2021年8月18日，杭州光粒科技（以下簡稱：光粒）發(fā)布了國內首款全息樹脂光波導——Holoresin，標志著AR眼鏡向著輕量化的目標又邁出了堅實的一步。
根據官方介紹，光粒成立于2017年2月，是一家致力于打造AR互聯(lián)網消費級入口的企業(yè)，其創(chuàng)始團隊來自浙江大學、康奈爾大學和特拉華大學等國內外一流學府，目前研發(fā)團隊囊括了一批80後、90後國際國內相關領域的頂級學者和專家。
▲圖源：光粒
據了解，光粒自主建立了全球領先的多功能微納加工中心和衍射波導技術中心，掌握全息體光波導的全鏈技術，包括設計、制造、材料等所有環(huán)節(jié)，擁有中國和國際專利170余項。其近期重點攻占了全息樹脂光波導的關鍵技術與量産環(huán)節(jié)，領先實現(xiàn)技術突破，成爲目前全球市場唯二能夠生産該材質光波導國產產品的企業(yè)。
全息樹脂光波導Holoresin
相比AR眼鏡中另外兩種常見的光學方案——自由曲面與棱鏡方案，光波導擁有著輕薄和外界光線高穿透性兩大優(yōu)勢，被認爲是注重佩戴體驗與外觀設計的消費級AR眼鏡未來必選的光學方案。
▲外表浮雕光柵波導量産流程，圖源：網絡
根據光線進出光波導的耦合結構，光波導總體上可以分爲幾何光波導與衍射光波導，其中後者根據制造技術可以進一步細分爲外表浮雕光柵波導(SRG Waveguide)和全息體光柵波導（VHG Waveguide）。幾何光波導（或陣列光波導）與外表浮雕光柵波導技術較為成熟，但設計壁壘、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。
▲全息體光波導制備過程，圖源：網絡
對比外表浮雕光柵波導，全息體光柵波導通過雙光束激光全息曝光的方法，直接在微米級光聚合物薄膜內干涉形成納米級的光柵結構，因此在工藝上來說更加高效，成本較其他光波導技術也具有明顯優(yōu)勢，但技術成熟度上不如幾何光波導與外表浮雕光柵波導。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的研發(fā)與量產。
▲Holoresin在室內（上）和室外（下）的顯示結果
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，透光率超過90%，視場角達成25°，不僅成本遠低于玻璃基底的光波導，同時還克服了玻璃光波導因為易碎而必須分外添加保護鏡片帶來的分外重量與體積，能夠勝任更加輕薄的AR眼鏡設計，廣泛適用于包括戶外、運動、軍事等高速移動場景在內的各種使用環(huán)境，極具性價比。目前Holoresin支持單色顯示，彩色版本Holoresin差不多進入測試時期，預計將于明年發(fā)布。
從技術到量産，光粒的突破之路
全息體光波導對于材質的穩(wěn)定性及質量要求極高，需要具備高度平行且?guī)缀跬昝赖牟▽獗。光波導的光學原理決定了光線進入光波導後要經曆很多次全內反照，波導外表的任何一點瑕疵都也許會對成像質量帶來指數(shù)級的影響，因此，相比玻璃基底相對成熟的加工工藝，樹脂基底的光波導一直基本上技術主峰上難以采擷的明珠。
▲圖源：光粒
正因為如此，設計一款成熟可量產的全息樹脂光波導，不僅需要企業(yè)解決材料研發(fā)、光柵設計算法開發(fā)、光學模擬軟件開發(fā)，還需要企業(yè)能夠對全息材料量產工藝、良品率等多方面的問題有足夠的把控。以光學軟件為例，目前市面上的主流光學軟件例如Code V、Zemax等，能夠對幾何光學進行很好的模擬，但是關于全息體光波導無法進行有效的模擬，需要研發(fā)企業(yè)自行編寫相應的光學追蹤順序，完整模擬波導的特征。
光粒重點攻占了能實現(xiàn)寬波長、大角度光柵衍射的全息材料，實現(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量產的基礎；同時依據其成功研發(fā)的全息材料定制開發(fā)了對應的寬波長、大角度全息衍射光柵設計算法與光學模擬軟件，同時還自主研發(fā)了全息膜自動化生產設備，實現(xiàn)了衍射光柵的自動化生產，保障了產品的產量與良品率。
▲圖源：光粒
根據杭州光？萍脊嫉男畔，目前Holoresin的年産量已經可以達到10萬片以上，同時良品率高達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，鋪平AR消費市場普及路
相比VR一體機在消費市場掀起的熱潮，AR眼鏡目前在消費市場的普及依然有諸多障礙需要克服。
第一是價格問題，AR眼鏡動輒數(shù)千元甚至上萬元的售價，足以令非發(fā)燒用戶望而卻步，但VR一體機的售價已經下探到2000元人民幣左右的價位，同意程度相比就要高很多；
其次是內容生態(tài)，目前AR眼鏡尚未面向消費市場建立起完整的內容生態(tài)，相比VR平臺層出不同的遊戲和影視內容，目前消費者能夠體驗的AR內容依然屈指可數(shù)；
最後是國產產品設計，消費者對于AR眼鏡外觀設計期望較高，市面上現(xiàn)有的AR眼鏡依然較爲笨重，並不適合消費者對于“眼鏡”一詞的認知。
光機（Light Engine）與光學器件是AR眼鏡的技術核心之一，也占據了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眼鏡笨重體驗的光波導出現(xiàn)，無疑推動了AR眼鏡的不斷前進，拉近了AR眼鏡與消費者之間的距離。只是如此一款新品究竟表現(xiàn)如何，仍然需要市場的檢驗。
▲GUANGLI Lightin系列AR眼鏡
光粒吐露，其過去自主設計生產的GUANGLI Lightin系列AR眼鏡差不多落地倉儲物流、軍警安防、工業(yè)生產等應用場景，隨著Holoresin全息樹脂光波導產品的推出，光粒也將同步更新旗下產品線，于9月推出新款采用Holoresin的AR眼鏡新品，屆時，大伙兒將可以真正體驗到全息樹脂光波導帶來的全新體驗。
“In light we trust堅信光明”，是光粒團隊稟承的信念，Holoresin的產生，是光粒對光學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)，通過技術創(chuàng)新推動AR/VR產業(yè)的發(fā)展，讓AR/VR產品能更快的走進千家萬戶。
