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灵犀微光创始人郑昱:突破中国体全息光栅材料瓶颈,2023年量产

93913网 2022-01-06 09:52

Roblox上市首股暴涨42%,估值超600亿美元,成功摘得“元宇宙第一股”美誉。以此为导火索,Metaverse概念迅速火遍大江南北。前有Facebook改名Meta,后有微软、字节跳动等大厂高调入局,一时间企业、资本、媒体沸腾。

然而,一片欢声笑语中,也有不少质疑的声音。手机巨头苹果明确表示不看好元宇宙;特斯拉、Space X创始人马斯克则称,元宇宙更像是热门营销术语,没人会愿意整天在脸上绑块屏幕。

对于深耕产业8年的灵犀微光创始人&CEO郑昱来说,爆火的元宇宙为AR带来一丝暖风。但身为一名AR上游产业从业者,他对于元宇宙有着自己的理解。

体全息波导光栅:公认的元宇宙终端未来

一千个人眼中,就有一千个元宇宙。世界上没有称为“元宇宙”的单一技术,元宇宙是现有各种技术的组合和升级。

——中央纪委国家监委

“如今互联网更像是扁平化的元宇宙,而众人讨论的,是指其带来的沉浸式的,全真的体验模式——即‘第三维’的呈现和交互。而这种元宇宙前提,是下一代人机交互终端的普及,即VR、AR。”

灵犀微光创始人郑昱:突破中国体全息光栅材料瓶颈,2023年量产

相较主打室内体验的VR而言,AR则更像是手机对应的互联网场景,为便携式元宇宙和真正意义上普及化的虚实融合提供入口。如《头号玩家》般的终极元宇宙,显然还要更长时间沉淀,但元宇宙入口终端发展已是迫在眉睫。

在郑昱看来,阵列光波导显示方案为3年内AR设备及前期生态的发展铺平道路;而未来3-5年内,体全息波导光栅技术将会逐渐取代前者成为准入级元宇宙终端的必备技术之一。

为什么这么说呢?这是因为在目前AR产业热门的三类AR光学技术解决方案中(可以分成几何阵列光波导、衍射光波导和体全息波导光栅),体全息波导光栅长期来看最具发展优势。

三种方案横向比较:

体全息波导光栅并不是一片普通玻璃,而实则是一个体积系统。体全息波导光栅允许设计自定义光源以什么形式,什么光强入射,这直接决定了光学系统的视场角、出瞳距、眼动盒等关键性参数,此特性不光可以应用在光波导镜片,还可以用在HUD、VR光学等各个方面,扩展性较强。

材料方面,体全息波导光栅技术通过使用光致聚合物或PDLC材料,通过双光束激光全息曝光的方式,直接在微米级光聚合物材料内干涉形成纳米级的光栅结构,工艺层面有望实现非人工自动化大批量的生产。

基于上述,量产层面体全息波导光栅也可以绕开纳米压印方案中制作母本的机器和模板制作的成本,在复用性和成本的降低上有明显优势。尽管现阶段技术成熟度未达标准,但随着技术成熟度的提升实现良率提升。

相对于表面浮雕光栅,由于体全息本身的角度选择性和波长选择性,不存在双面成像(光眼)的情况,存在的色散情况也较于表面浮雕弱的多,通过光机和光栅的设计优化能够大幅度减弱。

总结来说,光学原理、工艺、成本等问题尚未解决,是现阶段AR眼镜设备无法走进千家万户为人所用的本质原因,而抛开技术成熟的时间不说,单用推演的方式判断三套方案中体全息波导光栅技术将最有可能演化成最接近我们设想中AR眼镜的终极形态。

“VR头显之于元宇宙就像个人电脑之于互联网,AR眼镜之于元宇宙更像是手机之于移动互联网。”郑昱认为,尽管长路漫漫,但不可否认轻薄型AR眼镜的普及将是元宇宙走向千家万户的重要标志,而为低门槛元宇宙提供人人皆可用的AR眼镜光学引擎,一直以来是灵犀微光的使命所在。

郑昱:带队自研PDLC材料,突破国内无商用体全息材料瓶颈

俗话说理想很丰满,现实很骨感。

尽管体全息波导光栅技术为我们描绘出一个最具可行性的元宇宙准入级终端发展之路,但这并不意味着前路便是一帆风顺。近年来,国内外VR/AR大厂都对体全息波导光栅技术进行过调研和试制。

根据公开信息、文献、专利等,Digilens的Design v1、Sony的LMX-001都是已经面世的体全息波导光栅AR眼镜。其中,Digilens在体全息材料的研制领域成果丰硕,Sony在体全息光栅仿真、理论设计、优化等方面处于领先地位,已经完成自研软件的开发工作;苹果公司则在收购Akonia后也完成了在体全息波导光栅技术领域的布局。

相对而言,国内体全息波导光栅技术的发展相对滞后。现阶段国内体全息波导光栅镜片的显示效果不及衍射光波导,存在偏色较为严重,但这一问题出现的原因并非无法解决。

灵犀微光创始人郑昱:突破中国体全息光栅材料瓶颈,2023年量产

郑昱表示:“体全息波导光栅材料目前业内用最多的是全息聚合物,由于其本身是一种软性材料,在曝光或环境加工过程中难免会产生一些变化,这是不可控的。这种不可控因素会导致光谱的特性偏移、不同批次之间的特性偏移以及产品和设计方案之间的特性偏移。”

相较全息聚合物材料,由Digilens持有的银盐材料具备较高的稳定性但均匀性较差。且与之相关的体全息波导光栅技术专利也被Digilens(公开号:US20180232048A1,US10330777B2等)和Akonia(苹果收购)(公开号:US10509153B2,US10317679B2等)牢牢把控。

“在现有核心技术能力都还处于工程样机研发阶段的当下,需要在解决色散、均匀性等问题并且完成小批量的单片三色体全息波导光栅制作之后,进行NPI导入进行量产,这个过程大概还需要两年左右”,郑昱分析道。

笔者了解到,灵犀微光自2014年便开始了体全息波导光栅技术的研发工作,2020年10月,作为课题承担单位,获批:北京市科技计划课题“体全息单片三色光栅波导AR光学器件研发”项目经费。

期间,灵犀微光围绕理论设计、体全息光栅波导制备、体全息材料研制、光机整体设计等方面进行研发,并且相继取得突破性进展:

灵犀微光创始人郑昱:突破中国体全息光栅材料瓶颈,2023年量产

1>理论仿真方面:使用Virtuallab商用软件对体全息光栅的耦入角度,衍射效率,角度带宽,进行原理性初步仿真。

2>体全息光栅波导制备方面:实现红蓝单片,和红绿单片波导片试制,完成了单片双色波导拍摄和单片三色波导样片的试制。

3>体全息材料研制方面:掌握聚合物分散液晶配置配方,进行聚合物分散液晶相关合成设备搭建和聚合物分散液晶相关合成,已完成第一批材料的合成。

4>光机整体设计方面:完成单绿色体全息波导的光机整体设计,进行了单绿色全息波导模组试制;完成全彩小口径光机(投影光机部分)光学设计。

灵犀微光创始人郑昱:突破中国体全息光栅材料瓶颈,2023年量产

“我们的定位是通过PDLC聚合物分散液晶材料的研制,解决均匀性较差和色散现象,并突破国内无成熟可商用的体全息材料的瓶颈局面。这是一套跨学科、跨系统的浩大工程。”

当然,在体全息波导的探索之路上,行业还存在很多需要产业共同面对的问题,要实现最终的量产,就必须通过仿真设计优化光栅解决色散现象,提升衍射像均匀性,并实现自研体全息材料的标准制作。

正所谓长路漫漫,但未来可期。

2023年量产,轻薄型AR眼镜未来可期

体全息波导光栅技术的可期之处,在于随着技术的不断迭代成熟,产品化发展空间极大。

据悉,体全息光波导可以实现光机与镜片之间近乎90度垂直的摆放;并且基于其衍射特型,可以自定义其耦入角度,以实现更多眼镜形态的个性化设计;此外,它的透光度更强,这意味着AR沉浸感会更上一层楼。

体全息波导光栅技术的落地,将彻底打破AR设备笨重的固化思维。当然,无论在众人眼中体全息光波导镜片多么完美,它距离理想状态仍然需要3——5年的发展期限。而元宇宙的发展,从概念期到成熟或许更加漫长。

灵犀微光创始人郑昱:突破中国体全息光栅材料瓶颈,2023年量产

作为国内首个实现阵列光波导技术稳定工艺量产的厂商而言,郑昱表示:“我们除了布局未来,为更美好的AR元宇宙终端打下坚实基础;更要着眼实际,基于灵犀微光在阵列光波导模组近8年的研发、量产经验,即刻为产业提供人人皆可用的AR眼镜新形态光学模组。”

放眼AR的发展,Meta、苹果、Snap等大厂正不遗余力得在内容、生态层面先行发展,这是保障体全息波导光栅技术落地后真正为大众所需的先决条件之一。硬件层,灵犀微光也正与国际一线大厂建立合作,共同推进准入级AR终端落地,为加速迈入低门槛元宇宙时代而努力。

灵犀微光创始人郑昱:突破中国体全息光栅材料瓶颈,2023年量产

郑昱透露,目前灵犀微光体全息波导光栅技术的研发积累已经完成,并同时完成了在无锡产线千平级的工房洁净间搭建,首批体全息光波导镜片将在2023年实现全线量产。

元宇宙概念令企业痴狂、令媒体热捧、令资本涌动。当增强现实的齿轮飞速旋转的时候,灵犀微光早已为元宇宙准入级终端的问世打磨许久,期待一同推开元宇宙的大门!

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责任编辑: 4162SKX

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