文/VR陀螺 萬里
“AR的突破在很大程度上取決于光學(xué)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(gòu)建性能強(qiáng)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(biāo)而努力著。在光學(xué)方面,經(jīng)歷了棱鏡、離軸光學(xué)、Birdbath、陣列光波導(dǎo)等解決方案,很快我們將有望迎來衍射光波導(dǎo),特別是其中的體全息光波導(dǎo)全面應(yīng)用落地之年。
借由光博會的契機(jī),陀螺君有幸與谷東科技創(chuàng)始人崔海濤進(jìn)行了對話。谷東科技深耕B端賽道,同時對于上游的AR光學(xué)也具備深厚的研發(fā)積累。最近,他們表現(xiàn)出對未來將體全息光波導(dǎo)技術(shù)在國內(nèi)快速商業(yè)化的強(qiáng)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(jiān)定?
谷東科技創(chuàng)始人崔海濤
越過浮雕光柵,體全息波導(dǎo)突破全彩和二維擴(kuò)瞳難題
谷東科技是國內(nèi)光學(xué)顯示技術(shù)及AR產(chǎn)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(lǐng)域的AR硬件以及一系列最新的光學(xué)模組,其中二維矢量反射式體全息光波導(dǎo)無疑成為了其展臺的最大看點(diǎn)。
谷東展示的部分光學(xué)模組,VR陀螺整理
如今消費(fèi)級AR眼鏡產(chǎn)品中較為常見的是Birdbath光學(xué),它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,圖像質(zhì)量出色,可實(shí)現(xiàn)較大的FoV。但缺點(diǎn)在于體積相對臃腫,且透光率低,相比之下,光波導(dǎo)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(dǎo)方案進(jìn)一步劃分,它又包括了陣列光波導(dǎo)以及基于衍射原理的浮雕光柵波導(dǎo)和體全息光波導(dǎo)。陣列光波導(dǎo)基于光學(xué)冷加工工藝,生產(chǎn)工藝相對成熟,應(yīng)用的產(chǎn)品有影目Air、亮亮視野聽語者等。而衍射光波導(dǎo)對于技術(shù)要求更高,但是在大規(guī)模量產(chǎn)以及擴(kuò)瞳等方面具有優(yōu)勢。
從本次谷東科技的參展產(chǎn)品不難發(fā)現(xiàn),團(tuán)隊(duì)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(shù)路線。體全息方案的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾方面:
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(nèi)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(dǎo)的難點(diǎn)主要?dú)w結(jié)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(shè)備,很多都嚴(yán)重依賴于外部和海外的供應(yīng)商。這就導(dǎo)致如果供應(yīng)商不能提供最佳方案,就很難在產(chǎn)品性能上有所突破,或者產(chǎn)品迭代只能依靠外部企業(yè),自身無法有效進(jìn)行。”
早在2017年成立之初,谷東科技便成立了光波導(dǎo)研發(fā)團(tuán)隊(duì),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(dá)到了40°,透過率達(dá)到了80%以上。
圖源:谷東科技
在現(xiàn)場,崔海濤向陀螺君介紹了單色與彩色波導(dǎo)片在加工工藝上的一些區(qū)別:如果想要實(shí)現(xiàn)單綠色工藝,那么就需要用到綠色激光器對材料進(jìn)行曝光,使用不同波長的激光蝕刻最終會呈現(xiàn)出不同的效果。而彩色波導(dǎo)片的實(shí)現(xiàn)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(xiàn)出彩色的效果,另外還有一種方式是采用多層波導(dǎo)片設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)了二維擴(kuò)瞳,目前二維擴(kuò)瞳方案有兩種,一是增加轉(zhuǎn)折光柵(三轉(zhuǎn)折方案),另一種則是谷東所采用的二維矢量方案。三轉(zhuǎn)折方案相當(dāng)于光線在傳輸過程中能量要損失兩次,波導(dǎo)片最終光效可能僅有千分之一,而二維方案能夠?qū)崿F(xiàn)讓光線在出瞳時往x矢量和y矢量進(jìn)行擴(kuò)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(jī)模組更加小巧、加工制作成本更低等優(yōu)點(diǎn)。
崔海濤自豪地表示,二維矢量反射式體全息全鏈條目前應(yīng)該只有我們一家在做,這主要是因?yàn)樵摲桨感枰_控制光的傳播方向,光路設(shè)計(jì)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?yàn)楣庠趥鬟f過程中容易被吸收光能,導(dǎo)致在傳播一定距離后限制了其出瞳范圍。而現(xiàn)在我們通過更新材料改善了這一問題。”
組建材料研發(fā)團(tuán)隊(duì),未來AR光學(xué)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(diǎn):在體全息量產(chǎn)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(dǎo)在戶外陽光下暴曬會性能失效,不穩(wěn)定,但實(shí)際上這是因?yàn)椴牧喜贿^關(guān)所導(dǎo)致的。有些人可能會建議使用特殊的光柵設(shè)計(jì)來彌補(bǔ)材料的缺陷,但實(shí)際上,這種做法只是治標(biāo)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(jìn)而從根本上解決問題。”
在陀螺君看來,衍射光波導(dǎo)的兩條路線:浮雕光柵以及體全息不僅只有技術(shù)差異,它們對于從業(yè)者的考驗(yàn)也各不相同。前者投入較大,但發(fā)展脈絡(luò)相對清晰。而后者要依托材料的突破,反倒有點(diǎn)類似于一次“豪賭”,成功則需要一點(diǎn)點(diǎn)“魔法”以及更大的毅力。
谷東科技的官網(wǎng)介紹中指出,“企業(yè)致力于解決AR行業(yè)中光學(xué)顯示的‘卡脖子’技術(shù)難題”,基于這一信念,谷東科技選擇了在體全息光波導(dǎo)及其核心的底層材料方面進(jìn)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(tuán)隊(duì),并且與美國的某一頂尖材料團(tuán)隊(duì)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(tuán)隊(duì)不僅實(shí)現(xiàn)了二維矢量反射式體全息光波導(dǎo)的量產(chǎn),更難能可貴的是實(shí)現(xiàn)了體全息大部分產(chǎn)業(yè)鏈條的自主可控。崔海濤表示,“高折樹脂材料波導(dǎo)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(jīng)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(tuán)隊(duì)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(tuán)隊(duì)可以實(shí)現(xiàn)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(diào)完配方馬上拿到樓下開測。我們的迭代速度非???,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(jìn)步。”
谷東科技光學(xué)實(shí)驗(yàn)室
在崔海濤看來,體全息不僅是可行的,并且商業(yè)化進(jìn)程可能比很多人所預(yù)期的要早得多。“目前AR眼鏡的成本大頭在于光學(xué)顯示,而光學(xué)模組能占到眼鏡整機(jī)成本的30%-40%。我們的光學(xué)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(xiàn)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(yīng)的生存空間。但當(dāng)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(wù)發(fā)展穩(wěn)健,谷東科技將進(jìn)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(dāng)前業(yè)務(wù)的基本盤,據(jù)了解,?東集成了軟硬件、系統(tǒng)平臺和數(shù)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(jié)合?身實(shí)際情況,應(yīng)?數(shù)字技術(shù)來實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增效。?作為?業(yè) AR 中最關(guān)鍵的?部分,?東科技對?業(yè)領(lǐng)域的光學(xué)需求進(jìn)?了深?調(diào)研, 并通過模組的研發(fā)和定制化?產(chǎn),提供了場景適應(yīng)度很?的 AR 眼鏡。
與C端市場的內(nèi)卷不同,谷東科技近年來取得了不錯的發(fā)展表現(xiàn)。據(jù)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(dá)數(shù)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(nèi)鋰電、光伏、核電等新能源市場取得了進(jìn)一步合作,而在航空市場則中標(biāo)了商飛等項(xiàng)目。從工業(yè)、物流、通信、安防到航空,谷東科技服務(wù)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(jī)場等知名企業(yè)達(dá)成了合作。“這證明了我們在整個航空業(yè)能夠給飛機(jī)的運(yùn)營方和制造商同時提供產(chǎn)業(yè)鏈價值。從飛機(jī)的制造、出廠培訓(xùn)、工人培訓(xùn)、運(yùn)營售后再到例行健康檢查,我們在整個產(chǎn)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(diǎn)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(wù)它的鏈條,推動它用AR進(jìn)行數(shù)字化變革,最后才會讓整個產(chǎn)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(jìn)行類比,但崔海濤認(rèn)為這兩者存在著本質(zhì)的區(qū)別。“對于B端的AR產(chǎn)品,你不要把它當(dāng)成C端的眼鏡。我認(rèn)為更好的思路是應(yīng)該把它當(dāng)成螺絲刀、扳手一樣的工具,而我們的客戶也是把它當(dāng)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(shí)沒有任何關(guān)系。”
當(dāng)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(chǎn)品應(yīng)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(xiàn)場展示的光機(jī)模組中我們便不難發(fā)現(xiàn)企業(yè)正在準(zhǔn)備進(jìn)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(dǎo)外,現(xiàn)場還展示了Micro-OLED+陣列光波導(dǎo)的光學(xué)方案以及一款出瞳距離達(dá)40mm的單目波導(dǎo)模組M2030Q。
一般認(rèn)為,Micro-OLED亮度偏弱,而陣列光波導(dǎo)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(xué)器件進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化并且優(yōu)化光路結(jié)構(gòu),最終使得其展示的M3045 Micro-OLED+陣列光波導(dǎo)模組光效能達(dá)到16%、最終入眼亮度達(dá)到800尼特。此外,它的分辨率為1952×1232,F(xiàn)oV達(dá)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(shí)能夠有效緩解單目類產(chǎn)品的用眼疲勞,這是根據(jù)多名企業(yè)客戶的反饋加以改進(jìn)的結(jié)果。陀螺君在現(xiàn)場體驗(yàn)了同樣配備單目長出瞳距離光學(xué)方案的整機(jī)C2000S,在觀看體驗(yàn)方面,確實(shí)要比某些單目類AR眼鏡產(chǎn)品更符合人的用眼習(xí)慣。當(dāng)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(chǎn)品。其中一款采用頭帶+后置電池設(shè)計(jì),主打觀影以及投屏。而另外一款進(jìn)階產(chǎn)品采用Micro-OLED+Birdbath光學(xué),外觀類似于HoloLens 2,具備SLAM、手勢、語音交互等能力。陀螺君在現(xiàn)場也體驗(yàn)了這兩款產(chǎn)品原型,目前產(chǎn)品在軟件方面還有待優(yōu)化,期待后續(xù)的表現(xiàn)。
圖源:VR陀螺
對話的最后,崔海濤告訴陀螺君,“下游我們有產(chǎn)品和軟件,上游我們有材料和數(shù)據(jù)。我覺得谷東科技的路越走越寬,未來能提供給客戶的產(chǎn)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(jī)硬件再到交付服務(wù)的核心能力,而團(tuán)隊(duì)在光學(xué)以及空間計(jì)算的深耕也將很快迎來收獲的果實(shí)。據(jù)了解,目前其團(tuán)隊(duì)正在對接某一海外大廠,未來將有望提供波導(dǎo)片甚至底層的材料。
可以預(yù)見,谷東科技也將在AR光學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮著更為重要的角色。
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