1月，彭博社曝出蘋果將在2022年推出首款AR/VR頭顯，同時(shí)有行業(yè)消息稱蘋果頭顯的各個(gè)組件將主要由臺灣制造商提供。 

富士康（鴻海）提供零件模塊，處理器將由臺積電制造，攝像頭鏡頭將由Largan Precision和金國光生產(chǎn)，最后的組裝訂單還處于和碩與廣達(dá)電腦兩家供應(yīng)商競爭的狀態(tài)。

AR/VR頭顯蘋果方面未做出官宣，最后的組裝訂單花落誰家目前還沒有明確消息，但和碩在VR頭顯方向上已經(jīng)再邁出一步，率先向美國3M公司提出合作需求，并于近期推出獨(dú)立VR頭顯參考設(shè)計(jì)：VX6，并計(jì)劃于下半年開始量產(chǎn)。

 

 VX6（圖源：3M）

兩大電子代工巨頭的AR/VR重要競爭方向：光學(xué)技術(shù) 

和碩與廣達(dá)電腦這兩大電子代工巨頭同為蘋果長期代工合作伙伴，是多年的強(qiáng)競爭關(guān)系。隨著全球AR/VR設(shè)備出貨量的增長，兩家廠商在該領(lǐng)域的競爭愈演愈烈。

在大廠AR/VR設(shè)備的代工競爭中，廣達(dá)電腦曾拿下第二代Oculus Rift生產(chǎn)訂單，是微軟MR頭顯合作代工廠，而和碩曾爭取到第三代谷歌眼鏡生產(chǎn)訂單，此次雙方又共同陷入蘋果AR/VR眼鏡的組裝訂單競爭中。

 

 圖源：網(wǎng)絡(luò) 

不僅僅是爭取等待ODM訂單，兩大電子代工巨頭在AR/VR產(chǎn)業(yè)還會進(jìn)行產(chǎn)業(yè)布局，以及聯(lián)合廠商推出AR/VR頭戴式設(shè)備參考設(shè)計(jì)。其中布局與合作的一個(gè)重點(diǎn)就在于：光學(xué)技術(shù)。 

廣達(dá)電腦很早便開始投入AR眼鏡研發(fā)，希望通過光學(xué)技術(shù)的突破獲得成本優(yōu)勢，廣達(dá)電腦董事長林百里還曾打趣說：“廣達(dá)將變成光學(xué)公司。” 

早在2016年，廣達(dá)電腦便在以色列AR眼鏡光學(xué)方案廠商Lumus 4500萬美元的融資中起領(lǐng)投角色，并與其達(dá)成合作為Lumus的AR眼鏡生產(chǎn)鏡頭。Lumus還曾獲HTC、阿里巴巴、水晶光電、盛大等眾多大廠投資。

 

 圖源：網(wǎng)絡(luò) 

2020年11月，廣達(dá)電腦宣布與意法半導(dǎo)體聯(lián)手，探索光學(xué)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)方案，共同研發(fā)AR智能眼鏡參考設(shè)計(jì)。 

而和碩在AR/VR產(chǎn)業(yè)的競爭布局中，同樣注重光學(xué)技術(shù)，聯(lián)合光學(xué)技術(shù)廠商制造硬件是其重要方向之一。 

2019年中旬，和碩曾聯(lián)合英國AR眼鏡公司Wave Optics推出重量僅136g的超輕量無線AR眼鏡AiR，并在AWE正式亮相。

 

 圖源：網(wǎng)絡(luò) 

WaveOptics是世界知名衍射波導(dǎo)元件的設(shè)計(jì)和制造商，衍射波導(dǎo)元件是AR眼鏡的關(guān)鍵光學(xué)元件。 

此次與和碩聯(lián)手的3M公司創(chuàng)立于1902年，以科技改善生活為理念的3M是世界知名多元化科技創(chuàng)新企業(yè)，產(chǎn)品橫跨多個(gè)領(lǐng)域，在顯示解決方案上有自己的研發(fā)專利：3M HARP（High Acuity Reflective Polarizer），新型3M?高敏反射偏振器。

 

 圖源：3M 

這次合作推出新型基于短焦光學(xué)方案的獨(dú)立VR頭顯參考設(shè)計(jì)VX6，相較于市場上已有的獨(dú)立VR頭顯，在陀螺君看來最大的兩個(gè)特點(diǎn)在于外型設(shè)計(jì)的簡潔輕薄，以及搭載了3M公司專利產(chǎn)品新型折疊式光學(xué)透鏡組件。 

頭顯之所以輕薄，重要原因恰恰在于其背后的光學(xué)方案，或者說3M公司提供的折疊式光學(xué)透鏡組件。

 

 圖源：3M 

形態(tài)的輕薄化與光學(xué)方案的優(yōu)化，是目前無論是VR頭顯還是AR眼鏡的重要迭代方向。我們也可以看到超短焦光學(xué)方案作為頭戴設(shè)備的“瘦身良藥”正在成為主流。 

從陀螺君的審美，單從外型設(shè)計(jì)上來看，VX6作為一款獨(dú)立頭顯顏值吊打同類產(chǎn)品。 

據(jù)介紹，VX6頭顯設(shè)計(jì)方案所采用的3M新型折疊式光學(xué)透鏡組件，包括一個(gè)曲面玻璃透鏡和3M HARP，可支持高分辨率、高投射率、寬視場角、更短光路和更輕薄的整機(jī)設(shè)計(jì)。同時(shí)，VX6共配備4個(gè)攝像頭，可支持頭部6DoF定位追蹤，其視場角為95度，支持眼鏡用戶。 

除此之外，VX6參考設(shè)計(jì)還采用高通驍龍XR2平臺，其具備的Wi-Fi 6性能可支持VX6實(shí)現(xiàn)超快速下載，創(chuàng)造一個(gè)真正的無線零速差虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境。 

我們可以就這款采用3M公司新型折疊式光學(xué)透鏡組件的高顏值VR一體機(jī)，進(jìn)行更細(xì)致的觀察。 

VX6全拆解---高顏值VR一體機(jī)里面有些啥 

據(jù)展示，VX6整機(jī)色調(diào)為金屬灰，眼鏡與頭帶部位為黑色，外型設(shè)計(jì)簡潔，配重均勻,較市場面上很多獨(dú)立頭顯更為小巧、輕薄。VX6為參考設(shè)計(jì)頭顯，其主外殼可更改為任何其他設(shè)計(jì)。

 

 3M&和碩：VX6獨(dú)立頭顯 

可以看到，頭帶采用配色一致的一體式鏡架與小巧的眼鏡部分相連接，使整機(jī)呈單一環(huán)狀設(shè)計(jì)，美觀、平衡感好而且便于穿戴，不會弄亂發(fā)型。

 

 VX6一體式鏡架設(shè)計(jì) 

頭顯背后部分面積相對較為寬大，便于佩戴時(shí)頭顯的固定，同時(shí)，VX6的電池放置在頭顯背部位置，以便更好的分配頭顯重量，減輕面部和頸部壓力。

 

 VX6背部設(shè)計(jì) 

頭顯背部有一個(gè)調(diào)節(jié)輪，用戶可通過旋轉(zhuǎn)頭顯調(diào)節(jié)輪來調(diào)節(jié)頭帶。據(jù)介紹，該頭帶調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)適用于99%的人類頭部大小。從演示來看，頭帶隨著調(diào)節(jié)輪的旋轉(zhuǎn)伸縮自如，可調(diào)范圍較大，穩(wěn)固性較好。

 

 調(diào)節(jié)輪調(diào)節(jié)頭帶大小 

在頭顯的設(shè)計(jì)組裝上，VX6為戴眼鏡的人群設(shè)計(jì)有眼鏡墊片，有需要的用戶可將設(shè)備的面罩取下，將面罩與眼鏡墊片組裝在一起后，重新與頭顯進(jìn)行安裝。安裝好后，佩戴眼鏡的用戶在佩戴頭顯時(shí)，面罩會與用戶的眼鏡相契合。

 

 眼鏡墊片安裝 

VX6的面罩采用柔軟的透氣泡沫材質(zhì)，觸感較好，據(jù)介紹，是因?yàn)槊嬲稚细街欣鋮s纖維，以提高佩戴者的舒適感。 

在舒適感的設(shè)計(jì)上，除了輕薄的設(shè)計(jì)、良好的平衡感外，眼罩旁邊設(shè)置有一系列小孔，這些小孔為通風(fēng)孔，屬于和碩的專利設(shè)計(jì)。獨(dú)立頭顯的運(yùn)算單元集成在面部位置，在頭顯運(yùn)行時(shí)，通常會有一定程度的發(fā)熱，而這些通風(fēng)孔可產(chǎn)生冷卻的氣流輸向額頭，減緩發(fā)熱感，提高用戶佩戴的舒適度。

 

 通風(fēng)孔設(shè)計(jì) 

頭顯鏡頭配有RGB全彩色攝像頭，并且支持MR功能。用戶通過頭顯上方開關(guān)鍵旁邊的透視功能按鈕，可以讓VX6的視野在VR世界與現(xiàn)實(shí)之間做切換，此前根據(jù)曝光的蘋果專利有人猜測未來的蘋果頭顯同樣具備這項(xiàng)功能。

 

 透視按鈕 

VX6采用頭部6DoF追蹤方案，6DoF單目攝像頭設(shè)置在眼鏡下方位置，微微向下傾斜，并且有外側(cè)傾向，這是為了擁有更大的視場角，更準(zhǔn)確的追蹤而設(shè)計(jì)。據(jù)介紹，其視場角為95度。

 

 6DoF單目攝像頭 

頭顯的空間立體揚(yáng)聲器隱藏在一體式鏡架中，可以讓揚(yáng)聲器更貼近佩戴者耳朵，從而提高音效。該空間立體揚(yáng)聲器頻率范圍較大，在200Hz~14KHz，不僅可以產(chǎn)生相對低沉的聲音，也可以產(chǎn)生高清晰度的高音，提高佩戴者的沉浸感。

 

 圖源：3M 

再看VX6頭顯的重要組成，同時(shí)也是該頭顯最大特點(diǎn)之一的鏡頭模塊，其鏡頭模塊采用折疊式光學(xué)系統(tǒng)，又叫作Pancake光學(xué)系統(tǒng)，體型小巧，經(jīng)測量只有2.4厘米厚度，比市面上的多數(shù)鏡頭都要薄。 

鏡頭模組厚度的減小能很大程度上實(shí)現(xiàn)VR設(shè)備的輕薄化，常見的菲涅爾透鏡厚度大約是折疊式光學(xué)透鏡模塊的兩倍。因此近兩年，超短焦正在成為主流。 

3M短焦鏡頭與普通鏡頭對比 

將鏡頭模塊拆開來看，由顯示器、分束鏡（偏振分光鏡）與3M HARP（3M?高敏反射偏振器）三個(gè)部分組成。其中，3M HARP與設(shè)計(jì)精確的曲面透鏡、線性偏振器、反射偏振器的組合是3M公司的核心技術(shù)。 

首先看下顯示器，要想獲得高清圖像，顯示器非常重要，這塊2.1英寸的LCD顯示器具有1058PPI與90Hz幀速率，這樣的高分辨率意味著佩戴者可通過設(shè)備更清楚地看到圖像的細(xì)節(jié)。 

VX6顯示器 

分束鏡是折疊式光學(xué)系統(tǒng)的關(guān)鍵，VX6鏡頭模塊中的分束鏡表面為50：50鏡面涂層，這表示當(dāng)光照射到分束鏡時(shí)，它只會讓50%的光通過，會對另外50%的光進(jìn)行反射。在分束鏡的另一面是1/4波片（Quarter-wave plate），其作用在于使線性光變成圓形光，或是將圓形光轉(zhuǎn)換為線性光。

 

 分束鏡 

我們可以看看當(dāng)光照射到鏡頭模組時(shí)所產(chǎn)生的光路。當(dāng)光從顯示器射出時(shí)，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)時(shí)顯示器上裝有圓形偏振器，因此發(fā)出的光為圓形光束，而非常規(guī)的發(fā)散型光束。 

首先，光束會透過分束鏡，在經(jīng)過分束鏡第一層表面50：50鏡面涂層時(shí)，只有50%的光通過入射到第二表面，也就是圓形偏振器，此時(shí)圓形光束會變成線性光束通過。 

通過的線性光束入射到3M HARP表面，經(jīng)反射返回分束鏡圓形偏振器表面變成圓形光束，并到達(dá)50：50鏡面涂層被反射后成為線性光束，并通過3M HARP進(jìn)入人眼。

 

 3M HARP 

之所以要進(jìn)行多次的反射、穿透與光束形態(tài)的轉(zhuǎn)化，其目的在于改善圖像質(zhì)量。反射次數(shù)越多，穿透的次數(shù)越多，圖像呈現(xiàn)效果越好。

 

 圖源：3M 

折疊式光學(xué)系統(tǒng)擁有較好的對比度，能讓圖像更為清晰，并且可以識別更高的分辨率，最后反映在用戶眼中，則是在圖像中看到更多細(xì)節(jié)。同時(shí)，較大的FOV則讓用戶在虛擬的世界中沉浸感更足。 

 VX6鏡頭中的虛擬世界 

佩戴VX6，透過鏡頭觀察虛擬世界，視野較為清晰，默認(rèn)視野為一個(gè)暖色調(diào)房間，房間中的家具被和碩設(shè)計(jì)為互動家具，家具與部分功能相對應(yīng)。

 

 圖源：3M 

用戶點(diǎn)擊書架可進(jìn)入應(yīng)用程序，點(diǎn)擊電視可進(jìn)入媒體播放器，在媒體播放器頁面選擇VR視頻播放軟件《Youtube VR》可觀看電視。

 

 VX6觀看記錄片 

視野的中下方位置有一條菜單欄，可以看到《 Media Player》、《3D Viewer》 等圖標(biāo)?！?span>3D Viewer》用于在頭顯中瀏覽3D對象，用戶可持手柄對物體進(jìn)行放大與縮小，以VX6頭顯3D模型為例，除了進(jìn)行放大、縮小，還可以對頭顯各個(gè)組成部分進(jìn)行拆解觀察。據(jù)介紹，用戶可通過3D模型庫對任何模型進(jìn)行下載。

 

 圖源：3M 

同樣，作為參考設(shè)計(jì)頭顯，VX6除了主外殼可進(jìn)行修改外，其內(nèi)置系統(tǒng)也可根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展或修改。 

總體而言，VX6從外型設(shè)計(jì)到光學(xué)方案、顯示效果等各方面都值得期待。尤其是其帶有雙折射反射偏振片的折疊式光學(xué)器件與高顏值輕巧外型設(shè)計(jì)。 

ODM與光學(xué)技術(shù)廠商組合推動AR/VR設(shè)備進(jìn)化 

VR頭顯的光學(xué)方案一直是市場關(guān)注的重點(diǎn)，光學(xué)方案的改進(jìn)除了意味著更清晰的圖像，還意味著形態(tài)的進(jìn)化。超短焦光學(xué)方案作為VR頭顯設(shè)備輕量化利器，已成為主流。 

而ODM巨頭廠商在與光學(xué)技術(shù)廠商組合中尋求AR/VR頭戴式設(shè)備的進(jìn)化，試圖從光學(xué)技術(shù)方向突破，拉低AR/VR頭戴式設(shè)備的成本，與此同時(shí)還對形態(tài)進(jìn)行了優(yōu)化，這對AR/VR產(chǎn)業(yè)而言，無疑是利好消息。 

對和碩而言，推出有迭代意味的完整VR頭顯，之后如果拿下蘋果AR/VR頭顯的組裝訂單，將為其將來在AR/VR頭戴式設(shè)備的生產(chǎn)中帶來更多供應(yīng)鏈公司的合作。 

 

排版：視普泰驗(yàn)光師培訓(xùn)學(xué)校