行业爆发临近，23 年或为 VR 产业发展的关键一年。VRAR 是消费电子产业下一 阶段确定性较高的创新方向。2021 年全球 VR 出货量迈过 1000 万台生态繁荣门 槛，行业进入“硬件迭代升级—内容生态繁荣—用户数量/渗透率持续增加”的良性 循环上升通道。我们认为，随着各大头部厂商重磅机型的陆续发布和内容生态的加 码建设，VR 行业有望在 23 年迎来重要拐点，市场需求和商业模式加速验证，产 业发展呈现拐点向上的增长态势。
Pancake 有望成为未来 VR 光学主流方案。光学方案是实现 VR 硬件轻薄化的重 要助力，技术路径沿着传统透镜—菲涅尔透镜—折叠光路方向升级。 VR 光学设计 在技术迭代中追求沉浸感、成像质量、体积/重量、成本四方面的不断优化。Pancake 方案通过让光路在镜片间多次折返，实现屏幕与镜头之间成像工作距离的变相缩 短，整个光学模组长度也随之显著缩小。Pancake 方案的落地不仅是光学系统自身 的重大创新，同时也为 VR 头显整机设计预留空间，预计将是未来几年 VR 头显主 流的光学方案选择。进一步，Pancake 方案为多透镜组合，支持屈光度调节，并有 望搭配眼动追踪、可变焦显示等技术有效解决 VR 头显的 VAC 问题。
Pancake 方案落地推广带来的投资机会主要体现在 VR 光学膜弹性增长和显示方 案配套升级两方面。1）光学膜卡位 Pancake 方案价值高地，产业链核心供应商新 增从 0 到 1 弹性机会。根据我们测算，预计 2026 年 Pancake 光学膜市场规模有 望达到 56 亿元，考虑到目前 Pancake 光学膜达标供应商较少，对于单家企业来说 从 0 到 1 弹性增长机会较大。2）Pancake 方案对屏幕亮度要求较高，Mini led/Micro oled 光源配套升级，渗透率有望加速提升。
投资建议：受益 Pancake 方案在 VR 头显的应用加速，建议关注国产偏光片龙头 企业三利谱，VR 代工龙头与 Pancake 模组量产先行者歌尔股份，本土 Pancake VR 品牌稀缺上市标的创维数字，XR 眼镜模组测试设备供应商杰普特，mini led 背 光老将隆利科技。
风险提示：宏观经济波动风险；行业发展不及预期风险；技术创新风险
1. VR 光学原理与核心追求
从成像原理说起—— 光学成像系统一般按照几何光学原理设计，基于透镜把被摄物体通过光线的折射 聚焦在成像平面上。物距(u)、像距(v)、焦距(f)是成像系统的基本概念，其关系严 格遵循高斯成像公式：1
VR 光学系统包括显示器和光学元件两部分，通过在人眼前增加透镜改变光路变 相增加物距实现近眼成像。VR 头显通常由两个微型显示器为左右眼提供两个单 独图像，并通过立体视觉产生 3D 感知。由头显光源产生的光线在进入人眼前需 经过光学元件的放大和调整，改变入射角度，才能让原本处于人眼焦距范围内的 图像源成功在视网膜成像。
平衡取舍，VR 光学设计在技术迭代中追求沉浸感、成像质量、体积/重量、成本 四方面的不断优化。光学系统是 VR 头显硬件主要创新升级部分，对于设备能否 满足各类应用场景需求具有关键影响。长期以来，VR 光学基于屏幕显示器和光学 元件的配套升级，不断在权衡取舍中实现更大视场角，更佳成像质量，更小体积， 并伴随着工艺成熟和良率提升，推进成本端下降。
2. Pancake 为 VR 光学确定性较高的升级方向
VR 光学发展大致经过传统透镜—菲涅尔透镜—折叠光路（Pancake）三个阶段， 体积重量不断减小。目前菲涅尔透镜是市场主流方案，Pancake 因为在轻薄化方 面的重大突破，有望成为下一阶段 VR 光学主要升级方向。
n 传统透镜：短焦距与轻薄化存在天然设计冲突
传统透镜在 VR 应用以非球面透镜为主，体积/重量较大，应用逐渐减少。基于凸 透镜基本原理，如果想使其焦距变短，满足近眼成像模组体积缩小的需求，主要 有两种路径：1）增加透镜厚度：通过增加透镜中央与边缘厚度差，增强透镜对光 线的折射能力；2）多组透镜叠加：缩短整体透镜模组焦距。但是，无论采用哪种 方式，短焦距与轻薄化的设计诉求在传统透镜上必然存在严重冲突，这也限制了 传统透镜在 VR 头显上的进一步应用深化。
n 菲涅尔透镜：当前主流选择，但轻薄化程度有限
菲涅尔透镜本质是扁平版凸透镜，因体积较小且工艺成熟被目前市场上多数 VR 头显采用。光传播的方向在介质中不会改变（除非是散射光），而是在介质的表面 偏离。因此，透镜中心的大部分材料只会增加系统内的重量和吸收量。基于此原 理，菲涅尔透镜在传统透镜的基础上去掉直线传播的部分，而保留发生折射的曲 面，从而达到省下大量材料同时又达到相同的聚光效果。
n 折叠光路（Pancake）：主要优势在于超短焦和屈光度可调节
Pancake 是 VR 光学轻薄化的重大突破，基于光路折叠极大幅度压缩模组体积。 我们从以下五个基础问题出发对 Pancake 方案进行粗浅剖析，以期对 Pancake 产 业发展和市场机会分析提供些许支撑。 #问题 1：Pancake 工作原理？ 偏振成就光路折叠。Pancake 光学方案设计以偏振光原理为基础，利用反射偏光 片(Reflecting polarizer)对于不同偏振光选择性反射和投射的特性，配合 1/4 相位 延时片(Quarter waveplate)调整偏振光形态，实现光线在半透半反镜(Half-mirror lens)和反射偏光片之间的来回反射，并最终从反射偏光片透去。以下图为例， 圆偏振光在通过 1/4 相位延时片后变为线偏振光到达反射偏光片并被反射，接着 第二次通过 1/4 相位延时片变回圆偏振光被半透半反镜反射并第三次通过 1/4 相 位延时片，再次变为线偏振光，因为本次相比第一次光线旋转 90，得以通过反 射偏光片完成成像。
Pancake 折返方案可以继续细分为两片式和多片式。目前市场上以两片式为主， 生产工艺与成本相对更为可控。 #问题 2：Pancake 如何实现屈光度调节？ Pancake 方案为组合透镜，通常可通过控制其中一片透镜位置进行屈光度调节。 对于近视用户而言，过往佩戴 VR 头显进行屈光调节更多采用的是更换镜片的方 式，试戴过程麻烦且调档选择较为有限。而当光学方案升级到 Pancake 技术时， 屈光度调节方式有了更多更便利的选择。因为 Pancake 方案一般为多组透镜的组 合，可以通过移动其中一组镜片调整整个光学模组的折射率，从而满足调焦需求， 这种方式对于传统单片非球面透镜和菲涅尔透镜方案就无法实现。当然，VR 头显 也可通过移动屏幕来调整屈光度，但是外调焦方式会改变整个模组总长，头显设 计时需要预留体积空间，轻薄性较差。
进一步，可变焦显示不仅能满足近视用户需求，更是解决 VAC 问题的有效方案。 目前 Pancake 与机械式可变焦技术已经逐渐走向成熟，Pancake+可变焦+眼球追 踪有望成为未来 VR 新头显的主流装机趋势。相较于人眼自然成像，VR 头显屏幕 发出的光线没有深度信息，光学模组焦距固定。当设备使用时候，人眼焦点调节 与成像纵深感不匹配，由此产生视觉辐辏调节冲突（VAC 现象），使得用户在佩戴 VR 头显一段时间后会感到头晕或疲劳。可变焦显示技术（机械式）通过电机+齿 轮传统系统对透镜位置进行移动，并与眼动追踪技术相结合，基于眼部细微特征 变化校订模组焦距，模拟人眼自然成像，从而解决 VAC 眩晕问题。
#问题 3：Pancake 带来的意义与价值？ 光学模组体积大幅缩小，头显轻薄化实现重大突破。Pancake 光学方案通过让光 路在镜片间多次折返，实现屏幕与镜头之间成像工作距离的变相缩短，整个光学 模组长度也随之显著缩小，头显轻薄化设计实现了里程碑式突破。以创维 PANCAKE 1 为例，采用 Pancake 光学模组厚度仅为 17mm，相对传统菲涅尔透 镜光学模组厚度 39mm，缩小了 50%以上，主机对比传统 VR 头显主机体积减小 了四分之三以上，主机重量也仅 189g。
#问题 4：Pancake 主要难点？ Pancake 模组生产技术难度主要集中在膜材料质量、贴膜工艺和组装调整三方面。 相比传统非球面透镜和菲涅尔透镜，Pancake 模组功能优势在于光路折叠，光学 膜在成像中起到了至关重要的作用，因此膜材料的质量和贴膜工艺相对应构成了 技术核心。同时，Pancake 方案光路设计复杂，组装和对齐调整要求很高，细微 差异便会导致光学模组整体的光路变化。
膜材：高质量达标反射偏振片与 1/4 相位延时片以海外供应为主。反射偏振片和 1/4 相位延迟片工作的准确性与稳定性对于 pancake 光学成像质量构成关键影响， 膜材质量的标准和对应要求较高，目前供应商以海外厂商 3M、旭化成等为主。
贴膜工艺：曲面贴膜难度较大。光学贴膜的方式可以分为平面贴膜和曲面贴膜。 平面贴膜技术难度较低，但会牺牲部分光学性能和成像质量。曲面贴膜可以带来 更大的 FOV 和更优质的成像质量，但是工艺难度较大，容易边缘褶皱和翘起。
组装调整：Pancake 光路精度高敏感，对位要求严苛。Pancake 折返方案包括两 片式和多片式，进行屏幕、透镜等组装时需要严格按照既定光路设计完成，否则 细微角度差异就会对最终成像效果产生很大影响，高精度 AA 设备在 Pancake 组 装过程中起到关键的效率和良率提升作用。 #问题 5：Pancake 当前仍然存在的局限？
Pancake 方案并非十全十美，目前仍然存在光效和鬼影等问题： 1）光效较低，通常仅约 10%。受光学原理限制，光线在 Pancake 模组中每次经 过偏振/半反射环节，光效损失 50%。以两片式 Pancake 简易模组为例，光线从 屏幕发出后至少经过一次圆偏振镜，两次半透半反镜，光效折损已到 12.5%，考 虑光线传播中不可避免的其他损失，通常 Pancake 模组光效仅约 10%。因此， Pancake 光学方案通常对屏幕亮度要求更高，光学与显示方案需配套迭代。
2）鬼影问题远比常规透镜方案严重。在光学成像系统中，由杂散光（透镜界面多 次反射、透镜缺陷散射、物理结构散射等因素造成）在画面中的某个位置形成的 “像”被称为“鬼像”(ghost)。鬼影现象会直接导致图像质量的降低，主要是对 比度以及 MTF 等。Pancake 方案因为光线多次折返，鬼影问题相比常规非球面/ 菲涅尔方案更为严重，一般通过改善透镜材料、形状等方式优化。
3. Pancake 方案落地加速，带来产业链新增机遇
VR 光学重要创新，Pancake 推动 VR 行业发展进入新阶段。VR 头显硬件创新主 要体现在光学方案、交互方式、整体设计三方面，Pancake 是光学方案中的重大 升级。预计随着 Pancake 方案的逐步推广应用，VR 头显在重量体积和佩戴舒适 性上将迎来较大幅度提升，同时 Pancake 模组体积的减少为头显整体设计提供了 更多的空间预留，协同推进行业发展进入新的阶段。
光学膜卡位 Pancake 方案价值高地，产业链核心供应商新增从 0 到 1 弹性机会。 Pancake 方案在 VR 领域的应用带来增量光学膜市场机会，根据我们测算，假设 2026 年全球 VR 头显出货量 3473 万台，Pancake 渗透率 80%，单目光学膜成本 100 元，对应市场规模约为 56 亿元。考虑到目前 Pancake 光学膜达标供应商较 少，对于单家企业来说从 0 到 1 弹性增长机会较大。此外，随着面板产业转移， 我国偏光片市场需求不断增加，但是供给端高度依赖进口，国产化率提升同样是 本土偏光片企业的发展良机。
Pancake 方案对屏幕亮度要求较高，Mini led/Micro oled 光源配套升级，渗透率 有望加速提升。VR 显示方案主要在像素密度、响应速度、亮度、功耗、对比度、 成本等性能方面不断优化。Mini led/Micro oled 相比传统 Fast-Lcd 方案整体性能 表现更优，在 Pancake 方案的配套升级需求下，渗透率有望加速提升。我们认为 短期内 Mini led 方案依据成本优势落地更快，中长期随着技术的持续创新发展和 终端规模上量，Micro oled 具备成本竞争力的时候，有望凭借高分辨率、高刷新率 等全方位优势快速大面积铺广。
4. 投资建议
受益 Pancake 方案在 VR 头显的应用加速，建议关注国产偏光片龙头企业三利谱， VR 代工龙头与 Pancake 模组量产先行者歌尔股份，本土 Pancake VR 品牌稀缺 上市标的创维数字，XR 眼镜模组测试设备供应商杰普特，mini led 背光老将隆利 科技。
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