1823 年，吉伦特海口的哥杜昂灯塔安装了第一个菲涅尔透镜，可以一直照射到 32 公里外。没有人能够想到，二百年后这块小小镜片，竟会成为 VR 头显光学方案的核心组件。
1823 年，吉伦特海口的哥杜昂灯塔安装了第一个菲涅尔透镜，可以一直照射到 32 公里外。没有人能够想到，二百年后这块小小镜片，竟会成为 VR 头显光学方案的核心组件。
菲涅尔透镜由蚀刻在塑料中的一系列同心槽组成。凭借超薄而轻巧的结构、大小尺寸可选以及卓越的聚光能力，它们可适用于各种各样的应用，其中就包括 VR。至今日，该透镜仍旧广泛应用于行业一流的设备之中，比如索尼的 PSVR2、大朋的大朋 E4 等。
诞生二百年后，为何菲涅尔透镜还能够被选入一流 VR 头显设备之中？它能够在光学方案中发挥怎样的作用？相比另一主流镜片——Pancake，菲涅尔透镜又具备怎样的优势与独特性？
亮度、「双目重叠」的视觉影响
在应用于 VR 之前，菲涅尔透镜最常见的用途是——收集太阳光。
得益于出色的光线收集特性，菲涅尔透镜能够以更高的效率收集太阳光，集合成能量更高、亮度更大的光线。而这一特点在 VR 光学方案之中得到了重用。
想要让 VR 内屏呈现出的可视内容足够清晰，除了清晰度、分辨率等参数要求较高之外，更需要足够的亮度支撑。在这一点上，目前 Pancake 仍未进化到合理范围，光学利用率仅有 10%-20%，采用该光学方案的 VR（一体机为主）大多容易出现图像暗淡、模糊不清的现象。
而采用了菲涅尔透镜的 VR 设备，例如大朋 E4，在亮度方面就比较让人放心。
在 VR 游戏中常常会出现背景较暗的情况，如果无法提供较高的亮度，很容易造成可视度差的问题，影响游玩体验。Pancake 如果想要弥补该缺点，就只能采用成本较高的硅基 OLED，最终价格之高也有目共睹。
亮度之外，「双目重叠」对于视觉体验也有着一定加持，尤其在沉浸感、用眼疲劳度等方面影响显著。
所谓「双目重叠」，指的是双眼立体视觉系统的重叠部分，应用于 VR 中则能够让体验者在虚拟空间中具备分辨「远近深浅」的能力，进一步提升沉浸感。
目前，市面上的 VR 主要应用「完全重叠」和「部分重叠」两种双目重叠方式，对于光损高、视场角偏小的 Pancake 来说，大部分采用视角广、纵横比优越的「部分重叠」弥补缺陷，但这种重叠方式也容易造成「双眼竞争」，增加眼睛负担。
而大朋 E4 所选用的菲涅尔透镜则不需要有这种担心，直接选用「完全重叠」方案，，让使用者双眼都看到完全相同的内容，无需融合、无需加工，降低用眼疲劳，保障画面真实感。
在 Youtube 上拥有数万订阅者的 VR 老炮 MRTV（MIXED REALITY TV）在体验过大朋 E4 后，就曾表示「你们的头显（大朋 E4）拥有我所见过的所有头显之中最棒的双目重叠性能。」
除上述区别外，菲涅尔透镜在沉浸感、代入感的重要影响因子——视场角（Fov）上也有着显著优势。
极为接近人眼的 116°视场角
一般来说，视场角越大，将更贴近真实视野，带来更高的沉浸感和代入感，达成 VR 的核心使命，对于任何一台 VR 来说都是重中之重的性能参数。Pancake 光学方案由于镜片较多，除了影响光学效率外，还会导致理论上能够实现的视场角更加有限，上限更低。这也就很好解释市面上大多采用 Pancake 的一体机，视场角基本都在 90°-105°区间内浮动。
也正因如此，在 PSVR2 刚刚发售时外媒 AV Watch 的采访中，PSVR2 开发负责人 Yasuo Takahashi 对于「为什么采用菲涅尔透镜而非 Pancake」的问题回答称：「在光学设计上，PSVR2 的重点是拓宽视场角。PSVR1 的水平视场角为 100°，而 PSVR2 将这一数值提升到 110°。」菲涅尔透镜没有 Pancake 的视场角上限限制，理论上可以达到一个非常高的水准，而大朋 E4 的视场角可达 116°，已经非常接近人眼的 120°自然视场角。
因此，大朋 E4 所呈现的视觉体验也是质量极高的。在佩戴大朋 E4 游玩大部分 VR 游戏过程中，几乎都无法看到视野边框，像是真的身处另一个现实世界。
当然，有得必有失。在获得更高的视场角时，也将出现「畸变」这一视觉体验摧毁者。为此，大朋 E4 在算法层面也作出了诸多努力，通过计算视线焦点、屏幕映射点等多个维度的坐标，经过一系列精密计算，最终实现「反畸变」处理，畸变度近乎 0 值。
还有菲涅尔透镜最常被诟病的重量问题，大朋 E4 也做了相应调整，去除了不改变光路的部分结构，最终将主机重量削减至 285g，让玩家颈椎负担更轻，游玩体验更舒适。
总的来说，采用菲涅尔透镜的大朋 E4 基本克服了菲涅尔自身存在的部分缺陷，并将其高光学效率、高视场角等优势予以放大，最终带来了更为出众的视觉体验。
除此之外，大朋 E4 还配备了夏普定制 5.46 英寸 Fast-LCD 屏幕，能够提供 4K 分辨率和 120Hz 刷新率，并利用 DP 直连传输低损耗、低延迟的特性予以保全。
飞行驾驶游戏老饕——B 站 UP「Diablohu」就曾在一期视频中提到，对比某款主流一体机（采用 Pancake），大朋 E4 能够清楚地看到仪表盘上暗红色的字符内容，并未出现模糊、暗淡的情况，除了菲涅尔镜片的亮度加持外，直连的无损传输也起到了关键作用，让 4K 原生画质得以呈现。
除此之外，再搭配毫米级精度手柄和 7000+款可适配 Steam VR 游戏库，成为了名副其实的「VR 游戏利器」，足够玩家们畅玩 3A 大作，享受虚拟世界的探索快乐。
来源：互联网
