔透镜最常见的用途是——收集太阳光。

　　得益于出色的光线收集特性，菲涅尔透镜能够以更高的效率收集太阳光，集合成能量更高、亮度更大的光线。而这一特点在VR光学方案之中得到了重用。

　　想要让VR内屏呈现出的可视内容足够清晰，除了清晰度、分辨率等参数要求较高之外，更需要足够的亮度支撑。在这一点上，目前Pancake仍未进化到合理范围，光学利用率仅有10%-20%，采用该光学方案的VR（一体机为主）大多容易出现图像暗淡、模糊不清的现象。

　　而采用了菲涅尔透镜的VR设备，例如大朋E4，在亮度方面就比较让人放心。

　　在VR游戏中常常会出现背景较暗的情况，如果无法提供较高的亮度，很容易造成可视度差的问题，影响游玩体验。Pancake如果想要弥补该缺点，就只能采用成本较高的硅基OLED，最终价格之高也有目共睹。

　　亮度之外，“双目重叠”对于视觉体验也有着一定加持，尤其在沉浸感、用眼疲劳度等方面影响显著。

　　所谓“双目重叠”，指的是双眼立体视觉系统的重叠部分，应用于VR中则能够让体验者在虚拟空间中具备分辨“远近深浅”的能力，进一步提升沉浸感。

　　目前，市面上的VR主要应用“完全重叠”和“部分重叠”两种双目重叠方式，对于光损高、视场角偏小的Pancake来说，大部分采用视角广、纵横比优越的“部分重叠”弥补缺陷，但这种重叠方式也容易造成“双眼竞争”，增加眼睛负担。

　　而大朋E4所选用的菲涅尔透镜则不需要有这种担心，直接选用“完全重叠”方案，，让使用者双眼都看到完全相同的内容，无需融合、无需加工，降低用眼疲劳，保障画面真实感。

　　在Youtube上拥有数万订阅者的VR老炮MRTV（MIXED REALITY TV）在体验过大朋E4后，就曾表示“你们的头显（大朋E4）拥有我所见过的所有头显之中最棒的双目重叠性能。”

　　除上述区别外，菲涅尔透镜在沉浸感、代入感的重要影响因子——视场角（Fov）上也有着显著优势。

极为接近人眼的116°视场角

　　一般来说，视场角越大，将更贴近真实视野，带来更高的沉浸感和代入感，达成VR的核心使命，对于任何一台VR来说都是重中之重的性能参数。Pancake光学方案由于镜片较多，除了影响光学效率外，还会导致理论上能够实现的视场角更加有限，上限更低。这也就很好解释市面上大多采用Pancake的一体机，视场角基本都在90°-105°区间内浮动。

　　也正因如此，在PSVR2刚刚发售时外媒AV Watch的采访中，PSVR2开发负责人Yasuo Takahashi对于“为什么采用菲涅尔透镜而非Pancake”的问题回答称：“在光学设计上，PSVR2的重点是拓宽视场角。PSVR1的水平视场角为100°，而PSVR2将这一数值提升到110°。”菲涅尔透镜没有Pancake的视场角上限限制，理论上可以达到一个非常高的水准，而大朋E4的视场角可达116°，已经非常接近人眼的120°自然视场角。