文/VR陀螺 萬里

“AR的突破在很大程度上取決于光學的突破。”這是陀螺君在今年光博會聽得比較多的一句話。

想要構建性能強勁、生態(tài)完善并且兼具輕薄小巧的AR眼鏡仍有待時日，目前各大AR上下游廠商都在圍繞這一目標而努力著。在光學方面，經歷了棱鏡、離軸光學、Birdbath、陣列光波導等解決方案，很快我們將有望迎來衍射光波導，特別是其中的體全息光波導全面應用落地之年。

借由光博會的契機，陀螺君有幸與谷東科技創(chuàng)始人崔海濤進行了對話。谷東科技深耕B端賽道，同時對于上游的AR光學也具備深厚的研發(fā)積累。最近，他們表現出對未來將體全息光波導技術在國內快速商業(yè)化的強烈信心，并稱能夠縮短3-5年的時間。究竟是什么讓谷東科技如此堅定？

谷東科技創(chuàng)始人崔海濤

 越過浮雕光柵，體全息波導突破全彩和二維擴瞳難題

谷東科技是國內光學顯示技術及AR產業(yè)化整合方案提供商，在近日的光博會上，企業(yè)展示了先前所發(fā)布的C2000、H2000D等面向于工業(yè)領域的AR硬件以及一系列最新的光學模組，其中二維矢量反射式體全息光波導無疑成為了其展臺的最大看點。

谷東展示的部分光學模組，VR陀螺整理

如今消費級AR眼鏡產品中較為常見的是Birdbath光學，它的優(yōu)點是結構簡單，圖像質量出色，可實現較大的FoV。但缺點在于體積相對臃腫，且透光率低，相比之下，光波導具有輕薄、高透光率等系列優(yōu)勢，是一眾AR廠商所追逐的熱門賽道。

如果對光波導方案進一步劃分，它又包括了陣列光波導以及基于衍射原理的浮雕光柵波導和體全息光波導。陣列光波導基于光學冷加工工藝，生產工藝相對成熟，應用的產品有影目Air、亮亮視野聽語者等。而衍射光波導對于技術要求更高，但是在大規(guī)模量產以及擴瞳等方面具有優(yōu)勢。

從本次谷東科技的參展產品不難發(fā)現，團隊缺席了浮雕光柵，而是選擇了押寶體全息方案。崔海濤告訴陀螺君，與浮雕光柵比起來，他更為看好體全息這一技術路線。體全息方案的優(yōu)點體現在以下幾方面：

• 加工工藝更簡單，浮雕光柵基于微納米加工工藝，而體全息采用的是全息干涉技術，激光器曝光即顯，多深度光柵加工起來也更簡單；
• 原理上體全息可以通過改變分子結構的方式改變光學性能，隨著材料以及制造工藝的升級，它在色散、光效等方面均有更好的表現；
• 工藝簡單意味著可以大幅降低生產成本。

不過，目前涉足體全息的企業(yè)仍相對偏少，國外代表企業(yè)有索尼、Digilens、Akonia（已被蘋果收購），國內有水晶光電、谷東科技、奧提贊、三極光電等。崔海濤指出，體全息光波導的難點主要歸結于對底層材料的研發(fā)以及把控。“不管是里面的高折樹脂基底，又或者是光敏聚合物材料、一些工藝設備，很多都嚴重依賴于外部和海外的供應商。這就導致如果供應商不能提供最佳方案，就很難在產品性能上有所突破，或者產品迭代只能依靠外部企業(yè)，自身無法有效進行。”

早在2017年成立之初，谷東科技便成立了光波導研發(fā)團隊，光博會上的二維矢量體全息模組則是他們近些年來成果的最好展示。其中H3040-V-G和H3040-V-M分別是單綠色以及彩色體全息模組，它們的DFoV達到了40°，透過率達到了80%以上。

圖源：谷東科技

在現場，崔海濤向陀螺君介紹了單色與彩色波導片在加工工藝上的一些區(qū)別：如果想要實現單綠色工藝，那么就需要用到綠色激光器對材料進行曝光，使用不同波長的激光蝕刻最終會呈現出不同的效果。而彩色波導片的實現手段有兩種，一是使用三色激光器同時加工，那么最終就會呈現出彩色的效果，另外還有一種方式是采用多層波導片設計以分離RGB傳輸光路，后者有利于提升顏色的均勻性。

值得一提的是，H3040-V-G和H3040-V-M均實現了二維擴瞳，目前二維擴瞳方案有兩種，一是增加轉折光柵（三轉折方案），另一種則是谷東所采用的二維矢量方案。三轉折方案相當于光線在傳輸過程中能量要損失兩次，波導片最終光效可能僅有千分之一，而二維方案能夠實現讓光線在出瞳時往x矢量和y矢量進行擴展，它的光損要小得多，谷東展示的方案光效能做到2%-3%區(qū)間。此外，它還具有光機模組更加小巧、加工制作成本更低等優(yōu)點。

崔海濤自豪地表示，二維矢量反射式體全息全鏈條目前應該只有我們一家在做，這主要是因為該方案需要精確控制光的傳播方向，光路設計難度極高，同時還需要考慮到材料的選擇和優(yōu)化。早些時候我們的二維方案出瞳范圍比較窄小，是因為光在傳遞過程中容易被吸收光能，導致在傳播一定距離后限制了其出瞳范圍。而現在我們通過更新材料改善了這一問題。”

 組建材料研發(fā)團隊，未來AR光學成本有望創(chuàng)新低

在對話過程中，崔海濤不止一次提到了體全息的痛點：在體全息量產之路上的掣肘除了材料、材料還是材料。

“曾有同行表示，體全息光波導在戶外陽光下暴曬會性能失效，不穩(wěn)定，但實際上這是因為材料不過關所導致的。有些人可能會建議使用特殊的光柵設計來彌補材料的缺陷，但實際上，這種做法只是治標不治本。真正有效的解決方法是選擇和優(yōu)化適合的材料，進而從根本上解決問題。”

在陀螺君看來，衍射光波導的兩條路線：浮雕光柵以及體全息不僅只有技術差異，它們對于從業(yè)者的考驗也各不相同。前者投入較大，但發(fā)展脈絡相對清晰。而后者要依托材料的突破，反倒有點類似于一次“豪賭”，成功則需要一點點“魔法”以及更大的毅力。

谷東科技的官網介紹中指出，“企業(yè)致力于解決AR行業(yè)中光學顯示的‘卡脖子’技術難題”，基于這一信念，谷東科技選擇了在體全息光波導及其核心的底層材料方面進行死磕。崔海濤告訴陀螺君，目前谷東科技有專門的材料研發(fā)團隊，并且與美國的某一頂尖材料團隊展開了合作共研。

圖源：VR陀螺

在這些年的發(fā)展中，谷東科技所取得的成果是有目共睹的，團隊不僅實現了二維矢量反射式體全息光波導的量產，更難能可貴的是實現了體全息大部分產業(yè)鏈條的自主可控。崔海濤表示，“高折樹脂材料波導基底我們可以自研，光敏材料光致聚合物我們可以自研。此外，前期干涉激光蝕刻、后期鏡片封裝、測試這些環(huán)節(jié)也可以自主掌握。”目前谷東科技已經自主研發(fā)了共聚物全息光敏樹脂材料、而柔性高折樹脂基底也將近研發(fā)成功。

崔海濤透露，目前團隊所遇到的問題之一在于材料的吸光問題，吸光問題最終會影響模組的出瞳以及顯示效果。不過得益于谷東科技對于材料的深入研發(fā)，團隊可以實現更為敏捷的開發(fā)以及迭代。“我們北京有一個研發(fā)中心，樓上做材料，樓下做光刻。通常的做法是樓上調完配方馬上拿到樓下開測。我們的迭代速度非常快，基本上每過一個月我們整個材料和體全息效果都會有一個很大的進步。”

谷東科技光學實驗室

在崔海濤看來，體全息不僅是可行的，并且商業(yè)化進程可能比很多人所預期的要早得多。“目前AR眼鏡的成本大頭在于光學顯示，而光學模組能占到眼鏡整機成本的30%-40%。我們的光學做到了材料級別，而材料都是按公斤算的，價格可以壓得很低。”

“現階段AR市場競爭還沒有到白熱化，所以棱鏡、自由曲面、Birdbath它們都有相應的生存空間。但當成本需要一分一毫地削減時，體全息絕對是最有效的方案。”崔海濤表示。

 B端業(yè)務發(fā)展穩(wěn)健，谷東科技將進一步釋放AR核心能力

目前，面向B端、G端提供AR解決方案仍是谷東科技當前業(yè)務的基本盤，據了解，?東集成了軟硬件、系統(tǒng)平臺和數字模型等，針對不同?業(yè)的需求，推出了?體化?業(yè) AR 平臺。

這使得企業(yè)能夠更好地結合?身實際情況，應?數字技術來實現提質增效。?作為?業(yè) AR 中最關鍵的?部分，?東科技對?業(yè)領域的光學需求進?了深?調研， 并通過模組的研發(fā)和定制化?產，提供了場景適應度很?的 AR 眼鏡。

與C端市場的內卷不同，谷東科技近年來取得了不錯的發(fā)展表現。據了解，企業(yè)能夠保持每年百分之幾十的增長率；如果加上模組，其出貨量可以達數千量級；目前企業(yè)有意向以及正在維系的客戶超過了2000家。

陀螺君了解到，今年谷東科技在國內鋰電、光伏、核電等新能源市場取得了進一步合作，而在航空市場則中標了商飛等項目。從工業(yè)、物流、通信、安防到航空，谷東科技服務的版圖在不斷加大中。

以航空市場為例，除商飛外，谷東還曾與中國航空?業(yè)、南?航空、中國國際航空、空中客?、?都機場等知名企業(yè)達成了合作。“這證明了我們在整個航空業(yè)能夠給飛機的運營方和制造商同時提供產業(yè)鏈價值。從飛機的制造、出廠培訓、工人培訓、運營售后再到例行健康檢查，我們在整個產業(yè)鏈里面提供了一個完整的閉環(huán)。”崔海濤表示。

提到B端行業(yè)，崔海濤表示目前市場正在起量，企業(yè)所需要的是下沉以及多一點耐心。“以寧德時代為例，你不能奢望今天接觸明天就給你下幾千萬的訂單。即便那么大的企業(yè)，也需要從幾十、幾百的訂單開始，深刻地去服務它的鏈條，推動它用AR進行數字化變革，最后才會讓整個產業(yè)發(fā)展起來。”

巡檢與維修場景，圖源：谷東科技

目前行業(yè)很多人會傾向于把B端市場與C端市場進行類比，但崔海濤認為這兩者存在著本質的區(qū)別。“對于B端的AR產品，你不要把它當成C端的眼鏡。我認為更好的思路是應該把它當成螺絲刀、扳手一樣的工具，而我們的客戶也是把它當成工具和耗材去采購的。只要它能提高效率，AR的泡沫與喧囂跟B端其實沒有任何關系。”

當問及對于C端行業(yè)的看法，崔海濤則直接拋出了兩個感嘆詞：太火！太卷！單以今年下半年為例，ARKnovv A1、INMO Go、XREAL Air 2......C端AR產品應接不暇，讓人眼花繚亂。崔海濤表示輕易不會在C端市場下場淘金，而是會選擇做好AR時代的賣鏟人、送水人這一角色。

從谷東科技在本次光博會現場展示的光機模組中我們便不難發(fā)現企業(yè)正在準備進一步對外釋放其AR的核心能力。除前面提到的二維矢量體全息光波導外，現場還展示了Micro-OLED+陣列光波導的光學方案以及一款出瞳距離達40mm的單目波導模組M2030Q。

一般認為，Micro-OLED亮度偏弱，而陣列光波導光效偏低，兩者并非一個理想的搭配組合，但谷東科技通過對特定光學器件進行設計優(yōu)化并且優(yōu)化光路結構，最終使得其展示的M3045 Micro-OLED+陣列光波導模組光效能達到16%、最終入眼亮度達到800尼特。此外，它的分辨率為1952×1232，FoV達到45°，顯示效果基本能與主流的Birdbath方案看齊。

而對于M2030Q，崔海濤表示長出瞳距離其實能夠有效緩解單目類產品的用眼疲勞，這是根據多名企業(yè)客戶的反饋加以改進的結果。陀螺君在現場體驗了同樣配備單目長出瞳距離光學方案的整機C2000S，在觀看體驗方面，確實要比某些單目類AR眼鏡產品更符合人的用眼習慣。當然這可能也兼顧到了工業(yè)環(huán)境中安全作業(yè)方面的考慮。

圖源：VR陀螺

值得期待的是，今年后半年谷東科技可能還會亮相兩款B2C硬件產品。其中一款采用頭帶+后置電池設計，主打觀影以及投屏。而另外一款進階產品采用Micro-OLED+Birdbath光學，外觀類似于HoloLens 2，具備SLAM、手勢、語音交互等能力。陀螺君在現場也體驗了這兩款產品原型，目前產品在軟件方面還有待優(yōu)化，期待后續(xù)的表現。

圖源：VR陀螺

對話的最后，崔海濤告訴陀螺君，“下游我們有產品和軟件，上游我們有材料和數據。我覺得谷東科技的路越走越寬，未來能提供給客戶的產品也會更加豐富。”

在B端市場，谷東科技具備提供從算法軟件、整機硬件再到交付服務的核心能力，而團隊在光學以及空間計算的深耕也將很快迎來收獲的果實。據了解，目前其團隊正在對接某一海外大廠，未來將有望提供波導片甚至底層的材料。

可以預見，谷東科技也將在AR光學領域發(fā)揮著更為重要的角色。