钱学森手稿截图
如今20多年过去了，钱学森的预言彷佛在一步一步靠近应验。
VR不仅成为多媒体和互联网技能之后，最受科技公司青睐的技能之一，而且它自身还站在技能迭代的十字路口：Pancake光学方案同样成为VR行业革命性技能。
PICO、华为、HTC等企业都已经布局这项技能，而在它们之后还有苹果、Meta、谷歌等科技巨子紧随其后。
那么问题来了：Pancake光学方案是啥，为啥受到这么多科技巨子的热捧，VR真的能像钱学森期待那样发展为一项具有革命性的技能吗？VR对付每个普通人来说，又意味着什么？
大家好，我是熊猫，本日就来说说这件事。
VR设备大家可能都见过，便是带着大号的头盔或者眼镜，可以亲自感想熏染虚拟天下中的场景，以是VR用中文也叫：虚拟现实。
VR的设备不算繁芜，它的硬件系统紧张有四个部分，分别是头戴显示设备、主机系统、掌握器和追踪系统，看着有点多，实在它们的功能和游戏机很相似。
游戏机里有主机、显示器和掌握手柄，主机供应游戏功能、显示器展示游戏画面，手柄便是掌握器，可以操控游戏人物。
而VR也类似，主机系统为VR供应各种功能做事，掌握器可以追踪自己的动作，由于VR是通过人物动作来操控的，以是还须要追踪系统来捕捉用户的动作和运动。
当然两者最大的差异还是显示设备。
它们都是用来展现画面的，但是VR为了让用户体验到身临虚拟天下的觉得，须要屏蔽用户现实天下的视觉，以是它被设计成遮挡眼睛的头戴样式，也便是头戴式显示设备，又称VR头显。
在VR头显里有非常主要的一项技能，那便是光学方案。
人眼的焦距虽然可以调节，但是也是有极限的，比如我们刷手机一样，间隔太远我们看不清楚，间隔太近也会变得模糊，只有适当的间隔才能看的更清晰。
但是头戴式显示设备里的画面是直接贴合在脸上的，间隔非常靠近，理论上是看不清楚的，这时候就须要一套设备可以将画面“拉”远一点，这台设备便是透镜组成的光学系统。
没有它，VR设备画面就无法展示。
以是光学方案就成为了VR头显的关键性技能，而Pancake技能正是VR的第三代光学方案，被认为是VR光学里具有革命性技能，以是各大科技巨子都在布局这项技能。
那么它到底有什么神奇的地方，又为何会受到各大科技企业如此青睐呢？这还要从VR设备小型化的进程提及。
VR的抽芽是在上个世纪30年代。
当时美国著名的科幻作家斯坦利·温鲍姆写了一本将近40页的短篇小说，名叫《皮格马利翁的眼镜》，书中的男主角带上分外的眼镜后，就可以进入一个全新的天下。
在这个天下中，他拥有正常的视觉、嗅觉、味觉、触觉等感官，可以自由活动，更关键是他还可以通过自己的努力，改变这个天下的运行，就像中国古人描述的世外桃源和瑶池一样，
以是钱学森才将它称为“灵境”。
这样的瑶池自然让很多人都无比神往，以是有些科学家就想复刻这样的场景。
如果人类真能够创造一个类似的天下，那么说这项技能具有颠覆性也并不过分，于是一个非常有想象力的技能：虚拟现实（VR）就这样出身。
但是只有想象和观点肯定弗成，你还得把这项技能给实现了，此后就有无数发明家和科学家在为此而努力，关键还真给做成了。
1950年代，一个名叫莫顿·海利格的拍照师，建造了一台传感仿真机（Sensorama），利用多个屏幕、立体声扬声器、震撼座椅、风扇、气味天生器等大略的设备，仿照出开车场景，创造出了天下上第一台沉浸式虚拟现实设备。
当然这台仿真器非常大，而且很笨重，体验感也不好，但是它却给后来人很大的启迪。
到了1965年，打算机图形之父伊凡·萨瑟兰设计了一款更小型的头戴眼镜VR设备，这个眼镜连接着打算机，还有跟踪系统等设备。
当人物移动的时候，打算机会实时算出新的3D图像，并且通过眼镜呈现给大脑，不论人怎么动，3D图像都会在面前浮现。
于是头戴式显示器与打算机、追踪系统的经典组合就涌现了，后来的VR设备便是以此为根本进行创新的，以是这台设备也被称为VR的原型机。
当然这台VR原型机也同样非常大，由于头盔重量问题，只能依赖支撑杆固定在天花板上，并不具备量产的条件。
但是这并不妨碍科学家对它的热爱，于是在之后50多年的韶光里，VR迎来了数次小型化的浪潮，而Pancake技能也是个中之一。
首先是在1965年到1990年之间。
当时VR虽然还未遍及，但是在航空航天、军事等分外领域却大放异彩，比如翱翔员利用它仿照翱翔演习、宇航员利用它仿照空间站进行演习等等。
于是VR设备开始了第一次小型化发展，出身出了头盔大小的，可以自由移动的VR设备，比如美国LEEP公司和NASA共同研发的LCD头戴显示器，它的体积也就比头盔大一点，而且性能很刁悍，宇航员可以利用它，仿照太空机器人操控演习。
这些场景和头盔的涌现，让很多企业把稳到VR不再是一个抱负，更是一个真正可以实现的技能。
有些企业就想：既然VR能仿照翱翔、仿照空间站，那么仿照游戏、阛阓、电影等等场景也是可以的吧？
然后他们就真的去考试测验。
于是在1990年后，面向消费者的VR产品终于开始呈现了，VR设备也开启了第二次小型化浪潮。先是各大游戏巨子考试测验开拓VR游戏，提高了VR设备的性能，然后VR新势力也不断呈现，创造出很多精良的VR设备。
到了2014年后，打算机、传感器和显示器等设备飞速发展，很多科技企业看中VR前景也开始进场，在他们的推动下，VR设备的小型化再次加速，不仅将原来的主机式VR头显越做越小，还出身出体积更小的VR一体机。
尤其是VR一体机，被认为是未来主流的发展方向。
它无需单独连接一台PC，而是将芯片、追踪系统等集成在VR眼镜上，的确是一个小型化程度很高的设备，消费者可以带着它自由行走，体验游戏或者各种场景。
在VR行业经历了2016年从猖獗到成本寒冬的骤变后，2021年终于再次迎来爆发，VR产品环球销量首次打破千万，被很多人认为是VR走向大众化消费的拐点。
VR的运用处景也随之爆发，游戏、运动、康健等场景不断呈现，以是VR也被认为可以引领消费电子下一个“黄金时期”的技能。
但是仅仅实现VR一体机的构造，还是无法知足消费者的，想要征服挑剔的用户，它须要变得更轻、更薄、更具备科技感。
因此很多企业都在研发干系技能，希望找到VR轻薄化的打破口，个中光学系统就成为备受瞩目的一个环节，于是Pancake光学方案就应运而生了。
它为啥受到科技巨子的热捧，缘故原由便是它可以再度将VR设备大幅度小型化。
在它之前，VR头显光学方案用的是非球面透镜和菲涅尔透镜，由于人眼焦距的最短间隔在7cm旁边。
而VR头显为了让体积变得更小，把屏幕到眼睛的间隔压缩到7cm以内，理论上，人眼是看不到的屏幕的，事理就像人得了老花眼一样，就须要佩戴一个凸透镜来调度人眼的焦距。
VR设备也是如此，它在屏幕和人眼之间也放置一个凸透镜，这样人眼就可以看到超近间隔的屏幕了。
VR第一代透镜就是非球面透镜，它长这样(图），也是一块凸透镜，画面透过非球面透镜，经由折射，将光芒集中在人眼上，然后人眼才能捕捉到近间隔的画面了。
但是非球面透镜有两个缺陷，一个是它本身有厚度，还有一个是它自身的焦距也不短：在4-5cm旁边，以是非球面透镜也不能离VR显示屏太近，必须保留4-5cm旁边的焦距。
这也造成一个很大问题，用非球面透镜做出的VR头显在厚度上就会比较厚，重量也很重。
后来有人想既然非球面透镜比较厚，那么有没有薄一点的透镜呢？答案当然是有了，这便是第二代光学方案：菲涅尔透镜。
菲涅尔透镜由不连续的曲面组合，而且有尖锐的突出部位，看着彷佛很繁芜，实在你将这些曲面拼起来，你就会创造它们恰好可以组成一个球面。
也便是说：菲涅尔透镜的事理实在和球面差不多，都是通过光芒的折射，来填补人眼的焦距，只是它的内部被挖空了，以是用它做出来的透镜又薄又轻。
不过菲涅尔透镜也有两个缺陷：一个是透镜减少的是本身的厚度和重量，焦距依然没有变短，第二个是成像质量问题，菲涅尔透镜实质上还是一个球面透镜，而不同波长的光折射率是不同的，它们同时透过同一个球面，会涌现色彩偏差，导致成像质量受到影响。
大略来说：菲涅尔透镜是在捐躯VR设备画质的情形下，减少重量和厚度。对付VR来说，它还不是个优质的方案。
以是在VR设备第三代光学方案中，人们就想有没有既能减少重量和体积，又不想影响画质的光学方案呢？
答案也是有的，那便是Pancake光学方案。
Pancake翻译过来实在是千层饼的意思，Pancake光学方案事理和千层饼折叠有点相似，不过它折叠的是光路。
在VR前两代透镜中，屏幕发出的光芒经由透镜折射后，直接进入人的眼睛中，光路是固定的，没办法波折。
而Pancake光学方案则不同，它在透镜上贴上几层膜材（半透半反膜、反射偏振膜、1/4玻片）等，由它们共同组成一个新的光学镜片组，然后光芒经由镜片组时，在膜材的浸染下，就会在发生多次折叠跑，末了才会进入人眼。
这种光路设计缩短了屏幕和透镜之间的间隔，用它做的VR设备也可以缩短厚度，重量也跟低落了，而且幅度还非常大。
正由于这些优点，以是从今年开始，以PICO为代表的行业头部品牌纷纭推出采取Pancake光学方案的VR一体机，将VR一体机的形态越做越轻薄。
就以PICO的产品为例：PICO 4采取Pancake光学方案后，它的头显前端重量只有295g旁边，而采取菲涅尔透镜的PICO Neo3头显前端重量则高达395g 两者相差26%旁边，厚度相差更是达到38.8%。
比拟结果便是，PICO 4小型化程度肉眼可见。
千万不要小瞧了这点重量和体积的差别，要知道VR设备的一个痛点便是前真个重量太重，导致用户头部承受的压力过大，这一点极大影响了消费者的舒适度。
而Pancake光学方案的利用显著减小了头显的厚度、体积、重量，极大程度上缓解了颈椎的负荷，同时PICO 4还进行了前后平衡设计，将电池设计在头显后端，让头显前后重量差距更小。
在这两种工艺叠加的情形下，PICO 4对颈椎的负荷相对上一代 PICO Neo3降落了46%，比拟国外品牌Oculus Quest 2 VR一体机更是降落了58%。
除此之外，Pancake光学方案也会提高画质。
由于每个球面透镜都会存在球差，从而影响画质，但是Pancake可以通过组合调度，来减少球差提升画质，比较之下，前面两代透镜是固定的，没有这个功能。
同时还可以添加凹镜来改变画面的屈光度，相称于一个可以调节度数的眼镜，对付近视用户更加友好。
也便是说：一个Pancake光学方案，不仅可以办理VR设备小型化问题，还可以提升画质，乃至扩大消费人群，以是它才会被确认为VR的革命性技能。
当然Pancake光学方案作为一项新的技能，它还有很多技能不成熟的地方，比如它须要多种膜材，这样会增加它的本钱，还有光芒多次折射后，VR设备也会产生鬼影和光损等问题。
更难的是量产问题，以前Pancake难以推广，紧张是由于贴膜的工艺难度非常高，只要有细微的粉尘和褶皱问题，都会影响良品率。
这些问题都困扰着VR企业，如果谁能先占领这些难题，谁就将霸占上风，乃至推动全体VR行业的发展。
光彩的是，中国VR企业虽然发展的晚，但在VR技能和Pancake光学技能上走得并不慢，早在2016年就推出了Pancake光学VR头显，至今海内企业已经研发出数款搭载它的VR设备，乃至比国外Meta/苹果还要早。
尤其是PICO，他们不仅占领了贴膜工艺的难题，还研发出了具备量产能力搭载Pancake光学方案的VR一体机：PICO 4。
那么问题来了，它们是如何做到的呢？实在答案也很大略，便是前瞻性布局。
在开头，我们就说过了，中国VR行业确实起步比较晚。
1990年时，国外已经将VR运用在航天航空上时，海内才开始关注这项技能，而且只有钱学森手写了数封书信先容了VR技能的来源和前景。
直到2014年，那年Facebook斥巨资收购了VR初创企业Oculus，引发了国内外的VR热潮，
于是狂风影音、乐视、华为等海内科技企业相继加入，当然还有诸多VR初创企业，而PICO便是在2015年景立的。
中外VR积累差距在20年旁边。
虽然成立的晚，但是PICO对VR产品的研发和设计非常重视，而且眼力独到，他们在2016 年时，PICO 就研发出自己的VR一体机： PICO Neo DK。
这个VR一体机的设计让我印象非常深刻，它不仅集成了高通骁龙 820 芯片，而且创新性的将芯片和内存等设备集成在手柄上。
这个设备虽然性能不是特殊前辈，但是从它身上也可以看出PICO对VR技能和设计非常看重，此后PICO接连发布了旗舰机型 G 系列以及Neo系列的VR产品，逐渐走上正轨。
此外值得一提的是，早在2020年，PICO在CES上发布了PICO X1 Glasses VR眼镜，这款眼镜首次采取了Pancake光学方案，重量也比较轻。
当时PICO就已经意识到Pancake可能是VR小型化的一个必研的路径，于是提前开始技能布局。
2021年，PICO被字节跳动收购，字节拥有算法和资金上风，而PICO拥有硬件上风，两者结合使得PICO的研发能力更上一层楼。
此后他们投入大量精力占领Pancake工艺难题，尤其是光学镜片的贴膜工艺，PICO须要在光学镜片上均匀的贴上平整的膜材，不能有丝毫的杂质和褶皱。
为了实现这项工艺，他们干脆将全体光学设计进行了改良，终极凭借更加精密的工艺，占领了贴膜平整度的问题。
当然，一家精良的公司对产品体验的追求是极致的。
PICO也是如此，他们让我佩服的地方在于不放过前辈技能布局，但是也不盲目跟从，比如在Pancake镜片方案选择上便是如此。
Pancake技能的镜片分为单片式、两片式以及多片式等方案，它们各有优缺陷，比如单片镜穿透率强，用它做出来的VR设备亮度更高、鬼影少，由于镜片用的少，本钱也更低些，但是缺陷是贴膜难度高，画质没那么好。
而两片式可以做到更轻薄，画面也会更清晰点，但是损光更严重，随意马虎有鬼影，本钱也会高、多片也是如此，镜片越多，VR设备可以做的越薄，画质更清晰，但是重量和鬼影也就越多了，优缺陷很明显。
以是各家企业可以根据自己的计策来选择不同的方案，而PICO 4的为了消费者的综合体验选择了单片式的方案。
当然他们的回报也很大，PICO 4的光学解析力提升了86%，画质比上一代VR一体机，有了一个质的飞跃。
除此之外，他们还根据运动场景等需求，设计了更大的眼动范围，以及优化视觉系统，按照业内的说法便是眼睛甜蜜点更大了，视觉更加舒适，由于韶光关系这边就不展开讲了。
总得来说：Pancake光学技能的优点，让VR可以用在更多的场景上，而PICO 对付Pancake的布局，也帮助PICO 4全方面提高了性能，它们对VR技能的遍及也起到了关键助力浸染。
当然VR的未来是有前景，但是想要成为一项革命性技能须要，须要更多的公司进行探索和挖掘，也期待它能早日兑现自身的潜力。
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