瑞聲科技首次突破VR Pancake光學工藝，亮相元宇宙及數字人創新大會快訊
并展示了瑞聲科技在VR Pancake光學核心生產工藝方面的全新突破—VR Pancake透鏡的雙曲面膠合和曲面貼膜技術，不過光學顯示模組也是目前MR眼鏡的主要技術瓶頸之一，瑞聲科技的全新Pancake光學生產工藝恰好針對上述挑戰。
【TechWeb】2月26日，由MES 2024國際元宇宙及電競娛樂博覽會主辦，中國電子視像行業協會指導的元宇宙及數字人創新大會在深圳福田會展中心舉辦。多家業內知名企業和機構參與大會，共同探討新趨勢，展示新成果。會上，瑞聲科技產品總監張弦出席，并就《Pancake重點工藝突破：曲面貼膜和塑料鏡片膠合技術》主題發表演講。
本次演講探討VR Pancake光學方案的技術瓶頸及其解決之道，通過講解Pancake光學方案的工作原理，分析影響其性能的關鍵科技難點，并展示了瑞聲科技在VR Pancake光學核心生產工藝方面的全新突破—VR Pancake透鏡的雙曲面膠合和曲面貼膜技術。該技術不僅擴大了視場角（FOV），還改進了鏡片的顯示效果與輕薄度，推動了新一代VR設備在視覺體驗上的極致追求，為沉浸式交互世界提供了新動力。
MR眼鏡三大核心需求的滿足面臨巨大挑戰
蘋果公司最新力作Apple Vision Pro投石問路，引發了產業界與消費者的廣泛興趣。MR（混合現實）眼鏡，近年來不僅被認為是消費電子行業的新風口，也有望成為個人電腦和智能手機之后的下一代主要計算平臺。
作為虛擬與現實間的“任意門”的MR眼鏡，利用視像融合技術（VST）將真實世界與數字化信息無縫結合，并在高清屏幕中清晰展示，帶來前所未有的交互體驗。其中，技術核心就在于光學顯示模組，不過光學顯示模組也是目前MR眼鏡的主要技術瓶頸之一。
具體而言，一方面，光學顯示模組的成像質量與重量仍存在較大升級空間，諸如視場角（FOV）、調制傳遞函數（MTF）、鏡頭尺寸、鬼影及畸變等參數仍需改進。另一方面，光學顯示模組在硬件成本中的占比高，使得制造成本居高不下。據業內分析，光學顯示模組成本占MR設備硬件成本的30-40%以上。總體看來，面對制造成本高昂的行業難題，MR眼鏡的諸多核心需求指標成像質量、佩戴舒適度、價格合理性都還面臨著巨大的挑戰。
由此可見，隨著消費者的沉浸式體驗需求日益增長，光學顯示模組對于提升感知體驗至關重要。瑞聲科技依托30年全球領先的消費類電子微型器件研發及生產經驗，搭建了一站式MR光學生產組裝產線，確保從產品設計到最終成品的每一環節都符合最高標準，助力MR智能眼鏡廠商降低光學顯示模組的量產成本，從而為消費者提供高性價比的MR眼鏡。
瑞聲科技Pancake創新工藝克服三大技術瓶頸
Pancake光學方案或將成為主流趨勢
當前，市面上的新一代VR產品，如Apple Vision Pro、Meta Quest 3、PICO 4等，均采用了Pancake光學方案。Pancake光學方案以折疊光路為原理，使光學模組進一步輕薄化，大大降低了頭顯的質量和體積，并且具備高質量成像、低畫面畸變和可調節屈光度等優點。
在制造端，Pancake光學工藝復雜導致加工難度高，涉及的光學膜、貼合工藝、偏振膜以及生產工藝都要求被不斷迭代。隨著技術日臻成熟，可以預見的是Pancake光學方案將在未來五年成為主流選擇，并逐步克服該技術在制造過程中的諸多挑戰。
在演講中，張弦首次介紹了瑞聲科技的全新Pancake光學生產工藝。瑞聲科技的全新Pancake光學生產工藝恰好針對上述挑戰，從大FOV光學設計、優秀成像質量和極致輕薄形態等三方面入手，取得顯著進展。
優勢1：突破性光學設計，優化大曲率透鏡生產
針對擴大視場角（FOV）的需求，瑞聲科技采用突破性的自由曲面（柱面）光學設計。這一做法能顯著增加視場角，呈現更出色的畫面。
具備大視場角的Pancake光學透鏡，更能讓人感覺身臨其境，這要求透鏡表面具有更大的曲率，也讓貼膜變得難度更大，帶來曲面上貼膜的挑戰。瑞聲科技采用的曲面貼膜技術具有明顯優勢，它不僅成本更低，還能在透鏡生產完成后更換膜材，有效應對制作大視場角、大曲率透鏡的挑戰。
優勢2：革新材料與工藝，提高光學成像質量
為了提高成像質量，瑞聲科技基于低應力材料研究和選擇，精確注塑成型工藝，配以先進的曲面貼膜技術，確保圖像的清晰度和精確性。
生產工藝的變革主要有兩大亮點，分別體現在新材料和新工藝上。瑞聲科技改進材料，根據光學設計在“高折射率”和“低應力注塑材料”中尋找平衡，讓平均鏡片應力均值達到3nm。 不止于此，通過精準的“自動化貼合”與“真空貼合”工藝，瑞聲科技提升了薄膜附著的均勻性，將橘皮褶皺從0.13降至0.07arcmin，使MTF提升近20%，實打實地帶來更清晰的光學成像。
優勢3：全新膠合技術，實現極致超薄的眼鏡設計
該方案在雙柱面設計之上，引入了一種塑料鏡片的膠合技術工藝，有效減少光學組件的總長，實現更極致輕薄的MR眼鏡。瑞聲科技采用精度高達5微米的光學AA制造設備，同時確保光學膠的透光率超過99%，且把折射率差異控制在0.1內，實現均勻無氣泡的膠合。
最終，結合這種精度和自動化膠合技術，雙柱面全膠合3片式設計可將整體模組厚度降至17.4mm，這一數值在行業內尤為突出，因為對多數廠商來說，每減少1mm厚度都代表了巨大的技術挑戰。目前，業界3P Pancake模組厚度都在30mm左右，相比之下，該方案實現了近40%的厚度縮減。
綜上所述，瑞聲科技解決了MR眼鏡三大核心需求所面臨的挑戰，通過在創新的光學設計、材料及工藝的革新等方面的努力，打造了全新Pancake光學生產工藝。
值得一提的是，在本次大會現場，瑞聲科技的上述技術方案憑借研發實力及效果表現，成功在眾多競爭技術中脫穎而出，榮獲了備受矚目的“核心器件創新大獎”。
圖：核心器件創新大獎獎杯
根據Pancake的不同設計要求，瑞聲科技還可提供一站式光學解決方案，包括光學設計、鏡頭加工、鍍膜貼膜、對準組裝和成像測試。此外，瑞聲科技推出的3P VR Pancake目鏡模組方案擁有主機更輕薄、視野更開闊、更有效抑制鬼影的優勢，為VR設備帶來更優質的圖像和更舒適的使用體驗。
一直以來，瑞聲科技致力于推動感知體驗領域的創新實踐，在光學之外，瑞聲科技在聲學、觸感、傳感器及半導體、精密制造等領域持續積累，為VR、AR眼鏡等前沿消費電子產品提供強有力的技術支持，打造高品質的沉浸式體驗。
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