文/VR陀螺 來福

2021已經(jīng)過去了大半，與此前VR陀螺在FBEC大會上各行業(yè)嘉賓預測的類似，上半年VR主流發(fā)展目標明確指向消費級，包括HTC VIVE、Pico等在內(nèi)的頭部廠商著手組建內(nèi)容生態(tài)，市場表現(xiàn)上，根據(jù) VR 陀螺數(shù)據(jù)顯示，SteamVR 的會話數(shù)量達到 1.04 億次，平均每場會話時長達到 30 分鐘。

而AR方面節(jié)奏比較穩(wěn)定，諸如影創(chuàng)科技、影目科技、愛普生等廠商相繼推出新升級版的AR眼鏡，但在技術和生態(tài)的進展上，對比VR略顯緩慢。擺在AR技術發(fā)展面前，仍舊是一個公認的問題：光學方案。光學方案可以說是AR發(fā)展的“根”，它直接影響到AR眼鏡的重量、大小、顯示效果乃至定價等多個方面。

目前AR的光波導方案主要是幾何光波導和衍射光波導，其中衍射光波導被視為當前最適合消費級市場的解決方案，包括Magic Leap One、Rokid Vision以及HoloLens一代等都采用的是衍射光波導方案。而衍射光波導方案光柵類型又分為表面浮雕光柵和全息體光柵，前者因為微軟等實力廠家的參與更靠近量產(chǎn)，而后者因為材料、生產(chǎn)等多種障礙并沒有成為主流。

1 波導方案原理圖（圖源：網(wǎng)絡）

2 二維光柵波導原理圖（圖源：網(wǎng)絡）

雖然，目前國內(nèi)在研究全息體光柵技術的AR廠商并不多，但根據(jù)VR陀螺了解，近期有國產(chǎn)AR廠商光粒科技發(fā)布了全新的基于樹脂基底的全息體光柵技術方案——“全息樹脂光波導”，并導入了量產(chǎn)，該系列命名為Holoresin™。就這套全新的光學方案，VR陀螺與光?？萍紕?chuàng)始人及CEO張卓鵬展開討論，他也為我們帶來了全息樹脂光波導技術的全面解讀。

 全息樹脂光波導：

 樹脂基底、樹脂鍍膜的光波導元件

衍射光波導之所以成為AR光學研究的熱門方向，還是來源于其技術優(yōu)勢。相比于幾何光波導生產(chǎn)時需要粘合等工藝，使用玻璃基底及鍍膜技術的衍射光波導更符合硬件產(chǎn)品對量產(chǎn)的需求。

簡單來講，衍射光波導技術中，不管是表面浮雕光柵還是全息體光柵，都采用玻璃基底+鍍膜+在鍍膜上加工出光柵的形式。

 圖源：網(wǎng)絡

基于這個理解，我們可以把“全息樹脂光波導”拆分成兩部分，也就是全息體光柵光波導方案+樹脂基底材料+光敏樹脂材料。

先看全息體光柵光波導方案，其光學原理就是衍射光波導。如果說幾何光波導是光通過立體鏡面陣列、棱鏡再進入人眼的過程。那么在衍射光波導里，立體的鏡面陣列、棱鏡等就被幾乎平面化的“衍射光柵”所取代。再簡單點的比喻，幾何光波導中的光，就像人在實際生活里走迷宮，而衍射光波導就像人在玩電腦迷宮游戲，這是從立體到平面的過程。

衍射光波導中，表面浮雕光柵可以理解為通過納米壓印的技術在附著在薄膜層上“壓”出所需要的痕跡。而全息體光柵則是通過使用激光激發(fā)的干涉圖案，曝光附著在基底上的光敏材料上。

結(jié)合前面提到使用衍射光波導技術的器件結(jié)構(gòu)（基底+鍍膜+在鍍膜上加工出光柵），和剛才所說的衍射光波導兩種方案的技術原理（納米壓印和全息曝光），我們可以進一步對“全息樹脂光波導”有所了解。

所謂“全息樹脂光波導”就是在樹脂基底、光敏樹脂鍍膜器件上使用全息曝光體光柵技術制作的AR光學顯示元件。

關于全息樹脂光波導的優(yōu)勢，光粒科技創(chuàng)始人及CEO張卓鵬表示：“首先是光學的效能比較高，其次，表面浮雕光柵用的是晶圓玻璃基底，還要配合納米壓印技術，對材質(zhì)和技術的要求都很高。而全息樹脂光波導對材質(zhì)的要求就沒那么高，不管是涂層還是基底，都使用樹脂。”

圖源：光粒

“相對于原先的玻璃材料，換成樹脂好處就顯而易見了。一是重量更輕，二也更耐摔耐撞。”

此外，張卓鵬也提到，樹脂的基于“耐摔耐撞”特性的另一個優(yōu)勢，壽命長。一方面體現(xiàn)在使用壽命長、不易腐蝕上，而另一方面則是由全息體光柵技術帶來的。張卓鵬解釋說：“納米壓印表面有高高低低的紋路，如果紋路的縫隙被水分或鹽分填滿，可能會失去原有的效能。”

“全息樹脂光波導，表面是平整的，而且有嚴格的防水封裝。所以，即便有水分或鹽分，內(nèi)部的光柵結(jié)構(gòu)也不會受到影響。”

但樹脂材料相比于晶圓玻璃材料也有相關的限制條件，樹脂的表面光潔度和基礎折射率都不如后者。對此，張卓鵬表示，樹脂材料作為眼鏡片已經(jīng)有將近20年了，生產(chǎn)經(jīng)驗是非常豐富的，有足夠符合AR使用標準的樹脂材料，而基礎折射率的問題，已經(jīng)通過提高加工工藝得到了解決。

 90%以上的良品率

 是工藝和成本兩手抓的結(jié)果

通過以上內(nèi)容，我們大致了解了什么是全息樹脂光波導。不要小看從玻璃基底和其他材料的光敏涂層到全樹脂材料的進步，這其中除了大量的科學實驗外，還有更多的是投入大量時間、精力和資源的生產(chǎn)“實驗”。而根據(jù)張卓鵬的說法，光粒科技的全息樹脂光波導元件已經(jīng)能夠量產(chǎn)，并且通過既定的量產(chǎn)工藝提升方案還可以將良率提高到95%甚至更高。

從市場的角度看，量產(chǎn)意味著離消費級市場只有一步之遙。VR陀螺的讀者，無論是否涉及硬件生產(chǎn)，多多少少知道“量產(chǎn)”對企業(yè)意味著什么。在此前的文章中，我們多次談到，量產(chǎn)背后是由昂貴機器搭建的生產(chǎn)線、配合度良好的材料及零部件供應商、足夠的資金和場地保管材料所構(gòu)成的。而最關鍵的是，產(chǎn)品有了企業(yè)能夠接受的良品率。

那么“量產(chǎn)”在全息樹脂光波導這一項新技術上，又意味著什么呢？

一方面是制作工藝上，全息體光柵的難度更高。

張卓鵬解釋說：“目前來看全息體光柵的全自動曝光設備需要企業(yè)自己設計，這一點與表面浮雕光柵不同。表面浮雕光柵所需要的納米壓印機器是可以直接從供應商采購，而全息體光柵所需要的全息曝光設備需要團隊自行研發(fā)，所以難度相對更高一些。”

圖源：光粒

同時張卓鵬還特別提到，由于光?？萍妓邪l(fā)的Holoresin™系列全息樹脂光波導技術目標群體涉及各個領域，包括運動健身等等，所以在封裝上的生產(chǎn)要求更加嚴格。

另一方面是生產(chǎn)成本上，全息體光柵本身的造價高，但光?？萍疾捎昧藰渲@一“物美價廉”的材料，反而中和了技術成本的價格。

根據(jù)張卓鵬的介紹，全息體光柵雖然可能前期造價高，但相對于幾何光波導中的其他方案及表面浮雕光柵方案來說，全息體光柵的產(chǎn)能要高很多。

“表面浮雕光柵是需要納米壓印接觸鍍膜、壓印、定型再取出，單片制造速度慢。而全息體光柵是非接觸式的，只需要曝光時間就可以完成，單次曝光時間在1秒以下。”

圖源：網(wǎng)絡

“普通消費級電子產(chǎn)品用到的電子元器件價格很低，需求量也很大，所以整體價格就不高。但對于AR來說，特別是AR的光學顯示元件的基礎價格就很高。我們作為AR廠商，其實就想做好分內(nèi)的事情，把光學顯示這塊的成本降下來，讓AR眼鏡整體的價格不要太高。”張卓鵬說。

此外，張卓鵬在采訪中向VR陀螺透露，目前Holoresin™系列全息樹脂光波導產(chǎn)品能夠達到90%以上的良率，后續(xù)很快能提升到95%，這也已經(jīng)滿足了光?？萍紝λ囊?。

整體來說，光?？萍嫉娜渲獠▽Ъ夹g是從技術、成本和生產(chǎn)三個方面，同時突破目前AR光學所遇到的困境，走出了自己不一樣的路。但，就像光粒科技一直追求的那樣，無論現(xiàn)階段的產(chǎn)品是面向B端還是C端，新技術總是要走入消費級，才能擁有更大的市場。那么現(xiàn)在全息樹脂光波導距離消費級市場還有多遠？

 瞄準消費級細分領域

 AR消費級落地僅需2-3年

前文提到，光?？萍家恢币詠淼哪繕硕际敲闇氏M級市場。官網(wǎng)放著 “讓智能眼鏡成為人類的新器官”標語的光粒科技，在如何將全息樹脂光波導技術真正投放進入消費級市場也很有心得。

張卓鵬提到Holoresin™系列全息樹脂光波導技術下一步發(fā)展計劃時，談到了兩個方向，其一是進一步擴大產(chǎn)能，其二是瞄準不同的方向。

“關于未來的計劃，一方面進一步擴大我們整個產(chǎn)線的一個產(chǎn)能，為即將到來的智能眼鏡的流行做好準備。”

“另一方面，我們自己的產(chǎn)品要瞄準不同的消費級的方向，比如普通場景、普通人使用的通用型的消費級產(chǎn)品。還有一些特定場景的消費者，特別是在運動科技健康這種場景上，我們會陸續(xù)分別發(fā)力。”

張卓鵬介紹到，目前他們開發(fā)的使用Holoresin™系列全息樹脂光波導技術的AR眼鏡重量不超過80g，F(xiàn)OV在最大達45°，800-1200尼特的亮度，對標HoloLens的性能的同時擁有全天候續(xù)航能力。

他也坦言，目標雖然很明確，但是也確實會遇到一些困難，這也是整個AR產(chǎn)業(yè)在未來要步入消費級面臨的問題。比如，目前還在等待其他部位電子元器件的升級、等待更好的AR生態(tài)形成等等。

圖源：光粒

“比如我們還是要等待更小的光機的量產(chǎn)。現(xiàn)在更小的光機它可能是有一些樣品，它的量產(chǎn)可能還需要18個月左右，我們預計到明年年底應該是可以有初步的產(chǎn)品面世。”

“此外，AR的生態(tài)內(nèi)容的建設還是需要一定時間的。如果說，AR眼鏡不強調(diào)專注AR的內(nèi)容，而去強調(diào)它是一款智能眼鏡，那么支持它的計算機生態(tài)下的內(nèi)容已經(jīng)足夠了。但要需要專屬AR的內(nèi)容，確實還需要一段時間構(gòu)建生態(tài)。”

這也是在采訪中，張卓鵬對AR產(chǎn)業(yè)發(fā)展比較不一樣的觀點，他認為AR并不像很多人認為的需要5-10年才能進入消費級，可能未來2-3年就能夠?qū)崿F(xiàn)。

“大家把這個事情想得比較漫長，不是說沒有道理。很多人在提出5-10年這個假設時，想的大而全，比如說AR眼鏡一定要達到多少體積以下，消費級生態(tài)是不是已經(jīng)建立起來了等等。這些問題放在一起看，確實需要相當長的時間。但是光從一款‘智能眼鏡’流行這個角度來看應該不會特別遙遠。”

目前Holoresin™支持單色顯示，彩色版本Holoresin™已經(jīng)進入測試階段，預計將于明年發(fā)布。