目前VR头盔的价格差距很大，从只要几美元的谷歌cardboard，到预计售价350美元的Oculus消费者版本，但他们的原理基本相同，最主要的部件都包括屏幕，陀螺仪，光学镜片以及一些塑料部件。其中对用户沉浸感影响最大的部件是两对光学镜片。在各类型的智能硬件中，大部分元件都是电子元器件，很少包含光学元件。较为困难的是，评价其质量的指标不能用常见的内存大小，主频高低，内核的数量等很直观的指标来衡量。看似简单的两个圆形镜片想要达到理想的成像效果，也包含深奥的学问。

笔者曾体验过多款VR头盔，对该领域较为有兴趣，加之是光学专业科班出身，工作中经常需要设计各类型的光学系统，在研究综合目前国内外常见的几款VR头盔产品后，对VR头盔中的重要元件镜片做简单分析，并给出自己的一些见解，希望对VR爱好者在产品时能有所借鉴。

简单来说，VR头盔的两个镜片可以看成两个完全相同的放大镜，如下图1光路剖面图所示，人眼处于左侧实线与光轴的焦点处，中间的为双凸镜片，右侧为屏幕，由于镜片有弯折光线的作用，人眼看到屏幕最上方x位置，而给人的感觉是沿着虚线从更高的位置进入人眼的，仿佛把屏幕放大到了x’的那么大，VR头盔强调的沉浸感，一方面取决于屏幕的大小，另一方面取决于镜片弯折光线的能力。因此，就引出了可视角（FOV）的概念，这也是广大VR厂商经常宣传的一个参数。

FOV

目前主要厂商宣称的FOV统计如下：

可以看出，大部分厂商的FOV都在100°左右，但笔者认为这个参数并没有非常大的实际价值。首先，不像内存或硬盘的大小，FOV没有一个可以明确测量的方法，厂商是否会虚标用户无法确定；第二，人在观察不处于视野中心的目标时，更倾向于转头，而不是斜眼看。引用百度一张人眼视角的示意图2可见，人眼水平最大视角甚至可以超过180度，而单眼舒适视角只有大约60度，在这个方位内人眼视力最敏感，超过了这个范围人会本能的转头。所以大家不必太纠结于该参数的大小，而更应该关注60度中心区域内的图像的清晰程度，以及实际使用佩戴的感受。一般来说，镜片尺寸越大，人眼会越不容易注意到透镜边缘，沉浸感更好，用户可以较为直观的比较该参数，目前绝大多数VR头盔镜片的尺寸都在50mm左右。

清晰度

作为VR界的标杆，DK1在初期镜片边缘图像的清晰度常常被用户诟病，这正是由于光学设计中的轴外像差所致。为了精确的测试DK1镜片光学设计的质量，本人曾经委托浙大光学系的老师在专门用于测量镜片成像质量的设备，传递函数（MTF）测试仪上定量的测量过其成像质量，从分析结果上看，离开中心区域稍远一些，其成像质量就大幅下降。这就好比我们使用质量一般的放大镜时会发现，边缘图像的会变模糊，其原因在于受到轴外像差的影响。目前绝大多数公司的处理方法是将透镜前后两个面都做非球面设计，如下图所示，尽可能降低轴外像差，提高边缘图像的像质。

目前塑料镜片的压模工艺已经非常成熟，可以压制出光学质量非常高的塑料镜片，因此像DK2等都采用了双面非球面的设计，用户可以关注VR头盔的镜片如果采用了非球面设计，在清晰度上一般会远高于非球面。当然，仅仅有优秀的光学设计也是不够的，制造工艺业对镜片质量的稳定性也有很高的影响，因此，如果VR厂商能够寻求大的代工厂为其加工镜片，也是对产品质量的保证之一。

色差

现在绝大部分的VR头盔在使用时候都会在边缘区域（边缘位置）出现红绿蓝的色边，也就是色散现象，这在使用高折射率材料时很容易出现，就像是白光在经过棱镜后会被分成五颜六色的光线。在DK1中，该现象尤为明显。从光学设计的角度来说，需要两种或更多的材料才能消除色散，因此原理上来说单镜片（一种材料）是无法解决的，DK2为了解决该问题，在图像显示之前，先用软件做了一个相反的颜色补偿，如图4所示，基本解决了该问题。

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