Roblox上市首股暴漲42%，估值超600億美元，成功摘得“元宇宙第一股”美譽(yù)。以此為導(dǎo)火索，Metaverse概念迅速火遍大江南北。前有Facebook改名Meta，后有微軟、字節(jié)跳動(dòng)等大廠高調(diào)入局，一時(shí)間企業(yè)、資本、媒體沸騰。
然而，一片歡聲笑語(yǔ)中，也有不少質(zhì)疑的聲音。手機(jī)巨頭蘋(píng)果明確表示不看好元宇宙；特斯拉、Space X創(chuàng)始人馬斯克則稱(chēng)，元宇宙更像是熱門(mén)營(yíng)銷(xiāo)術(shù)語(yǔ)，沒(méi)人會(huì)愿意整天在臉上綁塊屏幕。
對(duì)于深耕產(chǎn)業(yè)8年的靈犀微光創(chuàng)始人&CEO鄭昱來(lái)說(shuō)，爆火的元宇宙為AR帶來(lái)一絲暖風(fēng)。但身為一名AR上游產(chǎn)業(yè)從業(yè)者，他對(duì)于元宇宙有著自己的理解。
體全息波導(dǎo)光柵：公認(rèn)的元宇宙終端未來(lái)
一千個(gè)人眼中，就有一千個(gè)元宇宙。世界上沒(méi)有稱(chēng)為“元宇宙”的單一技術(shù)，元宇宙是現(xiàn)有各種技術(shù)的組合和升級(jí)。
——中央紀(jì)委國(guó)家監(jiān)委
“如今互聯(lián)網(wǎng)更像是扁平化的元宇宙，而眾人討論的，是指其帶來(lái)的沉浸式的，全真的體驗(yàn)?zāi)Ｊ健础谌S’的呈現(xiàn)和交互。而這種元宇宙前提，是下一代人機(jī)交互終端的普及，即VR、AR?！?/strong>
相較主打室內(nèi)體驗(yàn)的VR而言，AR則更像是手機(jī)對(duì)應(yīng)的互聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景，為便攜式元宇宙和真正意義上普及化的虛實(shí)融合提供入口。如《頭號(hào)玩家》般的終極元宇宙，顯然還要更長(zhǎng)時(shí)間沉淀，但元宇宙入口終端發(fā)展已是迫在眉睫。
在鄭昱看來(lái)，陣列光波導(dǎo)顯示方案為3年內(nèi)AR設(shè)備及前期生態(tài)的發(fā)展鋪平道路；而未來(lái)3-5年內(nèi)，體全息波導(dǎo)光柵技術(shù)將會(huì)逐漸取代前者成為準(zhǔn)入級(jí)元宇宙終端的必備技術(shù)之一。
為什么這么說(shuō)呢？這是因?yàn)樵谀壳癆R產(chǎn)業(yè)熱門(mén)的三類(lèi)AR光學(xué)技術(shù)解決方案中（可以分成幾何陣列光波導(dǎo)、衍射光波導(dǎo)和體全息波導(dǎo)光柵），體全息波導(dǎo)光柵長(zhǎng)期來(lái)看最具發(fā)展優(yōu)勢(shì)。
三種方案橫向比較：
體全息波導(dǎo)光柵并不是一片普通玻璃，而實(shí)則是一個(gè)體積系統(tǒng)。體全息波導(dǎo)光柵允許設(shè)計(jì)自定義光源以什么形式，什么光強(qiáng)入射，這直接決定了光學(xué)系統(tǒng)的視場(chǎng)角、出瞳距、眼動(dòng)盒等關(guān)鍵性參數(shù)，此特性不光可以應(yīng)用在光波導(dǎo)鏡片，還可以用在HUD、VR光學(xué)等各個(gè)方面，擴(kuò)展性較強(qiáng)。
材料方面，體全息波導(dǎo)光柵技術(shù)通過(guò)使用光致聚合物或PDLC材料，通過(guò)雙光束激光全息曝光的方式，直接在微米級(jí)光聚合物材料內(nèi)干涉形成納米級(jí)的光柵結(jié)構(gòu)，工藝層面有望實(shí)現(xiàn)非人工自動(dòng)化大批量的生產(chǎn)。
基于上述，量產(chǎn)層面體全息波導(dǎo)光柵也可以繞開(kāi)納米壓印方案中制作母本的機(jī)器和模板制作的成本，在復(fù)用性和成本的降低上有明顯優(yōu)勢(shì)。盡管現(xiàn)階段技術(shù)成熟度未達(dá)標(biāo)準(zhǔn)，但隨著技術(shù)成熟度的提升實(shí)現(xiàn)良率提升。
相對(duì)于表面浮雕光柵，由于體全息本身的角度選擇性和波長(zhǎng)選擇性，不存在雙面成像（光眼）的情況，存在的色散情況也較于表面浮雕弱的多，通過(guò)光機(jī)和光柵的設(shè)計(jì)優(yōu)化能夠大幅度減弱。
總結(jié)來(lái)說(shuō)，光學(xué)原理、工藝、成本等問(wèn)題尚未解決，是現(xiàn)階段AR眼鏡設(shè)備無(wú)法走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)為人所用的本質(zhì)原因，而拋開(kāi)技術(shù)成熟的時(shí)間不說(shuō)，單用推演的方式判斷三套方案中體全息波導(dǎo)光柵技術(shù)將最有可能演化成最接近我們?cè)O(shè)想中AR眼鏡的終極形態(tài)。
“VR頭顯之于元宇宙就像個(gè)人電腦之于互聯(lián)網(wǎng)，AR眼鏡之于元宇宙更像是手機(jī)之于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)?！?/strong>鄭昱認(rèn)為，盡管長(zhǎng)路漫漫，但不可否認(rèn)輕薄型AR眼鏡的普及將是元宇宙走向千家萬(wàn)戶(hù)的重要標(biāo)志，而為低門(mén)檻元宇宙提供人人皆可用的AR眼鏡光學(xué)引擎，一直以來(lái)是靈犀微光的使命所在。
鄭昱：帶隊(duì)自研PDLC材料，突破國(guó)內(nèi)無(wú)商用體全息材料瓶頸
俗話說(shuō)理想很豐滿(mǎn)，現(xiàn)實(shí)很骨感。
盡管體全息波導(dǎo)光柵技術(shù)為我們描繪出一個(gè)最具可行性的元宇宙準(zhǔn)入級(jí)終端發(fā)展之路，但這并不意味著前路便是一帆風(fēng)順。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外VR/AR大廠都對(duì)體全息波導(dǎo)光柵技術(shù)進(jìn)行過(guò)調(diào)研和試制。
根據(jù)公開(kāi)信息、文獻(xiàn)、專(zhuān)利等，Digilens的Design v1、Sony的LMX-001都是已經(jīng)面世的體全息波導(dǎo)光柵AR眼鏡。其中，Digilens在體全息材料的研制領(lǐng)域成果豐碩，Sony在體全息光柵仿真、理論設(shè)計(jì)、優(yōu)化等方面處于領(lǐng)先地位，已經(jīng)完成自研軟件的開(kāi)發(fā)工作；蘋(píng)果公司則在收購(gòu)Akonia后也完成了在體全息波導(dǎo)光柵技術(shù)領(lǐng)域的布局。
相對(duì)而言，國(guó)內(nèi)體全息波導(dǎo)光柵技術(shù)的發(fā)展相對(duì)滯后?，F(xiàn)階段國(guó)內(nèi)體全息波導(dǎo)光柵鏡片的顯示效果不及衍射光波導(dǎo)，存在偏色較為嚴(yán)重，但這一問(wèn)題出現(xiàn)的原因并非無(wú)法解決。
圖：靈犀微光獨(dú)創(chuàng)PDLC聚合物分散液晶材料
鄭昱表示：“體全息波導(dǎo)光柵材料目前業(yè)內(nèi)用最多的是全息聚合物，由于其本身是一種軟性材料，在曝光或環(huán)境加工過(guò)程中難免會(huì)產(chǎn)生一些變化，這是不可控的。這種不可控因素會(huì)導(dǎo)致光譜的特性偏移、不同批次之間的特性偏移以及產(chǎn)品和設(shè)計(jì)方案之間的特性偏移?！?/p>
相較全息聚合物材料，由Digilens持有的銀鹽材料具備較高的穩(wěn)定性但均勻性較差。且與之相關(guān)的體全息波導(dǎo)光柵技術(shù)專(zhuān)利也被Digilens（公開(kāi)號(hào)：US20180232048A1，US10330777B2等）和Akonia（蘋(píng)果收購(gòu)）（公開(kāi)號(hào)：US10509153B2，US10317679B2等）牢牢把控。
“在現(xiàn)有核心技術(shù)能力都還處于工程樣機(jī)研發(fā)階段的當(dāng)下，需要在解決色散、均勻性等問(wèn)題并且完成小批量的單片三色體全息波導(dǎo)光柵制作之后，進(jìn)行NPI導(dǎo)入進(jìn)行量產(chǎn)，這個(gè)過(guò)程大概還需要兩年左右”，鄭昱分析道。
筆者了解到，靈犀微光自2014年便開(kāi)始了體全息波導(dǎo)光柵技術(shù)的研發(fā)工作，2020年10月，作為課題承擔(dān)單位，獲批：北京市科技計(jì)劃課題“體全息單片三色光柵波導(dǎo)AR光學(xué)器件研發(fā)”項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)。
期間，靈犀微光圍繞理論設(shè)計(jì)、體全息光柵波導(dǎo)制備、體全息材料研制、光機(jī)整體設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行研發(fā)，并且相繼取得突破性進(jìn)展：
圖：靈犀微光體全息光波導(dǎo)模組
1>理論仿真方面：使用Virtuallab商用軟件對(duì)體全息光柵的耦入角度，衍射效率，角度帶寬，進(jìn)行原理性初步仿真。
2>體全息光柵波導(dǎo)制備方面：實(shí)現(xiàn)紅藍(lán)單片，和紅綠單片波導(dǎo)片試制，完成了單片雙色波導(dǎo)拍攝和單片三色波導(dǎo)樣片的試制。
3>體全息材料研制方面：掌握聚合物分散液晶配置配方，進(jìn)行聚合物分散液晶相關(guān)合成設(shè)備搭建和聚合物分散液晶相關(guān)合成，已完成第一批材料的合成。
4>光機(jī)整體設(shè)計(jì)方面：完成單綠色體全息波導(dǎo)的光機(jī)整體設(shè)計(jì)，進(jìn)行了單綠色全息波導(dǎo)模組試制；完成全彩小口徑光機(jī)（投影光機(jī)部分）光學(xué)設(shè)計(jì)。
圖：靈犀微光單、雙色體全息波導(dǎo)成像實(shí)拍
“我們的定位是通過(guò)PDLC聚合物分散液晶材料的研制，解決均勻性較差和色散現(xiàn)象，并突破國(guó)內(nèi)無(wú)成熟可商用的體全息材料的瓶頸局面。這是一套跨學(xué)科、跨系統(tǒng)的浩大工程?！?/strong>
當(dāng)然，在體全息波導(dǎo)的探索之路上，行業(yè)還存在很多需要產(chǎn)業(yè)共同面對(duì)的問(wèn)題，要實(shí)現(xiàn)最終的量產(chǎn)，就必須通過(guò)仿真設(shè)計(jì)優(yōu)化光柵解決色散現(xiàn)象，提升衍射像均勻性，并實(shí)現(xiàn)自研體全息材料的標(biāo)準(zhǔn)制作。
正所謂長(zhǎng)路漫漫，但未來(lái)可期。
2023年量產(chǎn)，輕薄型AR眼鏡未來(lái)可期
體全息波導(dǎo)光柵技術(shù)的可期之處，在于隨著技術(shù)的不斷迭代成熟，產(chǎn)品化發(fā)展空間極大。
據(jù)悉，體全息光波導(dǎo)可以實(shí)現(xiàn)光機(jī)與鏡片之間近乎90度垂直的擺放；并且基于其衍射特型，可以自定義其耦入角度，以實(shí)現(xiàn)更多眼鏡形態(tài)的個(gè)性化設(shè)計(jì)；此外，它的透光度更強(qiáng)，這意味著AR沉浸感會(huì)更上一層樓。
體全息波導(dǎo)光柵技術(shù)的落地，將徹底打破AR設(shè)備笨重的固化思維。當(dāng)然，無(wú)論在眾人眼中體全息光波導(dǎo)鏡片多么完美，它距離理想狀態(tài)仍然需要3——5年的發(fā)展期限。而元宇宙的發(fā)展，從概念期到成熟或許更加漫長(zhǎng)。
圖：靈犀微光自研體全息光路
作為國(guó)內(nèi)首個(gè)實(shí)現(xiàn)陣列光波導(dǎo)技術(shù)穩(wěn)定工藝量產(chǎn)的廠商而言，鄭昱表示：“我們除了布局未來(lái)，為更美好的AR元宇宙終端打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；更要著眼實(shí)際，基于靈犀微光在陣列光波導(dǎo)模組近8年的研發(fā)、量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，即刻為產(chǎn)業(yè)提供人人皆可用的AR眼鏡新形態(tài)光學(xué)模組?！?/strong>
放眼AR的發(fā)展，Meta、蘋(píng)果、Snap等大廠正不遺余力得在內(nèi)容、生態(tài)層面先行發(fā)展，這是保障體全息波導(dǎo)光柵技術(shù)落地后真正為大眾所需的先決條件之一。硬件層，靈犀微光也正與國(guó)際一線大廠建立合作，共同推進(jìn)準(zhǔn)入級(jí)AR終端落地，為加速邁入低門(mén)檻元宇宙時(shí)代而努力。
鄭昱透露，目前靈犀微光體全息波導(dǎo)光柵技術(shù)的研發(fā)積累已經(jīng)完成，并同時(shí)完成了在無(wú)錫產(chǎn)線千平級(jí)的工房潔凈間搭建，首批體全息光波導(dǎo)鏡片將在2023年實(shí)現(xiàn)全線量產(chǎn)。
元宇宙概念令企業(yè)癡狂、令媒體熱捧、令資本涌動(dòng)。當(dāng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的齒輪飛速旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，靈犀微光早已為元宇宙準(zhǔn)入級(jí)終端的問(wèn)世打磨許久，期待一同推開(kāi)元宇宙的大門(mén)！
