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衍射光波导技术是开启AR眼镜市场的金钥匙

张麟 2021-05-21 08:00

AR眼镜的时代或许已经开启

还记得《Pokemon Go》这款游戏吗?这款游戏于2016年推出,即使因为市场原因很多中国玩家无法体验,但依旧不影响这款游戏当时在全球范围内的爆红。究其原因,一个好的IP固然重要,但更关键的是,这款游戏与AR技术的结合非常成功,直接让AR技术走进了大众视野,甚至直接推动了AR技术及设备的市场化进程。

如今AR或VR已被熟知,但从市场的角度来看,VR技术并没有向很多人早期预想的那样能够快速崛起,成为一种新的具有普及性的交互方式。相反,由于相关技术问题,迄今为止市面上依然没有一款真正令人满意的VR设备,沉重、眩晕、闷热以及极其有限的使用场景仍然没有得到很好地解决,这也直接导致了VR内容厂商的疲软。

然而由于AR技术的特性是虚拟与现实的融合,使得它更容易被大众所接受,应用范围不仅更广,同时也更贴近日常生活。从技术角度上来说,AR设备的集成度更高,体积更小,想要做到更强大的系统、更好的图像识别和处理能力以及更好的显示效果,相对来说也更容易。

至格科技AR眼镜效果图

2012年,谷歌推出了Google Glass,一时间引起了AR技术的商业化热潮,经过了近十年的发展,今天AR市场上不仅有国际大厂的身影,还有很多拥有核心技术的创业公司。北京至格科技有限公司(以下简称“至格科技”)创始人&CEO孟祥峰博士表示:“我们看到了AR技术的不断成熟,这会直接引起相关设备在未来从B端到C端的延伸,与此同时国内外的一些大厂也开始了相关产业的布局,这更加佐证了AR市场空间的增长。”

至格科技于2019年7月成立,是由清华大学精密仪器系孵化出的高新技术企业,而其布局的是被誉为“AR产业金钥匙”的AR衍射光波导产品。

衍射光波导本质是一种利用衍射光栅镜片实现图像近眼显示的技术,从技术路径上来说,在衍射光波导出现之前,市场上已经出现了基于自由曲面、几何光波导技术的近眼显示设备,且各技术的拥趸对于衍射光波导是否能成为现阶段最好的近眼显示技术,一直没有明确认同。但从市场环境上来看,微软、苹果、Facebook等大厂在布局近眼显示设备时,无一例外都包含了衍射光波导技术,这似乎已经石锤了该项技术的先进性和成长空间。

AR衍射光波导镜片

目前国内布局衍射光波导技术及镜片产品的企业并不多,原因在于衍射光波导的光栅镜片本身具有极高的技术门槛。衍射光学产品的设计是十分复杂的,需要基于严格的电磁场理论,对光栅系统进行仿真计算,同时还要对很多参数进行创新性的优化。

孟祥峰告诉创业邦:“对一个光栅镜片进行单目标优化就已经很复杂了,对整个系统参数进行优化则更加困难。如果你想设计一个衍射光波导镜片,显示一张图片,这是很简单的;但如果你的目标是一个可以商业化应用的、色彩均匀性良好的、具有较大的视场角和眼动范围的衍射光波导产品,是非常困难的。”

除了设计环节,生产环节同样具有挑战。如果做一个形象的比喻,衍射光栅镜片的生产就像是在制作饼干,首先需要有一个精准的饼干模具,然后用这个模具“压制”出饼干来。当然,在真正的衍射光栅镜片的生产中,这种“模具”和“压制”必须具有极复杂的结构和极高的精度。

由于衍射光栅镜片在具有周期性微纳米排列性质的同时具有多种特殊形状的微纳结构,因此在母版制作和纳米压印的过程中对相关工艺都有着极高的要求。孟祥峰说:“目前来说,AR衍射光栅的纳米压印工艺在相对成熟的半导体纳米压印技术体系中,几乎是最难的。”

至格科技第一代AR模组样机

在设计、生产都具有极高技术难度的情况下,一家企业最艰苦但同时也可能是最好的选择就是全部自己攻克。至格科技的运营模式类似于IDM,也就是“什么都做”。在设计方面,至格科技基于严格的光栅电磁场理论,通过自主研发光栅设计平台,实现了准确、快速的光栅设计。目前市面上的可用于衍射光栅设计的商业软件仍然有一定的自由度限制,且在计算速度方面并不令人满意,而至格科技自研的设计平台在计算自由度、计算复杂性及计算速度上均比一般的商用软件更加具有优势。

在母版制备方面,至格科技基于清华大学光栅与测量实验室二十余年的技术积累,掌握了完整、成熟的基于全息光刻和离子束刻蚀的光栅母版制备工艺。同时还拥有工艺终点在线检测、光栅杂散光控制等先进工艺技术,能够实现各种复杂槽形的光栅母版制备。

在纳米压印方面,最大的难点是在晶圆玻璃上同时压印出多个具有不同槽形的光栅结构,并且保证精度。至格科技的工艺技术可实现常规的直齿形光栅结构和特殊的斜齿形、三角形等光栅结构的压印,压印精度可达到纳米级。

孟祥峰告诉创业邦:“设计、母版制作、纳米压印并不是三个独立的过程,而是一个紧密联系的系统。有时你的设计、母版、压印都没有问题,但产品性能却没有达到要求,这就需要你回溯整个过程并做出相应的调整。而至格科技‘什么都做’的优势在此时会体现出来,我们不会受制于人,能够以最快的速度完成产品的迭代。”

至格科技AR眼镜设计图

目前至格科技的产品主要分为两类,一类是衍射光波导镜片,另一类是搭配了光机的AR显示模组,目前这两类产品均面向B端用户销售。据了解,至格科技在今年第三季度会推出第二代AR衍射光波导产品,显示性能进一步提升,同时成本进一步降低。

在应用领域上,至格科技正在积极参与客户的产品定义,其产品未来将应用于工业、安防、警务、教育等多种场景中,预计2021年整体营业额将达到数千万元级别。

人员方面,目前至格科技拥有员工数十人,其中大部分均为技术研发人员,同时至格科技也在积极扩建自身团队,以期到今年年底团队规模翻番。融资方面,至格科技于今年3月完成了数千万人民币A轮融资,本轮融资由中芯聚源领投,方广资本和清控银杏跟投,融资资金主要用于固定资产建设、团队扩充和持续的研发投入。


本文文章图片来源于至格科技,经授权使用。本文为创业邦原创,未经授权不得转载,否则创业邦将保留向其追究法律责任的权利。如需转载或有任何疑问,请联系editor@cyzone.cn。


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