Pancake：VR升级下一代光学方案 ｜ 产业格局全景解析.docx

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1、Pancake : VR升级下一代光学方案|产业格局全景解析收录于话题#pancake# 光学 #VR在Meta较早的pancake技术专利中，可以看见一个显示组件包括具有四 分之一波片和部分反射表面的第一透镜、具有反射偏振器的第二透镜和 显示器，实现头显的轻薄化。2021年2月，3M和硕联合开发的短焦光学VR一体机VX6采用的是3M透镜组件，内置3M独有的反射偏振片HARP02021年4月，苹果专利提出AR/VR光学发明ASTF角度选择透射滤波 器。5月，申请折叠光学系统专利。苹果同样在探索使用三个菲涅尔透镜堆叠，形成轻薄透镜组的方案。改 进光学透镜后的VR产品将实现轻薄化，头显重量或由原来

2、的500g降低 至 200-300go分析师郭明金其日前在报告中提到，苹果MR将于明年1月发布。而在产 业链消息不断放出的当下，苹果新MR将采用的全新的Pancake光学模 组成为市场关注焦点。1代苹果AR / MR头显将配备2个3P Pancake模组，而在第2代苹果 AR/MR头显中，为了改善用户视觉体验和产品外形设计，其Pancake 透镜成本将会增加。Pico Neo 4以及Pico Neo 4 Pro将在9月、10月全球同步发售。还包括 Meta下一代产品Quest 3和Cambria也将会首次使用Pancake光学模 组。目前全球VR头显设备主要品牌包括Meta Oculus、DP

3、VR、Sony、Pico 和HTC等，2021年Oculus出货量占比高达80%, DPVR、Pico等份额 约为4%o根据VR陀螺测算，2022年上半年全球VR头显出货量约684万台，其 中Quest2上半年累计销量约590万台，仍呈现一家独大局面。上半年国 内VR头显出货量为60.58万台，其中Pico销量约37万台。下半年国内VR品牌厂商将陆续发布Pancake方案VR终端，供应链国 黑：额增长空间巨大。头部先行布局玩家有望率先享受行业黑黑10%2%4%80%资料来源：Mordor IntelligencePancake方案配备了具备半反半透光学性能的镜片组，让光线可以在两 片或多片镜片

4、之间反复传导，减少透镜组的厚度，同时镜片组无需和显 示面板保持一定距离，能够降低VR头显的厚度，采用Pancake光学方 案后头显重量可以降至200g以内，体积也有望缩减至传统终端的三分 之一，进一步提升佩戴时的舒适感。天风证券认为，行业对游戏最有望率先推动VR普及已形成一定共识， 社交、直播、视频等分支功能也有一定认可度。国内VR生态仍处于硬件补贴走量+应用扩容创新的起步阶段。预计在 互联网大厂引领的内容平台下，未来1-2年内有望实现加速，更早达成 应用生态的正循环。从上游产业链景气度来看，显示、镜头、交互则是 几个Pancake方案下重要迭代+增量的版块；在整体出货量趋势下，结 构件以及代

5、工企业值得重点关注。随着VR设备进一步普及，消费者对VR的轻薄度、成像质量、佩戴体 验提出了更高的要求。轻薄化将成为显著趋势，技术迭代有望为VR产 业带来全新的价值增量和行业空间。超短焦光学折叠光路（Pancake）方案由于视场角相对较小，设备轻量 化、便携性优势显著，逐渐成为消费级VR光学的发展和进化方向，有 望成为未来3-5年VR升级的首选光学方案。同时，Pancake方案及显示升级、眼球追踪等硬件增量创新将显著带动 单台设备ASP及代工价格上行，成为供应链厂商经营成长新驱动。根据TDC统计，2021年全球VR/AR总投资规模接近146.7亿美元，并 有望在2026年增至747.3亿美元，

6、五年CAGR将达38.5%。2021年中 国市场支出规模约21.3亿美元并将在2026年提升至130.8亿美元， CAGR预计可达43.8%,增速位列全球第一，其中VR仍为主要领域， 占比约为70%以上。VR光学方案技术变革VR光学方案技术主要经历了非球面透镜、菲涅尔透镜和Pancake方案 三个阶段。目前VR设备主要采用菲涅尔透镜以及Pancake短焦光学方案。菲涅尔透镜是主流光学方案，成像清晰，视场角大，量产难度低，成本 低，在国内外技术都已经非常成熟，供货稳定。不过虽然菲涅尔透镜在普通透镜上做出了改进，大大缩短了角度，但其 仍然是基于传统光学原理通过透镜成像。即便透镜本身可以做到很薄，但

7、是由于光学特性导致在透镜和显示模组 之间必须有保留一个用于确保对焦的空间，因此VR头显的体积仍然很 大，容易产生畸变。相较于传统菲涅尔透镜方案，Pancake短焦光学方案的视场角相对较 小，设备轻量化、便携性优势显著。菲涅尔透镜与与Pancake工作原理对比：FRESNELSPANCAKE LENSES(ROLABtZATIONBASED)DfTM OF FOCUS FANtt ItiSOLUTlOH Flf ID。，VIKWDfTM OF FOCUS MNfL RESOLUTION fIKLO OF VIKW资料来源：Oculus02Pancake行业概览短焦光学主要包括自由曲面和基于反射偏

8、振的折叠光路(Pancake)两种 方案，其中Pancake的量产潜力最大，也是目前VR产品中使用较多的 短焦光学方案。Pancake技术原理是，图像源进入半反半透功能的镜片之后，光线在镜 片、相位延迟片以及反射式偏振片之间多次折返，最终从反射式偏振片 射出。通过此种光学方案，能极大缩小产品的体积。根据内置透镜数量，Pancake又可以进一步细分为两片式和多片是折返 方案，由于两片式生产工艺较为简单，成本相对可控，且成像质量也较 高，因此目前大多数VR头显采用的短焦光学方案均为两片式。相较于目前在VR上运用较多的菲涅尔透镜方案，Pancake方案基于折 叠光路的原理，能极大地压缩VR眼镜的体积

9、，镜片厚度也明显降低。以YVR2眼镜为例，整个光机的厚度仅有20mm,相对传统菲涅尔镜片 的光机厚度，减少了 50%左右，整机厚度则压缩至42mm。Pancake光学方案在清晰度上也带来更好体验，其光学解析能力相对于 菲涅尔光学提升了 50%。YVR2光学镜组透过率达到了 19%,据悉，目 前业内平均水平约为13-16%。传统菲涅尔光机40mm资料来源：量子位Pancake光学模组Pancake光学模组生产主要包括光学设计、透镜加工、透镜贴膜、组 装、检验和封装六个流程。当前产品和工艺被海外光学膜巨头垄断，因此产品和贴膜是目前国内VR光学发展的关键点反射偏振膜和1/4相位延时片的质量是成像质量

10、的关键因素，全球只有 3M、旭化成等少数企业的产品能够达到Pancake设计要求。Pancake光学模组工序：In 非珠面透银|平凸透1 双曲面透镜II曲面贴81MH MFTttM点先检利气声性检测 VID检赛 Ghost检濯透镜AA （主就 显示屏AA （主 OBWI 资料来源：wellsennXR.财通证券在Pancake方案趋势下，显示是迭代较大的环节，且在VR硬件中价值 占比较高。其次分别是镜头、交互模组，同样属于Pancake方案中同时具备迭代+ 增量的环节，交互模组中眼动追踪、视觉算法、陀螺仪等趋势的变化值 得重点关注。Soc、摄像头等同样是属于增量带来的景气度提升。目前，国内布局

11、光学器件的企业主要有歌尔股份、舜宇光学科技、蓝特 光学、水晶光电、联创电子、兆威机电等，国外厂商主要有苹果、美 光、3M、德州仪器。舜宇光学有精密加工超薄工艺的VR镜片，镜头焦距为39.4mm,视场 角96度，镜片直径为52mm。另外，公司在VR镜头领域也有布局，目 前是OculusVR镜头的核心供应商。蓝特光学已成功研制出中大尺寸超薄晶圆加工技术，成为全球少数几家 具备折射率2.0、12英寸的玻璃晶圆量产能力的企业（用于AR领 域）。兆威机电等对VR/AR眼镜（VR头显）电机齿轮箱做了升级设计，通过 微型对焦电机的往复直线运动进行动态变焦的行星齿轮箱来控制镜片到 屏幕的距离，以提高VR/AR产品轻薄化。水晶光电入股以色列AR眼镜开发商Lumus,在AR眼镜的方案技术上 布局反射光波导、衍射光波导和Birdbath是三条技术路径。在每条技术 路径上，都能提供核心的元器件、成像模组和全套解决方案。公司光器 件产品可以用于VR设备中。联创电子在AR/VR产业领域拥有成熟的关键的核心技术如几何光波 导，超薄镜头等。目前与清华大学联合建立了院士工作站，主要做三维 成像研究。另外，公司为国际知名公司MagicLeap研制的相关镜头产品 一直在出货，且与Facebook有全景镜头的合作。国内厂商在VR光学方案布局多以传统透镜为主，相比之下，苹果、3M 等国外厂商在短焦方案方面走在较前列。