光学是影响VR/AR体验的核心技术之一。优秀的光学方案，能够为VR/AR头戴显示设备带来更清晰的画面、更广阔的视场角以及更轻便的外观，为用户提供更舒适自然、更具沉浸感的视觉体验。
2015年成立的纳徳光学，一直扎根于高清头戴显示领域，拥有着丰厚的技术积淀。创始人彭华军博士毕业于香港科技大学光电显示国家重点实验室，专攻显示和光学技术；技术团队的核心成员则来自于原奥林巴斯资深员工、显示驱动设计资深工程师。
纳徳光学成立之初，用了一年的时间充分研究了产品定义和方向，没有选择当时正值风口的VR产品，而是聚焦研发以高清晰、好画质为首要追求的高清头显方向。7年前，VR热情高涨，资本和创业公司纷纷涌入，而高清头显方向似乎并没有讲出颠覆性的故事，从事这个赛道的企业也是寥寥无几。但彭华军和其团队坚定扎根高清头显，深耕7年，自主研发、生产了GOOVIS头戴影院系列产品，并销往全球60多个国家和地区，不仅应用于私人观影、游戏等消费娱乐领域，还在眼健康、医疗、近视防控、无人机、特种训练等领域探索出全新应用。GOOVIS的高清晰优势特性屡获称赞，甚至有用户表示这是“重拾国产信心”之作，在不少爱好者的眼中，GOOVIS已经是高清头显领导品牌。
那么，纳德光学为什么在7年前就坚定选择高清头显方向，其高清显示技术有什么特别之处？从技术到产品，纳德光学又有哪些经验可以借鉴？为此我们专门采访了彭华军博士，以探究这些问题的答案。
头显的“不可能三角”
理想的头显形态，兼具高清晰、大视场角、小巧轻薄三点，大家都非常期待能有一款画面越大越好、形态越薄越好、清晰度越高越好的产品。然而在彭博士看来，这三点恰是“头显的不可能三角”，也就是说三者的极致完美状态很难同时在一款头显上出现，只能取舍平衡。“这是受物理条件限制的，现在有些科幻电影和小说描写了很多理想化的产品，拉高了大众的期望值，但实际当你了解背后的原理，就知道科技不是科幻，道具不是产品，我们要尊重物理规律，在此基础上做出有实用价值的产品。”
当谈及纳德光学是如何选取产品方向，彭博士就以上三点（清晰度、视场角、外观形态）一一道来。他首先说到：“做一款显示产品，无论是否戴在头上，清晰度是第一位的。”而头显的清晰度有几个主要指标。
一是PPD角分辨率（pixels per degree，每一角度的像素数量），这是判定头显清晰度的核心指标。由于头显显示画面是放大的虚像，画面有没有颗粒感得看PPD数值。很多人用2K或4K的屏幕分辨率来判定头显清晰度，这是一个普遍的误会。PPD=光学覆盖最大像素数/视场角度数，人眼分辨PPD的极限是60，GOOVIS的所有产品PPD为42-53，在同类头显产品中处于清晰度第一梯队。
二是MTF（Modulation Transfer Function调制传递函数）曲线，用来描述透镜成像的清晰程度，能够衡量经过透镜后画面的分辨率和锐度变化。特别是边缘和中心画质的MTF值，同样重要。
这个参数是单反相机的重要指标，在头显产品中鲜少提及。目前大多数AR/VR产品，MTF参数还不够亮眼，GOOVIS在同类产品中，MTF参数同样居于第一梯队，代表着优秀的画质。
例如上图中，最上面是一组逐渐变密的黑白测试线条，中间是一组通过透镜成像的线条，下图中红色曲线代表成像的亮度变化，蓝色曲线则是MTF-lp/mm曲线。
虽然PPD是考量头显清晰度的关键指标，但画面高清不仅仅是“无颗粒感”的体验，还有“无眩光、无畸变、无边缘模糊、无杂光”等综合体验。人眼十分敏感，对于杂光、眩光的干扰，都会判定为“模糊”。所以，单纯做高PPD并不完全等同于高清晰，需要同时做好各项光学参数，才能提升全画幅的像质。
尽管如此，想要做出高PPD的头显，其光学系统并不容易。目前市面上的消费级头显设备所使用的显示面板分辨率最高也只能实现接近单眼3K×3K的分辨率，如果要实现视网膜级的画面清晰度，就意味着水平和垂直视场角最高不能超过50°，或者在维持现有设备外观尺寸的情况下将屏幕的PPI提升一倍。
现有的玻璃基板屏幕PPI最高已经能达到约1500， 翻倍则表示PPI需要达到3000，这对于玻璃基板的屏幕生产工艺来说需要大幅度的设备升级，投资甚巨，且受材料和工艺的限制还不一定能实现。虽然硅基的显示屏，例如Micro-OLED可以轻松的做到3000以上，但这类屏幕的尺寸却很难做大，通常在1.3寸以下，对于光学的设计提出了很大的挑战。
当把清晰度定位头显的第一要义，那么纳德选择做70度以下的FOV就不难理解了。
“我们想想，用这样的（高清）头显，拿来做什么，它需要具备什么样的（视觉）体验？”彭博士回忆当初的产品定位时讲到，“需要在人眼自然状态下，长时间看清楚全屏幕，且要舒适。”这里面有两个重要关键点：第一是双目自然直视状态下看全屏幕，意味着不要频繁转动眼球，否则很快就会视觉疲劳；第二是长时间舒适，就意味着要对视力友好。以电影院座位顺序为例，最佳观影位置是电影院中间排的中心位置，而并非第一排座位。因为第一排座位虽然看得画面大，但要频繁转眼球或转头才能看全画面，一场电影下来十分疲惫。而电影院中间的C位则是长时间双目自然状态下看全屏幕且不累的视觉体验，而这个位置的FOV大致在50-65度，具体角度根据影厅大小会有所不同。GOOVIS选择53度视场角正是基于C位视角的考虑。
多项核心专利，自研高难度玻塑混合非球面多镜片组
GOOVIS所采用的光学方案是纳德光学团队专门研发的一套基于单反相机镜头的光学设计，所采用的是12片玻塑混合非球面多镜片组，玻璃非球面运用到AR/VR类的设备极少，这不仅仅是考虑到成本，更是因为这是基于高端单反相机镜头设计的技术之上，有较高技术门槛。这样就能理解为什么纳德团队的核心人员来自奥林巴斯这样的世界一流光学公司。“高像质的光学成像设计和制造是极其精密的，不夸张的说就是‘差之毫厘，则谬之千里’，因此GOOVIS的12片单反级光学镜片间相对位置需要达到 ‘微米级’精度，这才能实现优秀画质，并最大程度保证光效率。”目前GOOVIS的光效率是同类产品中最高的，超过80%。
不过由于GOOVIS采用多镜片组的光学方案，使得它的体积无法轻薄得像太阳眼镜一样。我们看到的GOOVIS外观有点类似于VR眼镜，但由于是分体式设计，GOOVIS的体积比VR眼镜小一半，重量也轻一半。
“相比于头显的物理重量，对于用户而言，更重要的是人体可感知重量，也就是说如何通过精妙的人体工学设计，让用户佩戴感觉更舒适。”在交谈中可以看出彭博士十分看重人体工学，他说这是头显设备相对于其它显示设备而言独有的且极具挑战的地方。
在ID和人体工学设计上，彭博士的务实性更加凸显：“（在做ID设计的时候）如果外观炫酷和佩戴舒适度发生冲突，我们一定先满足佩戴舒适度。”GOOVIS采用额托和多点位头带的方式固定，将头显主体重量均匀分散给整个头部，避免对眼周、鼻梁和面部的压迫。“下一代产品我们还要继续提升佩戴舒适度，在这个课题上的钻研没有止境。”彭博士坚定地说道。
专注美好视觉，打造极致观影体验
“观影和看视频其实是两个概念，尽管我们现在可以用手机在爱优腾等视频APP上看电影，但人们在观影上会追求更好的视听享受。这也是线下院线为观众提供的价值。受到疫情影响，近两年线下院线开开停停，这样的状况下高清头显就是一个很好的新设备，具有移动大屏幕的特点，体积也很轻便，能够满足消费者宅家娱乐的需求”，彭华军博士表示。
GOOVIS头戴影院系列产品从设计之初，就将视觉与佩戴舒适度作为关键的考虑因素。以GOOVIS Pro这款产品为例，它采用12片光学镜片组以及2块索尼Micro-OLED屏幕，将设备的PPD提升到42，为消费者提供了相当于20米@800吋的高清巨幕视效，画面中人物的皮肤纹理和发丝都纤毫毕现；机身轻巧，重量仅300克，相比动辄500克以上还在与“纱窗效应”做斗争的VR头显来说观影体验要更胜一筹。
GOOVIS Pro可以通过连接GOOVIS D3播放器来播放蓝光片源，还支持连接PC、手机、PlayStation、任天堂Switch、Xbox等多种设备充当3D大屏显示器，更可以连接市面上主流无人机作为FPV头显进行航拍，带来了非常多丰富的应用场景，深受消费者的喜爱。
彭博士透露，目前GOOVIS头戴影院系列产品销往了全球60多个国家和地区。用户中男性占比达到八成，年龄分布较为宽泛，横跨25岁至50岁，但主要集中在30~45岁之间。根据调研的情况来看，这些用户主要在家中使用GOOVIS，也有人会在出差的飞机、高铁上使用，时间段则更多集中于晚上8点至12点间。
对于这些用户而言，GOOVIS头戴影院为他们营造了一个专属的私密大屏，不仅隔绝了外界的干扰，也让他们在娱乐时不会影响到其他人。当这些上班族忙完一天的工作回到家中，睡前戴上GOOVIS头戴影院，舒服的躺在沙发或者床上，进入自己的世界放松娱乐，是一件非常有吸引力的事情。
当谈及与VR一体机的观影体验区别时，彭博士分析说“两者体验有区别”。VR一体机FOV90度以上，优势在于在用户视野内可以营造出影厅环境，如影厅的背景幕布、身旁座椅、天花板和地面等等，还原电影院氛围，对于想要电影院临场感的用户来说是不错的；但真正用于电影/视频内容显示的区域，仍然是一个类似方正的屏幕，在这块屏幕上看到的视觉效果、画面品质是有影响的，尤其是VR一体机的PPD，目前只有20左右，有纱窗效应。GOOVIS打造的更像是影厅熄灯之后的C位视觉效果，把所有的像素都集中显示在了这个方正的屏幕内，适合那些对视觉效果有高要求的用户，也因此GOOVIS在电影发烧友当中获得了很好的口碑。
除了VR头显，最近流行的采用Birdbath（BB）方案的AR眼镜也同样可以用来观看视频，但和GOOVIS的观看体验区别较大。“BB方案优势在于可做轻薄，且开放式显示能在观影同时观察到外部环境，但也因此容易让环境光影响到显示效果，因此二者适用场景和人群有所不同。就像GOOVIS用户常在睡前躺着安静享受一个人的专属空间，隔绝外部环境。”
近视最友好的头显，横跨1100度屈光度调节
除了高清晰，我们发现GOOVIS被用户称赞最多的优点就是：远/近视屈光度可调。这对于近视用户，尤其是高度近视用户来说十分友好。中国目前有6亿左右近视人群，大部分VR/AR不支持屈光度调节，近视用户只能佩戴双重眼镜或额外定制镜片，当然也有部分头显加入了屈光度调节功能，但有的不能精准调节，一旦调节过度则容易造成眼部压力；有的则是以牺牲视觉效果为代价，如随时调节度数增高画面明显变小。
目前GOOVIS Pro支持横跨1100度且多档位精准的屈光度调节（远视300度-近视800度）。最为难得的是，哪怕是近视800度的用户，在调节之后看到的画面品质也几乎没有什么损失。
行业应用加码，高清显示蕴藏千亿市场
纳徳光学不仅在通过GOOVIS系列产品积极开拓C端市场，在行业应用领域同样有着亮眼的表现，涉及在医疗、眼健康、教育、特种训练、远程操控、无人机等多个领域。
其中我们最感兴趣的，还是护眼的相关应用。在大家通常的认知中，带有屏幕的电子产品容易造成视力的损伤，而GOOVIS系列产品将屏幕放置在眼前几厘米的位置，反而能够护眼，不由得令人想要去探究其中的原理。
彭华军博士解释说，GOOVIS产品是基于“放大虚像，模拟望远”的光学原理，凭借领先的近眼显示和精密光学技术，实现了“远距离高清晰高画质”成像效果。让双眼模拟远眺，放松眼球睫状肌，健康护眼。同时OLED屏幕还兼具了低蓝光的特点，能够进一步降低对眼睛的伤害。
目前GOOVIS已获得全球首张SGS元宇宙系列·低疲劳认证及低蓝光认证、德国莱茵TUV全模式低蓝光认证、中山眼科视觉健康低风险评定、国内首份虚拟现实(VR)视觉健康评价A级证书等多项权威护眼认证，并且进入中小学课堂辅助近视防控，在眼科医院辅助弱视训练。
他还为我们详细介绍了GOOVIS产品在无人机领域的应用。无论民用还是行业用的无人机，一般需要操作人员在户外进行控制，并且需要通过一块屏幕实时监测飞行器的飞行状态。但在户外强光的环境下，传统的手机屏幕等显示设备通常无法看清，即使加大背光亮度效果也不理想。GOOVIS头戴影院天然的能够隔绝环境光线，不仅让操作人员能够看清无人机的实时航拍画面，还解决了传统屏幕尺寸较小难以辨认画面细节的问题，可以称得上是航拍神器。GOOVIS的产品还被中国著名航拍摄影家刘宽新老师称赞为“令人惊艳的第一视角航拍头显”。
GOOVIS系列产品在C端与B端均找到了适合自己的应用场景。也正因如此，彭华军对纳徳光学与GOOVIS的未来充满了信心。
“我相信，当未来高清头显的价格进一步下探到千元级的价位时，就能够像电视一样成为家家户户都可拥有的产品。目前国内市场的电视保有量超过2亿台，按这一数量计算，高清头显的潜在市场规模可达到千亿。”
正如GOOVIS名字的由来——Good Vision美好视觉所指，纳德光学的目标是为用户提供最佳的视觉体验。近十年在高清领域的深耕，业已结出丰硕的果实。据悉，GOOVIS的新一代旗舰产品也将于第四季度发布，相比现有产品将拥有更大的画面与更高的清晰度，并且优化提升了多项用户体验细节，效果可媲美IMAX影院，将高清头显的体验向着极致再推进一步。
或许通过这款新产品，我们也将能够更深刻的理解彭华军博士对高清显示的追求，以及它背后蕴藏的广阔市场。
