“我們公司規(guī)模小，但研發(fā)的產(chǎn)品技術(shù)含量高，因而我們需要穩(wěn)定的供應(yīng)鏈關(guān)系來確保光學(xué)產(chǎn)品的高品質(zhì)，從不拖欠供應(yīng)商貨款是我們的經(jīng)營原則之一。”

這一番話令陀螺君印象深刻，多普光電（Toplite)作為一家供應(yīng)鏈上的企業(yè)，創(chuàng)始人兼首席光學(xué)設(shè)計師尹勇健對公司的原則非常堅定。雖然年齡接近60歲，但尹勇健作息規(guī)律、不加班、熱愛運動、生活顯得很自律，他也一直要求公司成為不加班的公司，而是通過提高工作專注度和效率來達(dá)成工作目標(biāo)。

光學(xué)是VR、AR中的核心版塊，尹勇健已在光學(xué)領(lǐng)域深耕近40年，面對下一代計算平臺，尹勇健帶領(lǐng)公司團(tuán)隊研發(fā)了兩款短焦VR光學(xué)方案，VR陀螺也有幸在廣州體驗到了這兩款產(chǎn)品，并與尹勇健以及公司團(tuán)隊核心人員總經(jīng)理朱偉忠和營銷總監(jiān)鄒聰一同探討短焦VR光學(xué)的技術(shù)難點以及應(yīng)用前景。

圖源：多普光電

 近40年沉淀 

 團(tuán)隊幾乎都是“技術(shù)宅”的光學(xué)公司有何來頭？

多普光電成立于2003年，至今已有18年的光學(xué)設(shè)計方案及光學(xué)器件研發(fā)經(jīng)驗。

對話中，尹勇健表示自己曾在國內(nèi)某大型國有研究院進(jìn)行科研工作，后期“下海”開創(chuàng)自己的公司，迄今為止已有近40年的光學(xué)設(shè)計及研發(fā)經(jīng)驗。期間也推出了不少的“小爆款產(chǎn)品”，除此之外，該公司還與供應(yīng)商之間保持著良好的關(guān)系，有著長期穩(wěn)定的健康的正向資金流。

圖源：多普光電

“我們是一家擅長技術(shù)和設(shè)計的公司，以研發(fā)產(chǎn)品為主。合作方都是看上我們的技術(shù)才來聯(lián)系的。”

多普強調(diào)以技術(shù)實力為核心，保持研發(fā)精神和獨立性。團(tuán)隊規(guī)模雖小但凝聚力更強，其中有7成以上為技術(shù)人員，均是長期從事應(yīng)用光學(xué)、精密機械、光譜分析、光度分布測試、精密器件組裝調(diào)試的精英。

扎實的團(tuán)隊和技術(shù)基礎(chǔ)，讓多普在光學(xué)元器件領(lǐng)域多年以來一直保持著穩(wěn)定的客戶，并且客戶大多來自海外，也取得了不少傲人的成就，部分產(chǎn)品在全球市場份額達(dá)到第一。比如其自研的的非同軸微透鏡陣列、棱鏡積分陣列，廣泛應(yīng)用于超大功率 LED 和激光光源的聚光、混色、準(zhǔn)直系統(tǒng)，全球高端數(shù)字燈光企業(yè)都是采用的多普光電的光學(xué)產(chǎn)品。此外，其還研發(fā)了的反射菲涅爾設(shè)計，超短焦距聚光，廣泛應(yīng)用于超薄空間、高品質(zhì)聚光系統(tǒng)。

多普長期與全球大型專業(yè)數(shù)字燈光設(shè)備制造企業(yè)合作，為全球50多個國家的客戶提供服務(wù)，光學(xué)產(chǎn)品涵蓋成像光學(xué)、投影光學(xué)、舞臺及影視燈光、LED 封裝、超大功率激光應(yīng)用、特種商業(yè)照明等，擁有大量高質(zhì)量的發(fā)明專利。

至于為何要布局VR/AR，該公司總經(jīng)理朱偉忠提到：“設(shè)備裝置等產(chǎn)品小型化是必然的發(fā)展方向，尤其在電子消費品領(lǐng)域，因此我們認(rèn)為短焦甚至超短焦的 VR 顯示光學(xué)架構(gòu)必將成為 VR 設(shè)備的核心硬件技術(shù)之一。而隨著屏幕技術(shù)的不斷發(fā)展，我們有理由相信短焦或超短焦的 VR 顯示光學(xué)模組很快將迎來新的爆發(fā)。 ”

在高清成像與投影、VR/AR光學(xué)顯示模組、超短焦/變焦/定焦透鏡系統(tǒng)等領(lǐng)域，經(jīng)過長期的研究和創(chuàng)新，多普開發(fā)出了一系列高質(zhì)量的光學(xué)器件和系統(tǒng)。

這樣一家在光學(xué)領(lǐng)域頗有技術(shù)實力和個性的公司，選擇了VR這條新航線，那么在產(chǎn)品上又有什么亮點呢？

 解決透光率和畸變核心問題，

 多普推出兩款VR超短焦光學(xué)方案 

目前VR設(shè)備主要采用菲涅爾透鏡以及短焦鏡頭，短焦鏡頭包含兩種方案——折射式光學(xué)方案和Pancake折疊光路光學(xué)方案。三種方式各有優(yōu)劣，如果使用菲涅爾透鏡的光學(xué)方案，成本下降了，然而單透鏡成像容易產(chǎn)生畸變、eye box較小，而采用短焦鏡頭可大幅減小整體設(shè)備的體積，已成為未來VR產(chǎn)品的核心發(fā)展趨勢。

三種光學(xué)方案優(yōu)劣勢對比

圖源：VR陀螺

關(guān)于短焦光學(xué)方案上遇到的難點，光學(xué)設(shè)計師尹勇健主要提到了兩點——透光效率和成像畸變，透光率高意味著亮度、清晰度高。因此其推出了兩款方案，分別是高透光率的折射式多片透鏡成像解決方案，以及單片式折疊光路透鏡方案，解決了光效問題，通過精心設(shè)置的算法，也解決了成像畸變的問題。

1、折射式多片透鏡成像解決方案

首先，為了實現(xiàn)高透光率，折射式多片透鏡成像解決方案采用了五層透鏡，這是綜合了整體設(shè)備的體積、顯示效果、功耗和人眼適配度來進(jìn)行設(shè)計的。

VR光學(xué)鏡頭參數(shù)（圖源：多普光電）

一般VR頭顯中只有一層或者兩層透鏡，而為何多普要使用五層透鏡（包含非球面鏡片），尹勇健解釋道：攝影愛好者可能更深有體會，同樣是長焦鏡頭，為什么價格相差甚遠(yuǎn)，某些“大炮筒”售價甚至高達(dá)10萬，就是因為透鏡越多成像效果越好，透鏡數(shù)量的差別就是成像清晰度的差別。

圖源：VR陀螺

光學(xué)也是一門藝術(shù)，這里涉及到一個小知識點：像差——即實際成像與理想成像的差距。優(yōu)化鏡片組設(shè)計、增加更多的透鏡或非球面透鏡，采用更好的光學(xué)玻璃等等也是為了實現(xiàn)像差校正……

其次在畸變的問題上，尹勇健提出了兩種解決方案：

1、“軟處理”，即改變輸入到屏幕端的內(nèi)容的畸變，頭部企業(yè)普遍會通過對產(chǎn)品的光學(xué)畸變參數(shù)對內(nèi)容進(jìn)行補償，比如Oculus SDK就有專門的Distortion Mesh內(nèi)容渲染開發(fā)指南。

2、“硬處理”，即對于折射式光學(xué)方案，需要多個透鏡組合來減小畸變，例如相機鏡頭就是典型的利用多透鏡組合來減小畸變；也可采用折疊光路方案通過減少折射權(quán)重增加反射權(quán)重來減少畸變。

在現(xiàn)場，VR陀螺體驗了折射式多片透鏡成像解決方案。其采用了一對多普光電自研的V1高清VR光學(xué)鏡頭，內(nèi)置2片來自索尼的0.71英寸Micro-OLED顯示屏，單屏分辨率為1920×1080（雙屏可兼容8K，取決于屏幕自身參數(shù)），寬高比為16:9，并配備了驅(qū)動PCB板，可通過WiFi或者線纜與手機、PC等連接。

圖源：VR陀螺

該光機鏡頭厚度約30mm，相比現(xiàn)有的VR頭顯厚度可以縮小一半。

光機鏡頭長度約30mm（圖源：VR陀螺）

光學(xué)器件成本高是各大VR廠商頭疼的問題，這也是高清VR設(shè)備不便宜的原因，影響到最終設(shè)備的銷售和VR的普及。那么以超短焦為亮點的五層透鏡鏡頭系統(tǒng)實際表現(xiàn)如何，陀螺君現(xiàn)場進(jìn)行了測試：

分別實拍了觀看電影、查看Excel表格環(huán)境下的畫面表現(xiàn)——

雖然畫面從手機通過WIFI無線投屏到VR眼鏡中，畫面清晰度、流暢度依然非常高，除了視場角（相對于菲涅爾透鏡方案）有點小之外，畫面的色彩飽和度、亮度以及清晰度均表現(xiàn)得非常不錯；

視頻 手機拍攝的觀影效果（來源：VR陀螺）

而在看表格的時候，除了四個角的位置稍微有一些拉伸，其他區(qū)域基本毫無畸變。

視頻 手機拍攝的表格畸變效果（來源：VR陀螺）

整體來看，視場角68°不算大，但呈現(xiàn)出來的視覺效果非常清晰且?guī)缀蹩床怀龌?，無論是往哪個方向看都是如此，虛擬屏幕位置約3.5米，眼睛觀看沒有任何不適感。不過陀螺君發(fā)現(xiàn)虛擬屏幕邊緣的四個角較為模糊，多普光電表示這是為了實現(xiàn)電影院觀影效果，才有意模糊虛擬屏幕四角。

“多數(shù)人認(rèn)為視場角越大越好，市面上的VR產(chǎn)品采用菲涅爾透鏡較多，普遍為90°~120°視場角甚至更大，這個產(chǎn)品的光學(xué)方案的68°視場角，有什么優(yōu)勢？”

面對陀螺君的提問，營銷總監(jiān)鄒聰表示：”一味地宣傳其視場角很大是不完全正確的，因為大視場角必須要求很高的屏幕分辨率。能夠在整個寬視場角范圍都保有一致均勻的、真正符合人眼觀看需求的高清晰度分布的技術(shù)，暫時還沒有應(yīng)用。另外，大視場角且輕薄緊湊的VR在沉浸感和游戲的體驗上是沒問題的，但當(dāng)用于觀影等應(yīng)用時其視覺感受是比較差的。所以視場角和屏幕的關(guān)系需要從不同的應(yīng)用角度來看待。”

“與菲涅爾透鏡方案不同，在折射式光學(xué)方案中，我們的產(chǎn)品視場角達(dá)68°已經(jīng)是同類產(chǎn)品中做得較大的設(shè)計了。我們的這個產(chǎn)品定位是觀影類的頭顯，不是沉浸式游戲類VR設(shè)備，目前觀影類VR頭顯視場角都在50幾度，畸變在2%以下。沉浸式VR視場角在90-120度之間，畸變多在15-25%左右。”

目前該光機主要面向觀影場景的VR設(shè)備，未加入陀螺儀、空間定位等功能。

2、Pancake折疊光路方案

另一款Pancake折疊光路方案的光學(xué)鏡頭據(jù)稱僅利用一片透鏡，就能將畸變降低至1.4%，相比傳統(tǒng)的至少需要2片透鏡才能實現(xiàn)的Pancake折疊光路方案，結(jié)構(gòu)更簡單、焦距更短（僅為14mm）、重量更輕，目前該方案計劃采用京東方的屏幕，據(jù)悉已進(jìn)入后期測試階段。

陀螺君也體驗到了這款光學(xué)鏡片（折疊光路方案的鏡頭仍在調(diào)試中，暫未未體驗到整體光機），手持鏡片將其貼近人眼和手機APP的圖標(biāo)，手機屏幕幾乎要貼上鏡片、人眼距離鏡片約1cm就能清晰看見圖標(biāo)上的一顆顆像素點。

該光學(xué)方案方案成本較低，多普光電將其定位為更適合娛樂游戲體驗的VR設(shè)備光學(xué)器件。折疊光路通過光路能壓縮實現(xiàn)不錯的成像效果，但需要高亮度的屏幕才能實現(xiàn)，因為且折疊光路每經(jīng)過一次折疊都要損失50%，共經(jīng)過4次損失，屏幕亮度高會導(dǎo)致功耗增加和發(fā)熱。所以尹勇健表示折疊光路設(shè)計的短焦對于屏幕要求較高，其亮度必須達(dá)到2000nit才可以。

折疊光路方案模型（圖源：VR陀螺）

除了上述透光率、畸變、光效問題之外，實際上我們在VR設(shè)備的體驗中還會遇到很多問題，比如近視和瞳距、佩戴體驗等。在這些問題的處理上，多普也下了很多功夫。

人眼是能感受到舒適距離的，在假設(shè)人在觀看近處物體時，視線會自然地向中間靠攏，角度到達(dá)極限就會形成“斗雞眼”，長時間觀看時會非常不舒服，容易肌肉疲勞，這是影響觀看體驗的重要原因之一。

仔細(xì)觀察多普光機兩塊屏幕的位置，會發(fā)現(xiàn)兩塊屏并不是直線并列于一條水平線上，而是有一個預(yù)設(shè)夾角。尹勇健表示，從人眼的生理結(jié)構(gòu)來看，實際上雙眼并不是處于完全水平的位置，而是從鼻梁中間雙眼會有一點點外擴。而之所以這樣設(shè)計，也是能更符合人眼生理結(jié)構(gòu)，獲得更好的觀看體驗。

屏幕不完全平行（圖源：VR陀螺）

另外，在屈光度調(diào)節(jié)上，理想情況下人眼的光軸與光學(xué)模塊的光軸應(yīng)在同一直線上，為順應(yīng)人眼習(xí)慣集中視線觀察近物的習(xí)慣，多普光電采用同軸對稱式的屈光度調(diào)節(jié)方法，以獲得健康舒適的VR觀看視覺體驗。從下方動圖可看出通過旋鈕調(diào)節(jié)屈光度，鏡頭的升降并非像其他VR設(shè)備一般垂直移動，而是稍微有些傾斜。

調(diào)節(jié)屈光度和瞳距（圖源：VR陀螺）

最后是佩戴體驗，如果體驗過華為VR Glass的用戶應(yīng)該都會對其佩戴方式印象深刻，相對于其他頭戴式方案，華為采用的是類似普通眼鏡鏡腿的設(shè)計，并且鏡腿尾部的弧形很很好的讓眼鏡卡在頭上不易掉落。多普的鏡腿同樣采用類似華為的設(shè)計，不過也做了一些差異化調(diào)整。首先電池與揚聲器集成放置在鏡腿耳朵附近，據(jù)測試，電池續(xù)航時間可達(dá)4小時。

此外，鏡腿的連接處使用了3.5mm耳機孔的連接方式，圓形插口可以自由旋轉(zhuǎn)方便產(chǎn)品拆卸、折疊和收納，如果不需要使用鏡腿可以自備有線耳機連接聽音樂，電池也可以通過USB接口自由更換，設(shè)備整機重量加上電池約250g左右。據(jù)稱，這一套折射式光學(xué)方案據(jù)稱已與丹麥一家企業(yè)合作推出終端產(chǎn)品，同時也完成了相關(guān)專利申請。

該外觀設(shè)計和光學(xué)系統(tǒng)均已申請專利

（圖源：VR陀螺）

 超短焦VR將是未來趨勢 

最后呈現(xiàn)效果如何，不久之后，多普光電將對以上兩款光學(xué)解決方案的產(chǎn)品將在測試結(jié)束后加以完善，并推向市場。

體驗兩款光學(xué)解決方案，如果該設(shè)備進(jìn)入量產(chǎn)階段，售價大約是多少？

尹勇健向陀螺君回答：“因為是面向歐洲市場推出的，售價估計在400~450美元左右，價格是其次，舒適度才是重中之重。而屏幕是行業(yè)痛點，Micro-OLED技術(shù)的成熟度還需提升，我們估計屏幕2-3年內(nèi)會降價。未來也有望實現(xiàn)千元級別的觀影VR/AR，待技術(shù)成熟，大批量生產(chǎn)后非玻璃產(chǎn)品注塑（樹脂）能降低設(shè)備成本。”

“我們不會做跟市場上差不多的產(chǎn)品。但技術(shù)項目是開放的，我們歡迎任何有意愿合作的企業(yè)。”

所以多普光電決定將自己的技術(shù)力發(fā)揮至極，推出高清觀影頭戴式顯示器。他們認(rèn)為超短焦VR光學(xué)將是未來趨勢，改善穿戴和視覺體驗可以選擇采用小屏幕和短焦距光學(xué)鏡頭。

多普光電折射式光學(xué)方案預(yù)計2-3個月后出成品，10月以前會面向全球開放100臺設(shè)備體驗，預(yù)計最終產(chǎn)品將在圣誕節(jié)前在歐洲上線。多普光電也計劃于9月16日至18日參加2021中國光博會。

圖源：Facebook

超短焦VR光學(xué)已是大勢所趨，從多家巨頭的布局可見一斑。Facebook此前已曝光3款Halfdome原型，從第一代到第三代體積逐步縮小，陀螺君預(yù)測Quest第三代很有可能會使用短焦光學(xué)；國內(nèi)的華為也同樣是短焦的擁簇者，華為的VR眼鏡就是采用Pancake折疊光路光學(xué)方案，機身厚度僅十幾厘米26.6mm，設(shè)備體積和重量大幅縮小。

跟隨著巨頭們的步伐，多普光電此時推出相關(guān)解決方案，也是力圖在這片新藍(lán)海中搶灘登陸。

不僅如此，多普光電還有另一個低成本AR眼鏡解決方案也在測試階段，設(shè)計為AR處方鏡片，鏡片大小與厚度普通眼鏡鏡片相近，可以起到簡單的提詞器的作用。這也體現(xiàn)了多普光電的獨到眼光，不止于VR并不斷嘗試在其他光學(xué)領(lǐng)域探索出風(fēng)格鮮明的創(chuàng)新道路。

從目前VR設(shè)備的供應(yīng)鏈生態(tài)看來，整體的供應(yīng)量在向上增加。2021年不同尋常，隨著海內(nèi)外大廠紛紛入局VR行業(yè)，多普光電乘上了VR行業(yè)快速前進(jìn)的巨輪，超短焦光學(xué)設(shè)備不久后或?qū)覸R市場飛躍式發(fā)展。