超短焦光學折疊光路(Pancake)技術其實是一種面向虛擬現實的解決方案，雖然目前各大廠商都盡可能把VR頭顯做輕、做薄，但采用菲涅爾透鏡作為光學方案的VR頭顯中，Meta Quest2的主機重量是503g，HTC Vive Focus3則趨近于800g。設備過于厚重會導致用戶的佩戴舒適度變差，于是能讓頭顯“減重”的Pancake方案應運而生。

VR光學方案主要經歷了非球面透鏡、菲涅爾透鏡、Pancake方案三個階段，當前VR設備光學方案仍以菲涅爾透鏡為主，Pancake方案開始逐步滲透。近期國內華為、創維等公司公布新一代Pancake產品，海外如Meta、蘋果、谷歌都在積極進行Pancake光學方案的研發，其中國際龍頭Meta預計在下半年發布的QuestPro中采用Pancake光學方案。

受技術進步、生態完善、價格下探、疫情催化等多重因素共振，VR終端設備市場進入高速增長期。由于消費者對無繩化、便攜化的需求，VR一體機成為VR終端設備的主流趨勢。光學組件作為VR設備的重要組成部分，將迎來快速發展機遇。

超短焦光學折疊光路(Pancake)簡介
從VR頭顯的拆解看，可把顯示單元分為顯示屏和透鏡。顯示屏的圖像光源通過菲涅爾透鏡，放大射入我們的眼鏡，從而形成了圖像。目前市面上絕大多數的VR頭顯，都采用了顯示屏+菲涅爾透鏡的方案。但菲涅爾透鏡的缺點之一在于太過厚重，不符合VR未來輕薄化的發展趨勢。

要想在有限的距離內把一片光源的面積盡可能放大，一種方法是使用放大鏡；另一種方法需要借助兩面鏡子進行反射。在獲得同等光面積的情況下，后者的路線會比前者更短。掌握了這個知識，就能更好地理解Pancake成像原理。

基于Pancake技術方案的VR頭顯，圖像源進入半反半透功能的鏡片之后，光線在鏡片、相位延遲片以及反射式偏振片之間多次折返，最終從反射式偏振片射出。同時鏡片組無需和顯示屏保持一定距離，能夠降低VR頭顯的厚度，使其做得更緊湊，整體體積也會更小。
與菲涅爾透鏡方案相比，Pancake方案除了上述的輕薄，還能夠改善視野邊緣模糊、畫面畸變、邊緣眩光等問題，帶給用戶更出色的視覺效果。

Pancake折疊光學方案也有尚未解決的缺陷。一方面，屏幕和折疊光路的貼合難度加碼，從而導致采用這種方案的VR眼鏡普遍售價較高；另一方面，對基于2P Pancake方案的VR設備而言，能做到的最大視場角是95-100°。有傳聞稱蘋果的第一代蘋果AR/MR將配備2個3P Pancake模組，并將帶來視場角的提升。

目前已上市的VR頭顯中，采用Pancake超短焦光學方案的主要有：華為VR glass、HTC Vive Flow和arpara 5K，這三款產品都是分體式VR眼鏡，需要手機、電腦等外接設備來供提供供電單位和計算單位。從今年開始，我們也將陸續看到搭載這一方案的VR一體機。比如YVR2、Pico下一代高端設備、Meta Quest pro、arpara AIO，還有備受期待的蘋果MR頭顯。

雖然Pancake超短焦將在今年下半年逐漸成為VR一體機的主流光學方案，但主要是中高端產品。當Pancake方案的需求不斷擴大，提高產能優勢后，成本才有望下降，最終惠及到消費者端，從而逐步取代采用菲涅爾透鏡方案的VR頭顯。

VR產品普遍采用Pancake技術路線
近期國內華為、創維等公司公布新一代Pancake產品，海外如Meta、蘋果、谷歌都在積極進行Pancake光學方案的研發，其中國際龍頭Meta預計在下半年發布的QuestPro中采用Pancake光學方案。

多款備受市場關注的VR設備、產品普遍采用了Pancake技術路線。如Pico今年9-10月于國內及美國同步發布的 PicoNeo4以及 Pico-Neo4Pro，顯示系統搭載的是Pancake方案;Meta的ProjectCambria，預計將于10月的Connect大會發布，光學采用的也是Pancake方案;7月25日，創維VR舉行了全新品牌PANCAKEXR及新品PAN-CAKE1發布會，PANCAKE1作為新品牌旗下第一代產品驚艷亮相，這款引領超短焦時代的全球FastLCD最高PPI的面板，由TCL華星獨家供屏。創維VR總經理在發布會上指出，VR一體機的近眼顯示已從過去傳統的非球面鏡、菲涅爾鏡片進入到超短焦的PANCAKE時代。

在VR設備結構中，光學模組作為連接顯示屏和人眼的重要橋梁，是最為關鍵的組件之一，直接影響到最終的顯示效果與使用體驗。但一直以來，VR頭顯的體積都是阻礙其普及的大難題。

市面上主流設備如 Ocu-lusQuest2、PicoNeo3等采用的均為由傳統透鏡進階而來的菲涅爾透鏡，盡管透鏡本身實現了厚度的縮減，但仍需將屏幕放置在聚焦透鏡的近焦面處;透鏡與發光源、屏幕之間有較長距離，導致整個光學模組體積較大。而Pancake方案利用光的偏振特性，通過半透半反膜、反射偏振片等使光在光學模組中反射多次，達到“折疊”光學路徑的目的，從而大幅降低VR頭顯重量及尺寸，提升用戶的佩戴體驗。

VR頭顯 “瘦身”正成為廠商的必修課，畢竟在面臨消費者的挑剔眼光時，只有外觀簡潔、佩戴輕松的產品才能受到更多人的青睞，而這也是廠商硬件搭臺、生態唱戲的基本前提。為解決VR產品的大體積、大重量，佩戴體驗感不佳的問題，Pancake超短焦方案應運而生。

Pancake方案利用光的偏振特性，通過半透半反膜、反射偏振片等使光在光學模組中反射多次，達到“折疊”光學路徑的目的，從而大幅降低VR頭顯重量及尺寸，提升用戶的佩戴體驗。此外，Pancake方案通過調整透鏡組位置來直接調節屈光度，對于近視用戶而言也十分友好。

Pancake方案通過調整透鏡組位置來直接調節屈光度，極大地方便了近視用戶。但受制于光學原理，光在Pancake模組中多次經過偏振、半反射等環節，每一環節損失約50%光效，最終光效可能僅為顯示器的10%左右，因此需搭配亮度較高的顯示屏。同時盡管Pancake方案視場角理論上限較高，但目前可實現的視場角(90°左右)明顯低于菲涅爾透鏡方案(100°以上)。不過隨著技術方案的逐步成熟，上述劣勢預計將會得到相應解決。

據預測，2021年全球VR頭顯出貨量達1095萬臺，2024年有望達到2631萬臺;據IDC數據，2021年中國VR出貨量為138萬臺，隨著我國市場潛力不斷激發，2025年有望達到1162萬臺。由于消費者對無繩化、便攜化的需求，VR一體機成為VR終端設備的主流趨勢。光學組件作為VR設備的重要組成部分，將迎來快速發展機遇。Welsen-nXR預計全球VR光學市場規模將于2023年達到22億元，2030年有望達到500億元。目前，單個Pancake光學模組的價格約為150-200元 (不含屏幕)，預計2030年Pancake以及其他更為前沿的VR光學方案占比提高。

根據賽迪 《2021年虛擬現實產業發展白皮書》，VR產業鏈主要包括了硬件、軟件、內容制作和分發、應用與服務四大環節。

硬件包括核心器件、終端設備以及配套外設。核心器件主要指芯片、傳感器、顯示屏、光學器件、通信模組;終端設備主要指PC端設備、移動端設備、一體機;配套外設主要指手柄、攝像頭、體感設備等。軟件包括了支持軟件和軟件開發工具包兩個部分。支持軟件主要包含UI、OS、中間件等;軟件開發工具包包括SDK、3D引擎等。

據華經產業研究院2021年數據，顯示屏、芯片、光學器件占據了VR一體機的主要成本，分別占比約33.9%、43.7%、5.5%。價值量較高的Pancake光學方案的成本占比相對更高。據立鼎產業研究院，以Oculus-Rift為代表的VR頭顯由于不需要獨立處理器，計算能力通過外接主機實現，其成本主要集中在顯示屏、電機和機械器件上，分別占比約34.6%、12.3%、14.7%。