2021年8月18日，杭州光粒科技（以下簡(jiǎn)稱：光粒）發(fā)布了國(guó)內(nèi)首款全息樹脂光波導(dǎo)——Holoresin，標(biāo)志著AR眼鏡向著輕量化的目標(biāo)又邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。
根據(jù)官方介紹，光粒成立于2017年2月，是一家致力于打造AR互聯(lián)網(wǎng)消費(fèi)級(jí)入口的企業(yè)，其創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)來自浙江大學(xué)、康奈爾大學(xué)和特拉華大學(xué)等國(guó)內(nèi)外一流學(xué)府，目前研發(fā)團(tuán)隊(duì)囊括了一批80後、90後國(guó)際國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的頂級(jí)學(xué)者和專家。
▲圖源：光粒
據(jù)了解，光粒自主建立了全球領(lǐng)先的多功能微納加工中心和衍射波導(dǎo)技術(shù)中心，掌握全息體光波導(dǎo)的全鏈技術(shù)，包括設(shè)計(jì)、制造、材料等所有環(huán)節(jié)，擁有中國(guó)和國(guó)際專利170余項(xiàng)。其近期重點(diǎn)攻占了全息樹脂光波導(dǎo)的關(guān)鍵技術(shù)與量産環(huán)節(jié)，領(lǐng)先實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，成爲(wèi)目前全球市場(chǎng)唯二能夠生産該材質(zhì)光波導(dǎo)國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品的企業(yè)。
全息樹脂光波導(dǎo)Holoresin
相比AR眼鏡中另外兩種常見的光學(xué)方案——自由曲面與棱鏡方案，光波導(dǎo)擁有著輕薄和外界光線高穿透性兩大優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)爲(wèi)是注重佩戴體驗(yàn)與外觀設(shè)計(jì)的消費(fèi)級(jí)AR眼鏡未來必選的光學(xué)方案。
▲外表浮雕光柵波導(dǎo)量産流程，圖源：網(wǎng)絡(luò)
根據(jù)光線進(jìn)出光波導(dǎo)的耦合結(jié)構(gòu)，光波導(dǎo)總體上可以分爲(wèi)幾何光波導(dǎo)與衍射光波導(dǎo)，其中後者根據(jù)制造技術(shù)可以進(jìn)一步細(xì)分爲(wèi)外表浮雕光柵波導(dǎo)(SRG Waveguide)和全息體光柵波導(dǎo)（VHG Waveguide）。幾何光波導(dǎo)（或陣列光波導(dǎo)）與外表浮雕光柵波導(dǎo)技術(shù)較為成熟，但設(shè)計(jì)壁壘、工藝難度和制造成本較高，目前上市銷售的AR眼鏡中，微軟的HoloLens 2、Magic Leap One、Vuzix旗下AR眼鏡等，均采用了外表浮雕光柵波導(dǎo)。
▲全息體光波導(dǎo)制備過程，圖源：網(wǎng)絡(luò)
對(duì)比外表浮雕光柵波導(dǎo)，全息體光柵波導(dǎo)通過雙光束激光全息曝光的方法，直接在微米級(jí)光聚合物薄膜內(nèi)干涉形成納米級(jí)的光柵結(jié)構(gòu)，因此在工藝上來說更加高效，成本較其他光波導(dǎo)技術(shù)也具有明顯優(yōu)勢(shì)，但技術(shù)成熟度上不如幾何光波導(dǎo)與外表浮雕光柵波導(dǎo)。蘋果公司收購的Akonia、索尼、Digilens以及光粒等企業(yè)都在致力于全息體光柵波導(dǎo)的研發(fā)與量產(chǎn)。
▲Holoresin在室內(nèi)（上）和室外（下）的顯示結(jié)果
光粒此次發(fā)布的Holoresin，正是其自主研發(fā)的一款樹脂基底全息體光波導(dǎo)，透光率超過90%，視場(chǎng)角達(dá)成25°，不僅成本遠(yuǎn)低于玻璃基底的光波導(dǎo)，同時(shí)還克服了玻璃光波導(dǎo)因?yàn)橐姿槎仨毞滞馓砑颖Ｗo(hù)鏡片帶來的分外重量與體積，能夠勝任更加輕薄的AR眼鏡設(shè)計(jì)，廣泛適用于包括戶外、運(yùn)動(dòng)、軍事等高速移動(dòng)場(chǎng)景在內(nèi)的各種使用環(huán)境，極具性價(jià)比。目前Holoresin支持單色顯示，彩色版本Holoresin差不多進(jìn)入測(cè)試時(shí)期，預(yù)計(jì)將于明年發(fā)布。
從技術(shù)到量産，光粒的突破之路
全息體光波導(dǎo)對(duì)于材質(zhì)的穩(wěn)定性及質(zhì)量要求極高，需要具備高度平行且?guī)缀跬昝赖牟▽?dǎo)外表。光波導(dǎo)的光學(xué)原理決定了光線進(jìn)入光波導(dǎo)後要經(jīng)曆很多次全內(nèi)反照，波導(dǎo)外表的任何一點(diǎn)瑕疵都也許會(huì)對(duì)成像質(zhì)量帶來指數(shù)級(jí)的影響，因此，相比玻璃基底相對(duì)成熟的加工工藝，樹脂基底的光波導(dǎo)一直基本上技術(shù)主峰上難以采擷的明珠。
▲圖源：光粒
正因?yàn)槿绱耍O(shè)計(jì)一款成熟可量產(chǎn)的全息樹脂光波導(dǎo)，不僅需要企業(yè)解決材料研發(fā)、光柵設(shè)計(jì)算法開發(fā)、光學(xué)模擬軟件開發(fā)，還需要企業(yè)能夠?qū)θ⒉牧狭慨a(chǎn)工藝、良品率等多方面的問題有足夠的把控。以光學(xué)軟件為例，目前市面上的主流光學(xué)軟件例如Code V、Zemax等，能夠?qū)缀喂鈱W(xué)進(jìn)行很好的模擬，但是關(guān)于全息體光波導(dǎo)無法進(jìn)行有效的模擬，需要研發(fā)企業(yè)自行編寫相應(yīng)的光學(xué)追蹤順序，完整模擬波導(dǎo)的特征。
光粒重點(diǎn)攻占了能實(shí)現(xiàn)寬波長(zhǎng)、大角度光柵衍射的全息材料，實(shí)現(xiàn)了厚度均勻、性能穩(wěn)定的全息材料制備，確保了全息樹脂光波導(dǎo)量產(chǎn)的基礎(chǔ)；同時(shí)依據(jù)其成功研發(fā)的全息材料定制開發(fā)了對(duì)應(yīng)的寬波長(zhǎng)、大角度全息衍射光柵設(shè)計(jì)算法與光學(xué)模擬軟件，同時(shí)還自主研發(fā)了全息膜自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了衍射光柵的自動(dòng)化生產(chǎn)，保障了產(chǎn)品的產(chǎn)量與良品率。
▲圖源：光粒
根據(jù)杭州光粒科技公布的信息，目前Holoresin的年産量已經(jīng)可以達(dá)到10萬片以上，同時(shí)良品率高達(dá)95%，完全可以滿足自身以及其他AR眼鏡研發(fā)企業(yè)的量産需求。
低成本光波導(dǎo)，鋪平AR消費(fèi)市場(chǎng)普及路
相比VR一體機(jī)在消費(fèi)市場(chǎng)掀起的熱潮，AR眼鏡目前在消費(fèi)市場(chǎng)的普及依然有諸多障礙需要克服。
第一是價(jià)格問題，AR眼鏡動(dòng)輒數(shù)千元甚至上萬元的售價(jià)，足以令非發(fā)燒用戶望而卻步，但VR一體機(jī)的售價(jià)已經(jīng)下探到2000元人民幣左右的價(jià)位，同意程度相比就要高很多；
其次是內(nèi)容生態(tài)，目前AR眼鏡尚未面向消費(fèi)市場(chǎng)建立起完整的內(nèi)容生態(tài)，相比VR平臺(tái)層出不同的遊戲和影視內(nèi)容，目前消費(fèi)者能夠體驗(yàn)的AR內(nèi)容依然屈指可數(shù)；
最後是國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，消費(fèi)者對(duì)于AR眼鏡外觀設(shè)計(jì)期望較高，市面上現(xiàn)有的AR眼鏡依然較爲(wèi)笨重，並不適合消費(fèi)者對(duì)于“眼鏡”一詞的認(rèn)知。
光機(jī)（Light Engine）與光學(xué)器件是AR眼鏡的技術(shù)核心之一，也占據(jù)了AR眼鏡很大一部分成本。Holoresin這類能夠降低AR眼鏡成本、改善AR眼鏡笨重體驗(yàn)的光波導(dǎo)出現(xiàn)，無疑推動(dòng)了AR眼鏡的不斷前進(jìn)，拉近了AR眼鏡與消費(fèi)者之間的距離。只是如此一款新品究竟表現(xiàn)如何，仍然需要市場(chǎng)的檢驗(yàn)。
▲GUANGLI Lightin系列AR眼鏡
光粒吐露，其過去自主設(shè)計(jì)生產(chǎn)的GUANGLI Lightin系列AR眼鏡差不多落地倉儲(chǔ)物流、軍警安防、工業(yè)生產(chǎn)等應(yīng)用場(chǎng)景，隨著Holoresin全息樹脂光波導(dǎo)產(chǎn)品的推出，光粒也將同步更新旗下產(chǎn)品線，于9月推出新款采用Holoresin的AR眼鏡新品，屆時(shí)，大伙兒將可以真正體驗(yàn)到全息樹脂光波導(dǎo)帶來的全新體驗(yàn)。
“In light we trust堅(jiān)信光明”，是光粒團(tuán)隊(duì)稟承的信念，Holoresin的產(chǎn)生，是光粒對(duì)光學(xué)前沿土地不懈探索的成果。我們期待著更多像光粒如此的企業(yè)出現(xiàn)，通過技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)AR/VR產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，讓AR/VR產(chǎn)品能更快的走進(jìn)千家萬戶。
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