2019是AR硬體衝刺年,「光粒科技」即將發布消費級AR光場眼鏡

2021-01-08 36kr

隨著顯示、通訊、晶片、算法等技術的演進,AR領域產品進展也愈發加快。Magic Leap於18年8月發布了Magic Leap One,並計劃在19年年中推出新一代產品;19年2月,微軟發布第二代HoloLens;明星分析師郭明錤預測,蘋果計劃在2019~2020年推出新一代的AR消費級終端。華為、阿里、Facebook等頭部公司也在積極研發或布局AR產品。

AR的價值潛力和豐富應用場景早已為人熟知,但AR產品卻遲遲未能在消費端落地普及,一個很重要的原因是硬體終端產品還不成熟,體積笨重、視場角小、易疲勞眩暈等問題使得消費端體驗太差。

光粒科技是一家聚焦消費級AR眼鏡市場的創業公司,採用了和Magic Leap類似的光場原理來解決視覺暈眩的固有問題,同時採用衍射光波導技術(Magic Leap、HoloLens亦採用類似技術),推動實現極致輕薄的目標。預計2019年底推出可量產的消費級AR眼鏡產品。

消費級AR眼鏡的組成模塊包括:顯示模塊、拍攝模塊、聲場模塊、眼球追蹤、SLAM模塊、電池和處理器、體感模塊等。其中顯示模塊是目前亟待突破、也是最核心的模塊

衍射波導二維擴瞳

光粒科技CEO張卓鵬博士告訴36氪,從終端用戶體驗來說,目前顯示模塊還有三個核心問題必須被解決

體積大、笨重,影響佩戴舒適度和美觀度。解決方案依賴於光學前端(Optical Combiner)的設計與實現。

易疲勞、眩暈,妨礙視覺的舒適度,特別是內容的長時間觀看。解決方案依賴於光場引擎(Light-field Engine)的設計與實現。

妨礙視覺的舒適度還有其它原因,包括視場角小、色偏嚴重等,則由光學前端和光場引擎共同配合,綜合提升視覺效果。

我們可以看到,光學前端Optical Combiner和光場引擎Light-field Engine是核心突破點,於是我們和張卓鵬博士進一步聊了下,這兩個核心點目前有哪些解決方案,存在什麼問題,以及光粒要如何突破。

光學Combiner,是指在眼球的正前方將AR虛擬圖像與現實世界光線相融合的光學器件,目的是實現「虛實融合」的視覺效果。

光學Combiner的解決方案主要包括:稜鏡、自由曲面離軸反射、Birdbath、光波導4大類,其中光波導方案兼具極致輕薄和大視場角的優勢,因而可能成為消費級AR眼鏡的最終方向。

光波導方案又可以進一步分為陣列光波導和衍射光波導兩類。其中,陣列光波導除非採用樹脂、塑料等模壓或注塑材料,否則最大問題在於光學冷加工工序多、工藝過於複雜,導致成本高、量產難、良品率低。衍射光波導的難點則在於微納光學設計和製造能力。

未來哪種方案最適合目前還未有統一定論,Lumus、靈犀、瓏璟、影創等公司走的是陣列光波導路線,Magic Leap、HoloLens、光粒、鯤遊等公司則走的是衍射光波導路線。當然也不絕對,有的公司2種方案都在研發。

張卓鵬告訴36氪,光粒選擇衍射光波導方案,除了極致輕薄的特點,衍射光柵的製造工藝也決定了其一旦進入量產,成本較低、良率較高。另外,從光學原理上來說,衍射方案也更容易配合後端光機實現光場的多景深。

另一項核心技術,光場引擎,主要是為了實現多景深顯示。景深是指虛擬圖像與人眼之間的距離。

目前世界上除了Magic Leap以外,絕大多數AR HMD產品僅能實現單一景深顯示,導致在虛實融合的場景下,人眼在近景實物和虛擬內容的物理景深之間不停切換,或者隨著AR內容的豐富,人眼不得不長時間聚焦在單一深度,這都極易造成包括視神經在內的視覺系統紊亂,眩暈是不可避免的,神經系統損傷是不可預知的,不太適合消費者長時間使用。

嚴格意義上的光場顯示基於全光函數(Plenoptic function),受制於計算量和器件工藝水平,業界公認這種方案非常難以實現小型化。鑑於人眼在深度識別上的精度有限,多景深光場顯示變得非常具有現實意義,其實現方式有多種,包括「2D圖像源+復用型光場器件」,3D圖像源,vergence驅動的掃描成像等等。光粒表示已攻克目前最接近量產落地和大規模推廣的方案(暫不便透露具體方案),並持續迭代。

張卓鵬告訴36氪,基於上述衍射光波導和「多景深」光場引擎的光學模組方案,光粒已經研發設計製造出了樣品,預計2019年底推出可量產的消費級AR眼鏡產品。

談及為何光粒具備這樣的能力,張卓鵬表示:

我們研發團隊主要來自於浙大光電等國內最優秀的一批光學/光電/材料專業背景的人才,以及國外頂尖的相關技術和工藝的權威專家。光粒的首席科學家李海峰教授是三維顯示領域的著名專家,光粒還有其他業內頂級的科學家加盟,包括發表過Nature等頂級期刊的新材料專家也是創始人的海外校友,還包括全息領域資深的大學教授等。另外,我們的算法、產品、系統團隊也都有豐富的電子終端量產經驗。

談及對AR行業的發展預期,張卓鵬表示:

現在大家普遍認為2020年後,AR行業會開始快速發展。推動力包括技術的成熟、蘋果等巨頭的入場、5G基礎設施的部署以及相關應用的扶持等。AR的發展依賴於硬體,反推一下時間,2019年應該是AR硬體布局的衝刺年了。2020年以後,硬體行業的格局基本也就初見端倪了。

光粒科技成立於2017年2月,曾獲線性資本、祥峰投資、常春藤資本投資。

作為光粒的投資方之一,祥峰投資執行合伙人夏志進先生表示:AR行業在過去的十年中經歷了高潮和低谷,而現在正迎來真正的機遇。一方面,AR相關的技術正在取得突破,從光學模組到顯示設備,從計算晶片到SLAM等軟體,都取得長足的進步,使得AR設備的體驗得到了極大的提升;另一方面,5G時代的到來,將會進一步簡化終端設備,豐富AR的應用場景,最終形成AR的可持續生態。光粒科技專注於AR行業的技術研發,解決了長久以來阻礙AR發展的技術瓶頸。

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