2月26日，由MES2024国际元宇宙及电竞娱乐博览会主办，中国电子视像行业协会指导的元宇宙及数字人创新大会在深圳福田会展中心举办。多家业内知名企业和机构参与大会，共同探讨新趋势，展示新成果。会上，瑞声科技产品总监张弦出席，并就《Pancake重点工艺突破:曲面贴膜和塑料镜片胶合技术》主题发表演讲。
本次演讲探讨VR Pancake光学方案的技术瓶颈及其解决之道，通过讲解Pancake光学方案的工作原理，分析影响其性能的关键科技难点，并展示了瑞声科技在VR Pancake光学核心生产工艺方面的全新突破—VR Pancake透镜的双曲面胶合和曲面贴膜技术。该技术不仅扩大了视场角（FOV），还改进了镜片的显示效果与轻薄度，推动了新一代VR设备在视觉体验上的较好的追求，为沉浸式交互世界提供了新动力。
MR眼镜三大核心需求的满足面临巨大挑战
苹果公司比较新力作Apple Vision Pro投石问路，引发了产业界与消费者的广泛兴趣。MR（混合现实）眼镜，近年来不仅被认为是消费电子行业的新风口，也有望成为个人电脑和智能手机之后的下一代主要计算平台。
作为虚拟与现实间的“任意门”的MR眼镜，利用视像融合技术（VST）将真实世界与数字化信息无缝结合，并在高清屏幕中清晰展示，带来比较罕见的交互体验。其中，技术核心就在于光学显示模组，不过光学显示模组也是目前MR眼镜的主要技术瓶颈之一。
具体而言，一方面，光学显示模组的成像质量与重量仍存在较大升级空间，诸如视场角（FOV）、调制传递函数(MTF)、镜头尺寸、鬼影及畸变等参数仍需改进。另一方面，光学显示模组在硬件成本中的占比高，使得制造成本居高不下。据业内分析，光学显示模组成本占MR设备硬件成本的30-40%以上。总体看来，面对制造成本高昂的行业难题，MR眼镜的诸多核心需求指标成像质量、佩戴舒适度、价格合理性都还面临着巨大的挑战。
由此可见，随着消费者的沉浸式体验需求日益增长，光学显示模组对于提升感知体验至关重要。瑞声科技依托30年全球领先的消费类电子微型器件研发及生产经验，搭建了一站式MR光学生产组装产线，确保从产品设计到最终成品的每一环节都符合比较高标准，助力MR智能眼镜厂商降低光学显示模组的量产成本，从而为消费者提供高性价比的MR眼镜。
瑞声科技Pancake创新工艺克服三大技术瓶颈
Pancake光学方案或将成为主流趋势
当前，市面上的新一代VR产品，如Apple Vision Pro、Meta Quest3、PICO4等，均采用了Pancake光学方案。Pancake光学方案以折叠光路为原理，使光学模组进一步轻薄化，大大降低了头显的质量和体积，并且具备高质量成像、低画面畸变和可调节屈光度等优点。
在制造端，Pancake光学工艺复杂导致加工难度高，涉及的光学膜、贴合工艺、偏振膜以及生产工艺都要求被不断迭代。随着技术日臻成熟，可以预见的是Pancake光学方案将在未来五年成为主流选择，并逐步克服该技术在制造过程中的诸多挑战。
在演讲中，张弦初次介绍了瑞声科技的全新Pancake光学生产工艺。瑞声科技的全新Pancake光学生产工艺恰好针对上述挑战，从大FOV光学设计、优秀成像质量和较好的轻薄形态等三方面入手，取得显著进展。
优势1:突破性光学设计，优化大曲率透镜生产
针对扩大视场角（FOV）的需求，瑞声科技采用突破性的自由曲面（柱面）光学设计。这一做法能显著增加视场角，呈现更出色的画面。
具备大视场角的Pancake光学透镜，更能让人感觉身临其境，这要求透镜表面具有更大的曲率，也让贴膜变得难度更大，带来曲面上贴膜的挑战。瑞声科技采用的曲面贴膜技术具有明显优势，它不仅成本更低，还能在透镜生产完成后更换膜材，有效应对制作大视场角、大曲率透镜的挑战。
优势2:革新材料与工艺，提高光学成像质量
为了提高成像质量，瑞声科技基于低应力材料研究和选择，比较准确注塑成型工艺，配以先进的曲面贴膜技术，确保图像的清晰度和比较准确性。
生产工艺的变革主要有两大亮点，分别体现在新材料和新工艺上。瑞声科技改进材料，根据光学设计在“高折射率”和“低应力注塑材料”中寻找平衡，让平均镜片应力均值达到3nm。 不止于此，通过准确的“自动化贴合”与“真空贴合”工艺，瑞声科技提升了薄膜附着的均匀性，将橘皮褶皱从0.13降至0.07arcmin，使MTF提升近20%，实打实地带来更清晰的光学成像。
优势3:全新胶合技术，实现较好的超薄的眼镜设计
该方案在双柱面设计之上，引入了一种塑料镜片的胶合技术工艺，有效减少光学组件的总长，实现更较好的轻薄的MR眼镜。瑞声科技采用精度高达5微米的光学AA制造设备，同时确保光学胶的透光率超过99%，且把折射率差异控制在0.1内，实现均匀无气泡的胶合。
最终，结合这种精度和自动化胶合技术，双柱面全胶合3片式设计可将整体模组厚度降至17.4mm，这一数值在行业内尤为突出，因为对多数厂商来说，每减少1mm厚度都代表了巨大的技术挑战。目前，业界3P Pancake模组厚度都在30mm左右，相比之下，该方案实现了近40%的厚度缩减。
综上所述，瑞声科技解决了MR眼镜三大核心需求所面临的挑战，通过在创新的光学设计、材料及工艺的革新等方面的努力，打造了全新Pancake光学生产工艺。
值得一提的是，在本次大会现场，瑞声科技的上述技术方案凭借研发实力及效果表现，成功在众多竞争技术中脱颖而出，荣获了备受瞩目的“核心器件创新大奖”。
图:核心器件创新大奖奖杯
根据Pancake的不同设计要求，瑞声科技还可提供一站式光学解决方案，包括光学设计、镜头加工、镀膜贴膜、对准组装和成像测试。此外，瑞声科技推出的3P VR Pancake目镜模组方案拥有主机更轻薄、视野更开阔、更有效抑制鬼影的优势，为VR设备带来更优质的图像和更舒适的使用体验。
一直以来，瑞声科技致力于推动感知体验领域的创新实践，在光学之外，瑞声科技在声学、触感、传感器及半导体、精密制造等领域持续积累，为VR、AR眼镜等前沿消费电子产品提供强有力的技术支持，打造高品质的沉浸式体验。