瑞聲科技首次突破VR Pancake光學(xué)工藝，亮相元宇宙及數(shù)字人創(chuàng)新大會(huì)

2月26日，由MES 2024國(guó)際元宇宙及電競(jìng)娛樂(lè)博覽會(huì)主辦，中國(guó)電子視像行業(yè)協(xié)會(huì)指導(dǎo)的元宇宙及數(shù)字人創(chuàng)新大會(huì)在深圳福田會(huì)展中心舉辦。多家業(yè)內(nèi)知名企業(yè)和機(jī)構(gòu)參與大會(huì)，共同探討新趨勢(shì)，展示新成果。會(huì)上，瑞聲科技產(chǎn)品總監(jiān)張弦出席，并就《Pancake重點(diǎn)工藝突破：曲面貼膜和塑料鏡片膠合技術(shù)》主題發(fā)表演講。

本次演講探討VR Pancake光學(xué)方案的技術(shù)瓶頸及其解決之道，通過(guò)講解Pancake光學(xué)方案的工作原理，分析影響其性能的關(guān)鍵科技難點(diǎn)，并展示了瑞聲科技在VR Pancake光學(xué)核心生產(chǎn)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(shù)。該技術(shù)不僅擴(kuò)大了視場(chǎng)角（FOV），還改進(jìn)了鏡片的顯示效果與輕薄度，推動(dòng)了新一代VR設(shè)備在視覺(jué)體驗(yàn)上的極致追求，為沉浸式交互世界提供了新動(dòng)力。

MR眼鏡三大核心需求的滿(mǎn)足面臨巨大挑戰(zhàn)

蘋(píng)果公司最新力作Apple Vision Pro投石問(wèn)路，引發(fā)了產(chǎn)業(yè)界與消費(fèi)者的廣泛興趣。MR（混合現(xiàn)實(shí)）眼鏡，近年來(lái)不僅被認(rèn)為是消費(fèi)電子行業(yè)的新風(fēng)口，也有望成為個(gè)人電腦和智能手機(jī)之后的下一代主要計(jì)算平臺(tái)。

作為虛擬與現(xiàn)實(shí)間的“任意門(mén)”的MR眼鏡，利用視像融合技術(shù)（VST）將真實(shí)世界與數(shù)字化信息無(wú)縫結(jié)合，并在高清屏幕中清晰展示，帶來(lái)前所未有的交互體驗(yàn)。其中，技術(shù)核心就在于光學(xué)顯示模組，不過(guò)光學(xué)顯示模組也是目前MR眼鏡的主要技術(shù)瓶頸之一。

具體而言，一方面，光學(xué)顯示模組的成像質(zhì)量與重量仍存在較大升級(jí)空間，諸如視場(chǎng)角（FOV）、調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）、鏡頭尺寸、鬼影及畸變等參數(shù)仍需改進(jìn)。另一方面，光學(xué)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(jù)業(yè)內(nèi)分析，光學(xué)顯示模組成本占MR設(shè)備硬件成本的30-40%以上?？傮w看來(lái)，面對(duì)制造成本高昂的行業(yè)難題，MR眼鏡的諸多核心需求指標(biāo)成像質(zhì)量、佩戴舒適度、價(jià)格合理性都還面臨著巨大的挑戰(zhàn)。

由此可見(jiàn)，隨著消費(fèi)者的沉浸式體驗(yàn)需求日益增長(zhǎng)，光學(xué)顯示模組對(duì)于提升感知體驗(yàn)至關(guān)重要。瑞聲科技依托30年全球領(lǐng)先的消費(fèi)類(lèi)電子微型器件研發(fā)及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，搭建了一站式MR光學(xué)生產(chǎn)組裝產(chǎn)線(xiàn)，確保從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到最終成品的每一環(huán)節(jié)都符合最高標(biāo)準(zhǔn)，助力MR智能眼鏡廠(chǎng)商降低光學(xué)顯示模組的量產(chǎn)成本，從而為消費(fèi)者提供高性?xún)r(jià)比的MR眼鏡。

瑞聲科技Pancake創(chuàng)新工藝克服三大技術(shù)瓶頸

Pancake光學(xué)方案或?qū)⒊蔀橹髁髭厔?shì)

當(dāng)前，市面上的新一代VR產(chǎn)品，如Apple Vision Pro、Meta Quest 3、PICO 4等，均采用了Pancake光學(xué)方案。Pancake光學(xué)方案以折疊光路為原理，使光學(xué)模組進(jìn)一步輕薄化，大大降低了頭顯的質(zhì)量和體積，并且具備高質(zhì)量成像、低畫(huà)面畸變和可調(diào)節(jié)屈光度等優(yōu)點(diǎn)。

在制造端，Pancake光學(xué)工藝復(fù)雜導(dǎo)致加工難度高，涉及的光學(xué)膜、貼合工藝、偏振膜以及生產(chǎn)工藝都要求被不斷迭代。隨著技術(shù)日臻成熟，可以預(yù)見(jiàn)的是Pancake光學(xué)方案將在未來(lái)五年成為主流選擇，并逐步克服該技術(shù)在制造過(guò)程中的諸多挑戰(zhàn)。

在演講中，張弦首次介紹了瑞聲科技的全新Pancake光學(xué)生產(chǎn)工藝。瑞聲科技的全新Pancake光學(xué)生產(chǎn)工藝恰好針對(duì)上述挑戰(zhàn)，從大FOV光學(xué)設(shè)計(jì)、優(yōu)秀成像質(zhì)量和極致輕薄形態(tài)等三方面入手，取得顯著進(jìn)展。

優(yōu)勢(shì)1：突破性光學(xué)設(shè)計(jì)，優(yōu)化大曲率透鏡生產(chǎn)

針對(duì)擴(kuò)大視場(chǎng)角（FOV）的需求，瑞聲科技采用突破性的自由曲面（柱面）光學(xué)設(shè)計(jì)。這一做法能顯著增加視場(chǎng)角，呈現(xiàn)更出色的畫(huà)面。

具備大視場(chǎng)角的Pancake光學(xué)透鏡，更能讓人感覺(jué)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(lái)曲面上貼膜的挑戰(zhàn)。瑞聲科技采用的曲面貼膜技術(shù)具有明顯優(yōu)勢(shì)，它不僅成本更低，還能在透鏡生產(chǎn)完成后更換膜材，有效應(yīng)對(duì)制作大視場(chǎng)角、大曲率透鏡的挑戰(zhàn)。

優(yōu)勢(shì)2：革新材料與工藝，提高光學(xué)成像質(zhì)量

為了提高成像質(zhì)量，瑞聲科技基于低應(yīng)力材料研究和選擇，精確注塑成型工藝，配以先進(jìn)的曲面貼膜技術(shù)，確保圖像的清晰度和精確性。

生產(chǎn)工藝的變革主要有兩大亮點(diǎn)，分別體現(xiàn)在新材料和新工藝上。瑞聲科技改進(jìn)材料，根據(jù)光學(xué)設(shè)計(jì)在“高折射率”和“低應(yīng)力注塑材料”中尋找平衡，讓平均鏡片應(yīng)力均值達(dá)到3nm。 不止于此，通過(guò)精準(zhǔn)的“自動(dòng)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(shí)打?qū)嵉貛?lái)更清晰的光學(xué)成像。

優(yōu)勢(shì)3：全新膠合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)極致超薄的眼鏡設(shè)計(jì)

該方案在雙柱面設(shè)計(jì)之上，引入了一種塑料鏡片的膠合技術(shù)工藝，有效減少光學(xué)組件的總長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)更極致輕薄的MR眼鏡。瑞聲科技采用精度高達(dá)5微米的光學(xué)AA制造設(shè)備，同時(shí)確保光學(xué)膠的透光率超過(guò)99%，且把折射率差異控制在0.1內(nèi)，實(shí)現(xiàn)均勻無(wú)氣泡的膠合。

最終，結(jié)合這種精度和自動(dòng)化膠合技術(shù)，雙柱面全膠合3片式設(shè)計(jì)可將整體模組厚度降至17.4mm，這一數(shù)值在行業(yè)內(nèi)尤為突出，因?yàn)閷?duì)多數(shù)廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)，每減少1mm厚度都代表了巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。目前，業(yè)界3P Pancake模組厚度都在30mm左右，相比之下，該方案實(shí)現(xiàn)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(zhàn)，通過(guò)在創(chuàng)新的光學(xué)設(shè)計(jì)、材料及工藝的革新等方面的努力，打造了全新Pancake光學(xué)生產(chǎn)工藝。

值得一提的是，在本次大會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，瑞聲科技的上述技術(shù)方案憑借研發(fā)實(shí)力及效果表現(xiàn)，成功在眾多競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)中脫穎而出，榮獲了備受矚目的“核心器件創(chuàng)新大獎(jiǎng)”。

圖：核心器件創(chuàng)新大獎(jiǎng)獎(jiǎng)杯

根據(jù)Pancake的不同設(shè)計(jì)要求，瑞聲科技還可提供一站式光學(xué)解決方案，包括光學(xué)設(shè)計(jì)、鏡頭加工、鍍膜貼膜、對(duì)準(zhǔn)組裝和成像測(cè)試。此外，瑞聲科技推出的3P VR Pancake目鏡模組方案擁有主機(jī)更輕薄、視野更開(kāi)闊、更有效抑制鬼影的優(yōu)勢(shì)，為VR設(shè)備帶來(lái)更優(yōu)質(zhì)的圖像和更舒適的使用體驗(yàn)。

一直以來(lái)，瑞聲科技致力于推動(dòng)感知體驗(yàn)領(lǐng)域的創(chuàng)新實(shí)踐，在光學(xué)之外，瑞聲科技在聲學(xué)、觸感、傳感器及半導(dǎo)體、精密制造等領(lǐng)域持續(xù)積累，為VR、AR眼鏡等前沿消費(fèi)電子產(chǎn)品提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持，打造高品質(zhì)的沉浸式體驗(yàn)。

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