文/VR陀螺 Pancake

時間撥回到 2015 年，在那個 XR 風(fēng)靡全球，備受關(guān)注的年代，數(shù)千家 VR/AR 企業(yè)應(yīng)運(yùn)而生。然而，卻有一家初創(chuàng)公司特立獨(dú)行，選擇了既不是 VR 也不是 AR 的 3D 高清頭戴顯示器市場。

圖源：GOOVIS

如此“另類”且“細(xì)分”的定位，在當(dāng)時可謂毫無噱頭，在資本眼里也顯得格外普通。然而，正是這樣“小眾專一”的市場戰(zhàn)略，讓它從 2015 年走到了今天，產(chǎn)品銷往全球 60 多個國家和地區(qū)。

它就是——納德光學(xué)，一家從產(chǎn)品定位到光學(xué)技術(shù)與市面上 99% 的 XR 企業(yè)完全不同的公司。

2022 年，納德光學(xué)迎來了它的七周年，借此機(jī)會，VR 陀螺與納德光學(xué)創(chuàng)始人彭華軍博士（以下簡稱“彭博”）基于 XR 產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)壁壘，納德光學(xué)對頭顯產(chǎn)品的定義，以及其產(chǎn)品背后的光學(xué)技術(shù)等進(jìn)行了深入溝通交流。

彭博 2005 年畢業(yè)于香港科技大學(xué)顯示技術(shù)研究中心（全球五大顯示技術(shù)研究中心之一），博士論文為高性能 OLED 器件，畢業(yè)后一直從事信息顯示領(lǐng)域前沿工作，在國際刊物上發(fā)表過 20 篇文章，做過 AMOLED 屏幕生產(chǎn)、硅基 OLED 和硅基液晶(LCoS)設(shè)計和制造，投影儀和頭顯光學(xué)系統(tǒng)等產(chǎn)品，是近 40 項美國和中國發(fā)明專利的發(fā)明人。作為學(xué)研產(chǎn)商歷練完整的復(fù)合型創(chuàng)業(yè)者，從學(xué)術(shù)理論到實(shí)踐應(yīng)用，他對于頭顯背后的一系列物理性技術(shù)原理及產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)有著深刻認(rèn)知，對產(chǎn)品市場也有著自己獨(dú)到的見解。

 VR光學(xué)領(lǐng)域沒有摩爾定律 

從半導(dǎo)體領(lǐng)域到 PC、智能手機(jī)，過去數(shù)十年科技產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展很好地詮釋了摩爾定律——當(dāng)價格不變時，集成電路上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔18個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。

這條在PC、智能手機(jī)領(lǐng)域沿用了數(shù)十年的定律，彭博認(rèn)為并不適用于 VR 光學(xué)。

彭博表示：“VR 頭顯光學(xué)沒有摩爾定律，它對應(yīng)的是熱力學(xué)第二定律（守恒），對應(yīng)頭顯中的光學(xué)擴(kuò)展量，即 Etendue 守恒。 小體積、大視場角、高清晰高像質(zhì)較長時間內(nèi)難以同時實(shí)現(xiàn)。”

產(chǎn)生這一問題的主要原因在于頭顯光學(xué)背后的物理原理，頭顯主要由屏幕與光學(xué)兩部分構(gòu)成。視場角 FOV 與顯示屏、光學(xué)系統(tǒng)的關(guān)系為（D: 顯示屏尺寸、E.F.L：光學(xué)系統(tǒng)等效焦距 、ф：出瞳直徑、f-number: 光學(xué)系統(tǒng) f/#）：

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基于此對應(yīng)關(guān)系，彭博表示：“屏幕與光學(xué)對應(yīng)關(guān)系：顯示屏(D）尺寸大，F(xiàn)OV 越大，但結(jié)構(gòu)體積也越大 ；系統(tǒng)焦距（EFL）越短，F(xiàn)OV 越大，制造難度越大，像差控制越難。這使得頭顯很難同時擁有體積小、FOV大、畫質(zhì)好的理想解，產(chǎn)品設(shè)計需要平衡取舍。”

目前 VR 產(chǎn)業(yè)一致看好的光學(xué)方案為超短焦Pancake方案，然而，它也存在上述問題。譬如在采用硅基 OLED 與 Pancake 后，光機(jī)厚度減薄了，但實(shí)現(xiàn) FOV 超過 100 度也是很難，而且圖像質(zhì)量，包括各種像差，雜散光問題，都會讓顯示效果有相應(yīng)折扣。

放大到整個頭顯的宏觀層面，頭戴顯示器涉及顯示屏、近眼顯示光學(xué)、人體工學(xué)/外觀、眼視光學(xué)四大方面，每一塊幾乎都會互相影響，交叉性強(qiáng)，所以面臨的挑戰(zhàn)也是綜合性的。

彭博認(rèn)為不管是基于 VR 目前正在落地的 Pancake，還是 AR 常見的BB方案和光波導(dǎo)，XR 領(lǐng)域目前各類光學(xué)解決方案都有“不完美”，沒有一個“解”能夠違背頭顯背后的物理原理，實(shí)現(xiàn)所有指標(biāo)都是最佳，廠商只能針對具體的應(yīng)用場景去聚焦做產(chǎn)品，定義好產(chǎn)品，并選擇合適的光學(xué)方案。

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 納德光學(xué)對“頭顯四象限”的定義與選擇 

在深刻理解頭顯背后的物理定義后，彭博也形成了他的“第一性原理”，他深知面對消費(fèi)市場的產(chǎn)品應(yīng)該是經(jīng)得起推敲的產(chǎn)品，而不是很科幻的東西。

GOOVIS 基于頭顯的光學(xué)顯示技術(shù)帶來的沉浸感（視場角）與交互強(qiáng)弱，將頭顯分為四個象限。

彭博向 VR 陀螺解釋道：

• 第一象限是強(qiáng)沉浸感、強(qiáng)交互，體現(xiàn)在 VR 游戲、VR 健身等場景。像 Quest、HTC、小派這樣的VR 一體機(jī)適合這個場景；

• 第二象限是弱沉浸感、強(qiáng)交互，在B端應(yīng)用較多，如在特種訓(xùn)練、遠(yuǎn)程操控、文旅、教育等場景下合適，譬如現(xiàn)在的 Hololens、Magic Leap 這樣的 AR 智能眼鏡；

• 第三象限是弱沉浸、輕交互，這有些像生活中常見的顯示終端，廣泛高頻使用。但通過頭顯這個新型載體可實(shí)現(xiàn)隨身移動巨幕，主機(jī)游戲/云游戲頭顯、無人機(jī) FPV、遠(yuǎn)程操控、醫(yī)療手術(shù)機(jī)器人、手機(jī)/電腦擴(kuò)展屏等多種應(yīng)用場景，也正是 GOOVIS 的典型應(yīng)用所在。 

• 第四象限屬于沉浸感很強(qiáng)，但是交互性不多的產(chǎn)品，比如針對全景視頻、VR 教育的 3DoF 頭顯設(shè)備；

基于納德光學(xué)的頭顯四象限分析，最終納德選擇了打造第三象限下的“弱沉浸、輕交互”的高清頭顯。

彭博認(rèn)為 VR 一體機(jī)強(qiáng)調(diào)身臨其境，一定要有沉浸感，但很多頭顯的應(yīng)用場景不一定要身臨其境，不需要強(qiáng)沉浸，而是要高清晰度放第一位；另外，從市場層面來看，根據(jù)不同的應(yīng)用場景去切適合自己的市場，對于創(chuàng)業(yè)公司來說，還是能夠找到自己可以拓展的空間，并不一定要跟著 Meta 等的大廠路線去走。

“因?yàn)轭^顯產(chǎn)品是用人眼去直接體驗(yàn)的，而我們的人眼是一個可以量化的相機(jī)構(gòu)造，瞳孔大小、視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)和晶狀體構(gòu)造等都是可精準(zhǔn)量化，人眼對‘清晰度’的定義是固化的，它不是靠想象，而靠的是包括視網(wǎng)膜和神經(jīng)大腦的整個視覺系統(tǒng)。所以，人眼感知頭顯的效果，清晰就是清晰，不清晰就是不清晰。”元宇宙不能只是沉浸，還要清晰” “不是一提元宇宙就是沉浸式感覺，還有高清元宇宙“

主打高清的 3D 頭戴顯示器 GOOVIS 品牌正是在這樣的技術(shù)+場景的多維度考量下誕生的，這是納德光學(xué)對于產(chǎn)品應(yīng)用場景的判斷與選擇。對于技術(shù)的深入理解，應(yīng)用場景的細(xì)化探索，頭顯清晰度的高追求，這也讓納德光學(xué)在近眼顯示光學(xué)方案上走了一條與絕大多數(shù) XR 廠商截然不同的道路。

 自研光機(jī)：硅基OLED+玻塑混合非球面多鏡片組 

頭顯主要由屏幕和光學(xué)兩部分構(gòu)成，是平板顯示與成像光學(xué)結(jié)合。為了實(shí)現(xiàn)高清晰度、高畫質(zhì)的頭顯產(chǎn)品，GOOVIS 系列頭顯采用了硅基 OLED 與自研的玻塑混合非球面多鏡片組光學(xué)方案。

（一）采用硅基OLED，實(shí)現(xiàn)高PPI和高PPD

“當(dāng)沉浸感要求不是很高的情況下，清晰度就會變成第一訴求。”彭博對 VR 陀螺說道。

頭顯清晰度高，首先體現(xiàn)在沒有顆粒感，對應(yīng)的指標(biāo)就是角分辨率（PPD， Pixel Per Degree）。人眼對于靜態(tài)圖像的極限分辨力是 60PPD，動態(tài)視頻圖像會低一些。要實(shí)現(xiàn)高清晰、高 PPD， 對應(yīng)的屏幕則需要高精細(xì)度（高 PPI）。 對此，GOOVIS 從 2015 開始就選擇以硅基為襯底的微型顯示器，是國內(nèi)較早應(yīng)用硅基 OLED 作為近眼顯示解決方案的頭顯公司。

圖源：GOOVIS

在談到為何選擇硅基 OLED 作為核心元器件時，彭博認(rèn)為傳統(tǒng)手機(jī)屏幕應(yīng)用到頭顯，實(shí)現(xiàn)大視場角沉浸感是比較容易的，但想做高清晰，高PPD，則是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因?yàn)樯嫌喂?yīng)鏈的材料物理屬性已經(jīng)決定了其邊界，為了解決清晰度的問題，硅基類微顯示器則是更好的解決方案，因?yàn)樗?PPI 可以做得很高。

以 GOOVIS Pro 為例，它搭載的是 0.71 英寸的索尼硅基 OLED，與傳統(tǒng)玻璃面板相比，具備輕量化、高亮度、高對比度、高色域和快速響應(yīng)等優(yōu)勢，PPI 達(dá)到了 3147，PPD 達(dá)到 42。

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目前VR頭顯大多使用 LCD 面板，主要原因在于價格便宜，但相應(yīng)的 PPI、亮度、響應(yīng)速度、色彩飽和度均比硅基 OLED 低。但隨著頭顯體積進(jìn)一步縮小，使用硅基 OLED 的產(chǎn)品越來越多，包括納德光學(xué)、arpara、松下等，而蘋果頭顯產(chǎn)品據(jù)推測也將采用硅基 OLED。

回到觀影產(chǎn)品這條線，早在 2011 年，索尼就曾嘗試用硅基 OLED 做觀影頭顯，但由于人體工學(xué)設(shè)計不足，也不支持屈光度調(diào)節(jié)，導(dǎo)致用戶體驗(yàn)不佳，再加上價格高昂，在更新三代之后不了了之。而后柔宇、嗨鏡、LUCI 等諸多產(chǎn)品也嘗試用硅基OLED做觀影頭顯，但到現(xiàn)在也都沒堅持下來。

回看過去十年主打高清觀影頭顯的發(fā)展歷程，納德光學(xué)應(yīng)該是在這條道路上堅持最久的廠商，不僅開拓出全新市場，更表現(xiàn)出了強(qiáng)勁的生命力。這與其在產(chǎn)品定義、光機(jī)電一體化設(shè)計和供應(yīng)鏈管控上的核心競爭力息息相關(guān)。

（二）自研玻塑混合非球面多鏡片組

如果說硅基 OLED 解決了頭顯高清晰、高亮度的底層顯示技術(shù)問題，那么納德光學(xué)自研的玻塑混合非球面多鏡片組光學(xué)設(shè)計就解決了畫面?zhèn)鬏斶^程中的“解像度”（光學(xué)透鏡最終呈現(xiàn)畫面的效果高低）問題。

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在頭顯成像顯示的過程中，主要傳輸過程是將電變成光再進(jìn)入人眼。作為對比，相機(jī)則是將光變成電，它通過鏡頭、傳感器，采集編碼，再進(jìn)行數(shù)字化存儲。如果“光”有問題，比如色差、畸變、光路中有灰塵、甚至像素有缺陷，可以通過后續(xù)的”電”處理，比如增加 AI 算法，插值等算法做補(bǔ)償，保障相機(jī)拍攝質(zhì)量。

但是對于頭顯來說，這一點(diǎn)行不通。彭博表示“因?yàn)轭^顯是電變成光，”電” 以及光路上如果有任何問題，光學(xué)就會直接反應(yīng)出來，無法調(diào)整。比如顯示屏上有灰塵，或者有缺陷點(diǎn)，光學(xué)解像力不足，邊緣模糊等問題，是沒有辦法通過算法來解決的。現(xiàn)在所謂的畸變校正，即通過顯示屏圖像信號來反矯正對于清晰度不高的 VR 有一些作用，但對于高清晰頭顯，這樣的矯正方式反而讓邊緣容易出現(xiàn)鋸齒。而且人眼是會上下左右轉(zhuǎn)動，顯示屏畸變反矯正只能對一個角度進(jìn)行校正，稍微偏一個角度，這個校正效果就沒有了。所以，還是得從光學(xué)的本質(zhì)上入手，光學(xué)系統(tǒng)本身要實(shí)現(xiàn)高解像，控制好像差。”

基于納德光學(xué)技術(shù)團(tuán)隊基因，在光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計上，它選擇了自研，用多片玻塑混合非球面鏡片的特殊排列組合，將底層顯示器圖源，通過旋轉(zhuǎn)對稱的光學(xué)路徑，最終投射于人眼之中。

由于該光學(xué)系統(tǒng)由玻璃鏡片和塑料鏡片組成，所以納德光學(xué)將該光學(xué)設(shè)計命名為“玻塑混合非球面多鏡片組（ASPH）”。

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與其他 VR/AR 光學(xué)解決方案相比，納德光學(xué)自研的玻塑混合非球面多鏡片組在圖像質(zhì)量、光效率、屈光度精準(zhǔn)調(diào)節(jié)等核心性能方面優(yōu)勢明顯。

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“這項光學(xué)設(shè)計和制造能力具備較高門檻，因?yàn)?strong>它需要單反相機(jī)鏡頭的設(shè)計技術(shù)。多片鏡片組成玻塑混合，這樣才能夠控制各種各樣的像差，才能夠?qū)崿F(xiàn)高的 MTF（光學(xué)傳遞函數(shù)），才能夠?qū)崿F(xiàn)更大范圍的屈光調(diào)節(jié)。”彭博說道。

其中，MTF 是衡量一個光學(xué)鏡頭的核心參數(shù)，它是對鏡頭的解像力的一個定量描述，確切地說是對鏡頭成像的清晰程度（包含分辨率和銳度兩個因素）的一個定量描述。

“ MTF 越高，那么頭顯的畫面成像效果就會越好。MTF 需要考慮中心區(qū)域和邊緣區(qū)域，對于頭顯而言，因?yàn)槠渫哥R光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計，所以一般中心區(qū)域 MTF 較高，而邊緣較低。”彭博解釋道。

據(jù)悉，目前市面上的各類光學(xué)方案廠商中鮮有廠商會提及該項參數(shù)，而 GOOVIS 的 MTF 參數(shù)，僅邊緣就已經(jīng)大于 40%@30 lp/m，遠(yuǎn)高于一般 VR 一體機(jī)。

屈光調(diào)節(jié)方面，GOOVIS Pro 支持遠(yuǎn)視 300 度-近視 800 度的多檔位調(diào)節(jié)，是目前頭戴顯示器產(chǎn)品中，可調(diào)范圍最大的產(chǎn)品，而且調(diào)節(jié)到近視 800 度時，圖像質(zhì)量都不會發(fā)生畸變，對高度近視人群極為友好。

目前市面上也有不少具備屈光度調(diào)節(jié)功能的頭顯，基于其光學(xué)方案和調(diào)節(jié)方式的不同，調(diào)整屈光度后，某些 VR/AR 產(chǎn)品會感覺到圖像質(zhì)量縮水，甚至畫面也會變小，而 GOOVIS 在這方面擁有更為明顯的優(yōu)勢。

整體來看，納德光學(xué)在高像質(zhì)近眼顯示光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計、大范圍高精準(zhǔn)屈光度調(diào)節(jié)光機(jī)一體化設(shè)計方面有深入的積累，掌握批量高良率精密裝配 Know-how、在防灰塵、防雜光、光機(jī)一致性、雙目合像等關(guān)鍵工藝掌握核心技能，光機(jī)量產(chǎn)良品率非常高。

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 以消費(fèi)娛樂為主 

 輻射醫(yī)療、視覺健康等B端場景 

與眾多 XR 產(chǎn)品相比，在硅基 OLED 的基礎(chǔ)上，GOOVIS 獨(dú)有的玻塑混合非球面多鏡片組光學(xué)設(shè)計，讓其在“顯示質(zhì)量與近眼顯示功能設(shè)計”獨(dú)樹一幟。

圍繞 GOOVIS 系列頭顯的“高清晰度”，分體式產(chǎn)品設(shè)計結(jié)構(gòu)等產(chǎn)品特性，在具體的場景應(yīng)有方面，彭博主要提到了以下幾個核心場景。

C 端應(yīng)用方面，GOOVIS 系列頭顯除了主要依托自有藍(lán)光播放器（主機(jī)），可以進(jìn)行在線/離線觀影和輕度游戲娛樂之外，GOOVIS 還能通過連接手機(jī)、平板、PC、PS 游戲機(jī)、Switch 游戲機(jī)、Xbox 游戲機(jī)等產(chǎn)品作為“第二塊隱私大屏”的擴(kuò)展延伸。

針對專業(yè)航拍攝影人群，2022 年 5 月納德光學(xué)還發(fā)布了 GOOVIS 系列首款專業(yè)級航拍頭戴顯示器，并正式命名為 GOOVIS 航拍千里眼，該產(chǎn)品可連接無人機(jī)，讓用戶以“第一人稱視角”與大自然親密接觸。

該產(chǎn)品還得到了中國著名航拍攝影家劉寬新的力贊，稱之為“令人驚艷的第一視角航拍頭顯”。

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在 B 端應(yīng)用方面，據(jù)了解 GOOVIS 正在深入多個領(lǐng)域。由于 GOOVIS 具有低藍(lán)光、無眩光、模擬遠(yuǎn)眺成像（放松眼球睫狀?。⒏咔逦?、3D 成像好等特點(diǎn)，產(chǎn)品已用于近視防控、弱視訓(xùn)練、微創(chuàng)手術(shù)等場景。

在近視防控方面，GOOVIS 采用先進(jìn)硅基 OLED 的微顯示護(hù)眼屏，結(jié)合自主研發(fā)的超高精密玻塑混合非球面鏡片組，在模擬望遠(yuǎn)的基礎(chǔ)上，同時做到了虛擬高清大屏顯示的效果。區(qū)別于日常使用的手機(jī)、平板等近距離小顯示屏，GOOVIS 確保畫面在放大的同時足夠清晰，讓眼睛長時間觀看也能放松睫狀肌，緩解視力疲勞，從而避免近距離用眼導(dǎo)致近視發(fā)病率的風(fēng)險。目前 GOOVIS 已獲得 SGS 元宇宙系列低疲勞認(rèn)證及低藍(lán)光認(rèn)證、德國萊茵 TUV 全模式低藍(lán)光認(rèn)證、中山眼科視覺健康低風(fēng)險評定、國內(nèi)首份虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)視覺健康評價 A 級證書等多項權(quán)威護(hù)眼認(rèn)證。

“在醫(yī)療方面，現(xiàn)在許多的微創(chuàng)手術(shù)需要將內(nèi)窺鏡放入到人體內(nèi)，醫(yī)生會通過內(nèi)窺鏡傳輸出的影像進(jìn)行實(shí)時手術(shù)，這個影像往往是 3D 的，而頭顯是天然的雙目分視，是呈現(xiàn) 3D 顯示的最好方式。在這個場景下，醫(yī)生最需要的是高清晰、幾乎無畸變的大畫面以提高手術(shù)精準(zhǔn)度和成功率。”

獨(dú)特的產(chǎn)品定位、光學(xué)技術(shù)，孕育出了獨(dú)特的應(yīng)用場景，GOOVIS 系列頭顯以觀影、游戲、航拍等消費(fèi)娛樂為核心玩法，同時正在輻射醫(yī)療、視覺健康等更多 B 端應(yīng)用場景。

 GOOVIS 的下一步 

 要打造標(biāo)桿性高清頭顯 

在原有技術(shù)積累、資本持續(xù)加碼、市場不斷擴(kuò)大的背景下，納德光學(xué)在“高清頭顯”這條道路上越走越遠(yuǎn)，道路也越來越寬。

目前 GOOVIS 的用戶群體主要以男性為主，年齡段主要在 25-50 歲之間，伴隨著產(chǎn)業(yè)鏈的推動，消費(fèi)市場增長，產(chǎn)品價格下降，納德光學(xué)也希望向下吸納更多年齡層次的用戶群體。

據(jù)透露，GOOVIS 系列頭顯還將在第四季度迎來一款重磅新品，大幅提升 FOV、顯示分辨率，革新外觀設(shè)計，并在關(guān)乎用戶體驗(yàn)的多項細(xì)節(jié)方面都有創(chuàng)新。這款產(chǎn)品是納德光學(xué)歷經(jīng)三年打磨的新一代旗艦款，有望塑造高清頭顯新標(biāo)桿。

新的播放器（主機(jī)）也將在性能配置上迭代升級，同時，GOOVIS 還將全新升級軟件系統(tǒng)，定制內(nèi)容，軟硬件深度融合，打造自己的生態(tài)。

此外，GOOVIS 還在同步開發(fā)其他產(chǎn)品矩陣，以適配更多B端和C端應(yīng)用場景，進(jìn)一步打開市場，促成良性循環(huán)。

經(jīng)過7年的耕耘，納德光學(xué)從幾個人的小團(tuán)隊成長為細(xì)分賽道的領(lǐng)軍企業(yè)，并實(shí)現(xiàn)自有品牌產(chǎn)品全球化銷售，實(shí)屬不易。“這些年我們逐步實(shí)現(xiàn)了自研光機(jī)、自研整機(jī)、自建品牌、自建渠道。高清頭顯商業(yè)化鏈路上的幾個核心環(huán)節(jié)我們都有較深入的積累，實(shí)現(xiàn)了完整商業(yè)閉環(huán)，隨著市場推廣力度的加大，我們也將進(jìn)入快速發(fā)展期。“