VR年度透鏡排行：更輕，更薄才能滿足用戶需求

一個硬紙板，兩塊透鏡即可組成一個簡易版的VR眼鏡盒子；晶元、感測器、顯示系統、光學透鏡、外殼結構件等零件的結合也可打造成一個性能更完善的VR頭顯。雖然這兩者在體驗感受、性能等方面千差萬別，但都需要通過那兩塊小小的透鏡將影像傳遞至人眼。

這兩塊透鏡雖小，上面的學問可真不少。解析度、刷新率、視場角有多重要無需再多提，再拋開參數，舒適感、對焦、以及重量等對於人們的體驗也起著至關重要的作用。為了讓用戶更好的眼見為「實」，研發人員在這兩塊小小透鏡上可是花費了不少功夫。

菲涅爾透鏡：主流VR頭顯的主流透鏡

VR頭顯中的透鏡是基於不同的視覺場以及在局部空間中營造出不同的畫面深度感知，在用戶大腦視覺系統中形成一個VR視場。而這個VR視場的主要限制因素是透鏡，而非瞳孔。為了得到更寬廣的視場，需要縮短用戶眼球與透鏡間的距離，或增加透鏡的大小。

如果使用較輕薄的透鏡，透鏡與顯示屏間的距離就會增大，視場會隨之縮小，VR頭顯的體積也會隨之增大。而使用更厚的透鏡，雖會縮短透鏡與顯示屏間的距離，但較厚的透鏡仍會影響VR頭顯的體積。同時透鏡的厚度也會增加新的工程挑戰，容易出現幾何失真和色差。

在種種制約下，菲涅爾透鏡從眾多透鏡中脫穎而出，更薄更輕，同時能夠保證顯示效果更加穩定。因此當前的主流的幾款VR頭顯，如HTC Vive、Oculus Rift等採用的透鏡模式都是基於菲涅爾透鏡進行設計的。

當然，菲涅爾透鏡本身也存在著一些局限。菲涅爾透鏡與普通透鏡的雖然是曲率一致，但其一面刻錄了大小不一的螺紋，再加上光線無法聚焦在一點上，因此曲率也總是不正確的。雖說也有螺紋較少的菲涅爾透鏡，有助於光束集中和提高對比度，但圖像的清晰度就會受損。但相較於菲涅爾透鏡的優勢，這些局限還是可以從其他方面進行彌補。

Valve：研發全新光學透鏡，為下一代VR體驗做準備

在VR/AR中，有著特殊地位的Valve，手上握著很多能夠為所有用戶帶去優質VR體驗的核心技術。而在2017年10月，Valve宣布其正在研發第二代VR全新光學透鏡。據悉，該透鏡不僅能優化清晰度和圖像銳利度，同時也能減少雜散光。

關於這一全新光學透鏡，小編了解到，該技術由Valve校準，可支持視場介於85度-120度之間的OLED和LCD顯示屏。於此同時，Valve也在研發相對應的校準軟體，未來將與新透鏡捆綁並加入SteamVR技術套件中。

談及SteamVR技術套件，Valve表示其中還包括其他有助於優化VR體驗的「核心組件」。Valve一直在與專註於研發OLED和LCD顯示屏的頭顯廠商進行談判，希望通過提供「硬體和軟體解決方案」來確保硬體能夠提供最佳的體驗。

微軟：研發新平面透鏡技術，旨在實現HoloLens輕型化

可完全獨立使用，無需線纜連接、無需同步電腦或智能手機的微軟HoloLens一經推出就在業內掀起一場旋風，其性能、價格都被人議論紛紛。可惜的是，就是這麼一款售價高昂的設備，還是存在視場角過於狹窄、內置一系列感測器而導致的設備過於笨重的問題。

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為了實現Hololens的輕型化，微軟精簡了設備內部的組件。2017年10月底，微軟公布了一項新專利，宣布其將採用一種平面透鏡的新技術，讓投影機或攝像頭的構造比當前設計更加細薄。該專利是一個平面透鏡成像系統。在公開的示例中，該系統包含了一個紅外發射器，同時配備了一個平面透鏡。

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據悉，該平面透鏡採用了可以由多個微小硅柱子組成的特殊表面結構，以此實現瞬間的折射光線，而不是採用不同厚度的玻璃來實現折射。由於技術採用了一種微觀表面結構，所以將其集成到CMOS晶元設計中實際上十分簡單和低成本，並且可以支持用於IR發射器和感測器的輕型光學設計。

哈佛研究組：光學新突破，研發納米超材料薄透鏡

雖然光學領域的科學家們一直在努力使用一種採用納米結構聚焦光線平坦表面的超材料透鏡「metalens」，取代傳統笨重彎曲鏡片。但「metalens」有一個問題，其能夠聚焦的光譜範圍有限。而近日，隨著哈佛大學保爾森工程與應用科學學院（SEAS）在此領域的技術突破，這一情況將得到改善。

據悉，研發人員正在開發一款單塊納米超材料薄透鏡，其可將整個可見光譜（包括白光）聚焦在同一個點上，以實現高解析度。由於每個波長都以不同的速度穿透材料，使得透鏡想要聚焦在整個光譜非常困難。這一解決方案在於，設備不斷堆疊透鏡，而這樣也導致了頭顯重量增重。

而哈佛研究組開發的單塊納米超材料薄透鏡，使用二氧化鈦納米陣列來平均聚焦光的波長，並且可以消除因色差帶來的圖像失真。藉助成對的納米薄膜，超材料透鏡能夠同時控制不同波長的光的速度。與複合標準消色差透鏡相比，這明顯降低了厚度和設計的複雜度。

對於團隊下一步的規劃，哈佛研究組團隊表示將透鏡的厚度放大到直徑1厘米。如果這一設想成為現實，將會為光學等領域，包括VR/AR，帶來全新的可能。

當前的VR頭顯技術已達到一定水平，已能夠最大程度滿足用戶的需求，而在此基礎上，用戶開始不斷提出更高的要求：體驗感更優、價格更平易近人、頭顯外形更美觀等。

對於VR硬體廠商而言，這無疑是一份甜蜜的負擔。甜蜜在於，大家都開始接受與認可VR；負擔在於當前的技術水平擺在那裡，如何優化，只能不斷的技術突破。就目前而言，擺在VR硬體廠商面前最大的難題是VR頭顯中的那塊屏...

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