我想，每一个玩游戏的光学工程师，都会去幻想一个VR成为日常的生活吧，虚拟和现实不再有明显的间隙，至少，能够从视觉上是这样的。

这次的秋招面了pico还有一些头显设备的ODM厂商，在此之前一直有在追踪VR光学领域的一些状况，不过没有太过深入的理解，这次为了准备秋招才第一次认真地找了一个专利做复原。

先说一下面试结果吧，pico面了四轮技术面，最后挂了。ODM厂商基本纯工艺，面到最后都变成互相嫌弃，其他的VR头显终端，比方说大朋之类的似乎都没有校招光学的计划。其实对于pico的面试，本身就是意外之喜了，JD上写着要博士，只是壮着胆子投看看，没想到还真给面，所以能有这样的一次面试经历，对我来说已经很满足了，更何况这可是和全世界数一数二的商业VR终端团队交流的机会啊，面试的经过也确实学到了很多，这篇文章，也打算作为分享这些体会的地方。

四轮的面试，反问阶段我都询问了是否能够给我一些建议，关于如果我未来想从事VR光学领域工作的话。四位面试官，分别从三个维度给到了我一些很有帮助的建议。总体而言，pico单就面试本身的体验是最好的，每位面试官的对技术的理解都很棒，人也很谦和，愿意提出很实际的建议。

首当其冲的就是工艺性。其实这个问题在ODM厂商的面试中体现地更明显，几乎所有的面试官都会提到，VR光学，无论是过去的菲涅尔透镜方案，还是这两年会广泛铺开的pancake方案，光学设计上都不是太难，难的是如何把它们做出来。作为一个新领域，这就意味着，VR光学领域的工程师需要大量的时间泡在实验室和产线，去分析工艺问题从而为设计积累经验。工程师一定是在大量的试错中积累经验和长大起来的，在一个新的领域尤其重要，因为前人可借鉴的经验很少。

其次是整个VR系统各个单元之间的配合，具体而言就是VR一体机的供电压力与续航问题。设计的目的相比于传统的成像光学设计，已经不仅仅局限于像差的校正以及结构设计的考虑，还必须拓展到整个系统的功耗。光学系统与全局性能的优化与平衡应该成为VR光学设计的思路。举例而言，镜片导致的光能衰减需要增加照明系统多少功耗才能补偿到一个目视光学系统可接受的亮度，可能就是制约一个pancake这个设计方案能否被实际采用的重要因素。

最后，VR头显作为一个可穿戴设备，对于人体感官影响最明显的，或者说最影响用户体验的点自然就是重量了，而恰恰是重量也促使VR光学选择了菲涅尔透镜和pancake光路这两个方案。

菲涅尔认为，连续光学表面的成像特性，主要取决于曲率的作用，厚度的影响是次要的。事实上，这一点可以直观地体会到：厚度影响的是折射光线的光程，当透镜越薄这个影响自然就越小。菲涅尔透镜正是基于这一思路制作出来的透镜，尽可能地去掉厚度保留表面的曲率，从而实现厚度的减小，从而降低透镜的重量而对成像的影响降至最低，如下图所示

在此基础上，我们对菲涅尔透镜边缘的每个齿的曲率做出设计，使得经过每个齿的光线能够汇聚到一点，再沿入射光线折射方向切去曲面作为齿的下缘，从而实现消除球差的效果。事实上，如果把每个齿都当作一个透镜单元，球差依旧是不可避免的，因此，实际上这个方案只能消除中心孔径球差。对于中心区，使用非球面设计能够很大程度上校正一大部分初级像差。而实际上，人眼所关注的区域大部分在于视野中央，中心区提供足够视场角的清晰成像，在边缘视场则由尽量消除球差的齿的模糊像所填充，这恰好对应到了VR头显的需求。另外，作为目视光学系统，无论是投影系统还是成像系统，对于场曲校正的要求都是比较高的。根据赛德尔的初级像差理论（或者三阶像差理论），初级场曲可以被推导为 \sum_{}^{}{J^{2}\frac{n'-n}{nn'r}}=J^{2}\sum_{}^{}{\frac{\phi}{nn'}} ，式中J=nyu是拉式不变量， \phi=\frac{n'-n}{r} 为光焦度，r为镜片厚度。从式中可以看出，场曲首先是一个和孔径的平方相关的像差，其次与光焦度有关。正光焦度产生正场曲，负光焦度产生负场曲，因此单透镜无法校正场曲，场曲的校正必须使用正负光焦度分离的方法校正，及将单个镜片分离为一正一负两个透镜，使得两个透镜产生的场曲匹配（插个题外话，在常规的成像设计中，根据这一思路，可以通过赛德尔系数判断哪一个镜片产生大的场曲，对其进行分离，先分离为胶合面，再脱离胶合）。回到菲涅尔透镜，基于菲涅尔想法减小透镜厚度，虽然大大减轻了透镜重量，但同时也由小的透镜厚度产生大的光焦度，难以避免地产生大的场曲。同时场曲也和视场的平方成正比，这恐怕也是菲涅尔透镜方案轴外像质较差的一个原因。（以上内容都是我瞎猜的，如果有愿意交流解答的大佬，真的感激不尽）

一般而言，在传统的照明系统上，菲涅尔透镜会通过如下图表格形式，通过代数法公式逐个计算每个齿的参数，而在成像领域，我的理解上，可以使用zemax的混合序列模式，用球面或者非球面环进行仿真，对每个齿带单独设计计算焦点及像差，再组合起来进行整体评价。（我猜的，不知道对不对）理论上设计和仿真是简单的，实际的工艺水平是否可以支撑设计才是这个方案的难点。

pancake方案则是采用折叠光路设计，实现1个镜片当1.5个用的像差校正效果，提升视场角。在设计仿真上，由于zemax序列模式的特性，可以根据顺序，第一次经过半投半反面以反射镜的形式进行设置，后一次则pick这个反射面进行折射。而偏振片可以使用琼斯矩阵或者偏振镀膜的设置实现仿真。这个方案最大的问题在于系统的重量、半透半反与偏振带来的光能的损耗导致的整体能耗增大，这方面的平衡反而是相比光学设计更难的部分。

pico的三面面试官，在面试的最后给我留下了一句话，让我泪流满面，她说“一切皆有可能，你不必因为自己只是硕士而妄自菲薄，不管之后的面试结果如何，不管最后是能够如愿加入pico还是在其他的公司其他的领域做光学，我相信你都一定能够实现自己的价值”

借这位面试官的这句话，也送给正在被秋招折磨的每一个我们，送给在争取每一个机会的我们。

光学的世界那么美，我会去看一看。