显示器制造商Kopin最近展示了其最新的VR显示屏和薄饼光学装置，为未来的VR头戴设备提供更高的分辨率和更实惠的价格。

现代大多数VR头戴设备采用“戴在脸上的盒子”形态，因为简单的显示器结构需要显示屏与透镜之间的一定距离。为了在短期内使VR头戴设备更加紧凑，所谓的“薄饼光学”逐渐成为主要选择。这种较复杂的光学装置减小了显示屏与透镜之间所需的距离。

【先导知识：为什么VR头戴设备如此庞大，薄饼光学如何帮助解决问题？】
为什么现有的头戴设备如此庞大？
照片由Road to VR提供
人们很自然地会想知道为什么即使是最新的VR头戴设备在2016年首次推出的那一代也几乎一样笨重。答案很简单：光学器件。然而，解决方案并不那么简单。
市面上的每款消费级VR头戴设备实际上都采用了相同的光学传导路径：将宏观显示屏放置在一个简单透镜后面。透镜的作用是将显示屏的光线聚焦到眼睛上。但是为了实现这一点，透镜需要距离显示屏几英寸远，否则它就没有足够的聚焦能力将光线聚焦到眼睛上。
显示屏与透镜之间必需的这段距离就是为什么每个头戴设备都像一个戴在脸上的盒子的原因。这种理念至今仍然被采用，因为透镜和显示屏都是已知的量；它们便宜、简单，并且虽然笨重，但可以实现广阔的视场和高分辨率。
许多解决方案已经被提出，以使VR头戴设备更加紧凑，几乎所有的解决方案都包括使用新型显示屏和透镜。
薄饼光学（又称折叠光学）
什么是薄饼光学？听起来并不完全是字面意义上的含义，但一旦你理解了，你就很难想出更好的名称。
虽然现在的VR头戴设备中使用的简单透镜必须与显示屏保持一定距离，以将光线聚焦到眼睛上，但薄饼光学的概念是将这个距离“折叠”起来，使光线仍然在必需的聚焦距离内，但其路线被折叠成更紧凑的区域。
你可以像折叠任意长度的纸一样来理解它。当你将纸对折时，纸的长度仍然与你开始时一样长，但它占用的空间少了，因为你将它折叠起来。
但是如何用光线来实现这一点呢？极化是关键。
照片由Proof of Concept Engineering提供
事实证明，光束具有所谓的偏振，即光束的“方向”。通常，光束的方向是随机的，但是你可以使用偏振器只允许特定方向的光通过。你可以将偏振器看作是自动贩卖机上的硬币投币口：它只接受特定方向的硬币。
通过使用极化，可以让光线在最终进入佩戴者的眼睛之前在光学路径上来回多次反射。这种被称为薄饼光学或折叠光学的方法使得透镜和显示屏能够更加接近，从而实现更紧凑的头戴设备。[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row]该电子制造商以其微型显示屏而闻名。近年来，该公司一直将新兴的XR行业视为其产品的可行市场。为此，该公司一直致力于开发VR显示屏和光学设备，希望耳机制造商能够青睐它们。

在AWE 2022上个月的展会上，该公司展示了最新的成果，包括一个新的塑料平底光学设备和旗舰级VR显示屏。

Kopin的P95塑料平底光学设备在显示屏和透镜之间仅有17毫米的距离，并具有95°的视野。此外，该光学设备作为一种全塑料光学设备具有独特之处，比可比较的玻璃光学设备更便宜、更轻、更耐用和更灵活。该公司表示它的秘密在于能够制造出与玻璃光学设备在光学性能方面相媲美的塑料平底光学设备。

在AWE上，我得以通过Kopin P95光学设备观察。内部我看到了一个清晰的图像，边缘到边缘的清晰度似乎非常好。由于测试图案显示时没有几何或颜色修正，也没有为数字校准，因此很难对它与现代耳机相比的性能做出坚定的评估。

您会注意到P95是一种非菲涅尔光学设备，这意味着它不会像几乎所有现代VR耳机一样出现“神光”和眩光。当然，如果没有动态内容，很难知道多组成的平底光学设备是否会引入任何自己的视觉伪影。

即使测试图案没有校准，它也揭示了基础显示屏的视网膜分辨率——Kopin为VR设备设计的旗舰级“Lightning”显示屏。

这款小巧而美丽的显示屏是一个1.3英寸的OLED显示屏，具有2560×2560的分辨率，刷新率高达120Hz。Kopin表示该显示屏具有10位色彩，可用于HDR。

结合起来，P95平底光学设备和Lightning显示屏似乎构成了一种可行的、视网膜分辨率的紧凑型VR耳机显示架构。但不一定能够立足。

首先，95°的视野刚刚达到普遍水平。理论上，如果Kopin希望达到或超过当今VR耳机所提供的视野，那么它需要将1.3英寸的Lightning显示屏做得更大。

此外，该公司没有准备透露显示屏亮度和平底镜头的效率等信息，这两项都是在VR耳机中的关键因素。

因为平底镜头使用偏振光并使其多次反射，这些镜头效率低，意味着需要输入更多亮度才能获得相同亮度的输出。通常这意味着更多的热量和功耗，增加了使用此显示架构的耳机所需的权衡。

Kopin一直在将其显示屏和光学设备宣传为VR耳机的解决方案，但至少在消费者和企业领域，它们似乎尚未取得什么突破。目前还不清楚是什么阻碍了该公司进入VR领域，但可能是产品价格或性能方面的问题。

话虽如此，Kopin一直在逐步朝着VR行业期望的外形、分辨率和视野发展，也许P95光学设备和最新的Lightning显示屏将成为该公司在VR领域引人注目的起点。