隨著VR設(shè)備進一步普及，消費者對VR的輕薄度、成像質(zhì)量、佩戴體驗提出了更高的要求。輕薄化將成為顯著趨勢，技術(shù)迭代有望為VR產(chǎn)業(yè)帶來全新的價值增量和行業(yè)空間。

超短焦光學折疊光路（Pancake）方案由于視場角相對較小，設(shè)備輕量化、便攜性優(yōu)勢顯著，逐漸成為消費級VR光學的發(fā)展和進化方向，有望成為未來3-5年VR升級的首選光學方案。

同時，Pancake方案及顯示升級、眼球追蹤等硬件增量創(chuàng)新將顯著帶動單臺設(shè)備ASP及代工價格上行，成為供應鏈廠商經(jīng)營成長新驅(qū)動。

根據(jù)IDC統(tǒng)計，2021年全球VR/AR總投資規(guī)模接近146.7億美元，并有望在2026年增至747.3億美元，五年CAGR將達38.5%。2021年中國市場支出規(guī)模約21.3億美元并將在2026年提升至130.8億美元，CAGR預計可達43.8%，增速位列全球第一，其中VR仍為主要領(lǐng)域，占比約為70%以上。#VR#

VR光學方案技術(shù)變革

VR光學方案技術(shù)主要經(jīng)歷了非球面透鏡、菲涅爾透鏡和Pancake方案三個階段。

目前VR設(shè)備主要采用菲涅爾透鏡以及Pancake短焦光學方案。

菲涅爾透鏡是主流光學方案，成像清晰，視場角大，量產(chǎn)難度低，成本低，在國內(nèi)外技術(shù)都已經(jīng)非常成熟，供貨穩(wěn)定。

不過雖然菲涅爾透鏡在普通透鏡上做出了改進，大大縮短了角度，但其仍然是基于傳統(tǒng)光學原理通過透鏡成像。

即便透鏡本身可以做到很薄，但是由于光學特性導致在透鏡和顯示模組之間必須有保留一個用于確保對焦的空間，因此VR頭顯的體積仍然很大，容易產(chǎn)生畸變。

相較于傳統(tǒng)菲涅爾透鏡方案，Pancake短焦光學方案的視場角相對較小，設(shè)備輕量化、便攜性優(yōu)勢顯著。

菲涅爾透鏡與與Pancake工作原理對比：

資料來源：Oculus

Pancake行業(yè)概覽

短焦光學主要包括自由曲面和基于反射偏振的折疊光路（Pancake）兩種方案，其中Pancake的量產(chǎn)潛力最大，也是目前VR產(chǎn)品中使用較多的短焦光學方案。

Pancake技術(shù)原理是，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。通過此種光學方案，能極大縮小產(chǎn)品的體積。

相較于目前在VR上運用較多的菲涅爾透鏡方案，Pancake方案基于折疊光路的原理，能極大地壓縮VR眼鏡的體積，鏡片厚度也明顯降低。

以YVR2眼鏡為例，整個光機的厚度僅有20mm，相對傳統(tǒng)菲涅爾鏡片的光機厚度，減少了50%左右，整機厚度則壓縮至42mm。

Pancake光學方案在清晰度上也帶來更好體驗，其光學解析能力相對于菲涅爾光學提升了50%。YVR2光學鏡組透過率達到了19%，據(jù)悉，目前業(yè)內(nèi)平均水平約為13-16%。

根據(jù)內(nèi)置透鏡數(shù)量，Pancake又可以進一步細分為兩片式和多片是折返方案，由于兩片式生產(chǎn)工藝較為簡單，成本相對可控，且成像質(zhì)量也較高，因此目前大多數(shù)VR頭顯采用的短焦光學方案均為兩片式。

資料來源：量子位

Pancake光學模組

Pancake光學模組生產(chǎn)主要包括光學設(shè)計、透鏡加工、透鏡貼膜、組裝、檢驗和封裝六個流程。

當前產(chǎn)品和工藝被海外光學膜巨頭壟斷，因此產(chǎn)品和貼膜是目前國內(nèi)VR光學發(fā)展的關(guān)鍵點。

反射偏振膜和1/4相位延時片的質(zhì)量是成像質(zhì)量的關(guān)鍵因素，全球只有3M、旭化成等少數(shù)企業(yè)的產(chǎn)品能夠達到Pancake設(shè)計要求。

Pancake光學模組工序：

資料來源：：wellsennXR、財通證券

在Pancake方案趨勢下，顯示是迭代較大的環(huán)節(jié)，且在VR硬件中價值占比較高。

其次分別是鏡頭、交互模組，同樣屬于Pancake方案中同時具備迭代+增量的環(huán)節(jié)，交互模組中眼動追蹤、視覺算法、陀螺儀等趨勢的變化值得重點關(guān)注。Soc、攝像頭等同樣是屬于增量帶來的景氣度提升。

目前，國內(nèi)布局光學器件的企業(yè)主要有歌爾股份、舜宇光學科技、藍特光學、水晶光電、聯(lián)創(chuàng)電子、兆威機電等，國外廠商主要有蘋果、美光、3M、德州儀器。

舜宇光學有精密加工超薄工藝的VR鏡片，鏡頭焦距為39.4mm，視場角96度，鏡片直徑為52mm。另外，公司在VR鏡頭領(lǐng)域也有布局，目前是OculusVR鏡頭的核心供應商。

藍特光學已成功研制出中大尺寸超薄晶圓加工技術(shù)，成為全球少數(shù)幾家具備折射率2.0、12英寸的玻璃晶圓量產(chǎn)能力的企業(yè)（用于AR領(lǐng)域）。

兆威機電等對VR/AR眼鏡（VR頭顯）電機齒輪箱做了升級設(shè)計，通過微型對焦電機的往復直線運動進行動態(tài)變焦的行星齒輪箱來控制鏡片到屏幕的距離，以提高VR/AR產(chǎn)品輕薄化。

水晶光電入股以色列AR眼鏡開發(fā)商Lumus，在AR眼鏡的方案技術(shù)上布局反射光波導、衍射光波導和Birdbath是三條技術(shù)路徑。在每條技術(shù)路徑上，都能提供核心的元器件、成像模組和全套解決方案。公司光器件產(chǎn)品可以用于VR設(shè)備中。

聯(lián)創(chuàng)電子在AR/VR產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域擁有成熟的關(guān)鍵的核心技術(shù)如幾何光波導，超薄鏡頭等。目前與清華大學聯(lián)合建立了院士工作站，主要做三維成像研究。另外，公司為國際知名公司MagicLeap研制的相關(guān)鏡頭產(chǎn)品一直在出貨，且與Facebook有全景鏡頭的合作。

國內(nèi)廠商在VR光學方案布局多以傳統(tǒng)透鏡為主，相比之下，蘋果、3M等國外廠商在短焦方案方面走在較前列。

在Meta較早的pancake技術(shù)專利中，可以看見一個顯示組件包括具有四分之一波片和部分反射表面的第一透鏡、具有反射偏振器的第二透鏡和顯示器，實現(xiàn)頭顯的輕薄化。

2021年2月，3M和碩聯(lián)合開發(fā)的短焦光學VR一體機VX6采用的是3M透鏡組件，內(nèi)置3M獨有的反射偏振片HARP。

2021年4月，蘋果專利提出AR/VR光學發(fā)明ASTF角度選擇透射濾波器。5月，申請折疊光學系統(tǒng)專利。

蘋果同樣在探索使用三個菲涅爾透鏡堆疊，形成輕薄透鏡組的方案。改進光學透鏡后的VR產(chǎn)品將實現(xiàn)輕薄化，頭顯重量或由原來的500g降低至200-300g。

目前全球 VR頭顯設(shè)備主要品牌包括 Meta Oculus、DPVR、Sony、Pico 和 HTC 等，2021 年 Oculus 出貨量占比高達 80%，DPVR、Pico 等份額約為 4%

根據(jù)VR陀螺測算，2022年上半年全球VR頭顯出貨量約684萬臺，其中Quest2上半年累計銷量約590萬臺，仍呈現(xiàn)一家獨大局面。上半年國內(nèi)VR頭顯出貨量為60.58萬臺，其中Pico銷量約37萬臺。

以Meta、蘋果、Pico、華為、創(chuàng)維等代表的頭部企業(yè)已經(jīng)推出和即將推出Pancake方案的頭顯。

下半年國內(nèi)VR品牌廠商將陸續(xù)發(fā)布Pancake方案VR終端，供應鏈國產(chǎn)化份額增長空間巨大。頭部先行布局玩家有望率先享受行業(yè)紅利與革新升級！

資料來源：Mordor Intelligence

當前雖然VR頭顯設(shè)備已經(jīng)盡可能做到了輕量化，但目前采用菲涅爾透鏡方案的VR設(shè)備中，重量最輕的Oculus Quest 2也依然超過了500g，性能更強的HTC ViveFocus 3重量接近800g，在長時間的佩戴和使用過程中可能會導致不適。

Pancake方案配備了具備半反半透光學性能的鏡片組，讓光線可以在兩片或多片鏡片之間反復傳導，減少透鏡組的厚度，同時鏡片組無需和顯示面板保持一定距離，能夠降低VR頭顯的厚度，采用Pancake光學方案后頭顯重量可以降至200g以內(nèi)，體積也有望縮減至傳統(tǒng)終端的三分之一，進一步提升佩戴時的舒適感。

天風證券認為，行業(yè)對游戲最有望率先推動 VR 普及已形成一定共識，社交、直播、視 頻等分支功能也有一定認可度。

國內(nèi) VR 生態(tài)仍處于硬件補貼走量+應用擴容創(chuàng)新的起步階段。 預計在互聯(lián)網(wǎng)大廠引領(lǐng)的內(nèi)容平臺下，未來 1-2 年內(nèi)有望實現(xiàn)加速，更早達成應用生態(tài)的正循環(huán)。從上游產(chǎn)業(yè)鏈景氣度來看，顯示、鏡頭、交互則是幾個 Pancake 方案下重要迭代 + 增量的版塊；在整體出貨量趨勢下，結(jié)構(gòu)件以及代工企業(yè)值得重點關(guān)注。