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2019年AR光波导最新技术动态

来源:雅可囍作者:yk bobo网址:http://m.yakecci.com
文章附图

2019 5 14 日,美国硅谷AR 设备波导技术公司 DigiLens 宣布,公司已经完成了 5000 万美元的 C 轮投资;本轮投资由AR 手机游戏开发商Niantic、德国大陆集团、索尼创新基金、三星创投,以及环宇显示公司旗下的 UDCVentures 和三菱旗下的投资部门 Diamond EdgeVentures 领投。


加上昨天宣布的 5000 万美元 C 轮融资,目前, DigiLens 的融资总额已超 1 亿美元:

20171月(2200万美元),20185月(2500万美元),201812月(未公布数字)


DigiLens 首席执行官 Chris Pickett 表示,新融资的资金将会用于研发显示屏,从而加快 DigiLens 向汽车、企业、航空电子、军事应用等领域迈进的步伐。

Chris Pickett 还补充说:本次的合作伙伴关系形成了一个生态系统,使我们的技术能够以不同的形式进入不同的领域。


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改进后的波导技术有利于降低成本

DigiLens 的主打产品是波导显示器,其工作原理基于复杂的波导显示技术,即利用蚀刻结构的透镜来捕捉并衍射投映到显示器上的光波,然后通过光学元件将光波反射回眼睛。而 DigiLens 一直致力于改进这项技术,从而生产出更轻薄、更透明、更精密的 AR 显示屏


今年 1 月,DigiLens 对外发布了 Cristal AR 眼镜,这款设备可以通过 USB-C 与智能手机、笔记本电脑或台式电脑相连;通过将智能眼镜与功能强大的移动设备捆绑在一起,DigiLens 将开发 AR 应用程序难度大大降低。


这款 AR 眼镜还采用了两层波导实现全彩色,虽然视野比之前的设备狭窄一点,但材料成本却比以前低很多。DigiLens 甚至预测,智能眼镜的售价将来会低于 500 美元,比市场上的 Magic Leap one 或微软 HoloLens 要便宜 5 10 倍。Pickett 还在一份声明中表示,相比起其他厂家的产品,DigiLens 波导产品的价格对消费者更友好。


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与此同时,DigiLens 还为汽车厂商设计了一种显示屏,显示屏可发射长约 0.5 米、宽约 320 毫米的全息波导,这种波导非常实用,不仅能够安装在汽车挡风玻璃上,还可以放在仪表盘下面;这种显示屏还可以生成彩色箭头,提示司机下一个转弯的位置,这样他们不用低头看手机里的导航了。UDC Ventures 和三星创投等公司对我们进行了投资,这就代表着他们认可DigiLens 是波导技术的领跑者,也是唯一能够通过专有光聚合物、设计软件和创新制造工艺来生产消费者能接受的波导技术产品。


DigiLens 欲建立强大的合作关系网络

DigiLens 没有制造和销售 AR 设备的想法。相反,它打算将自己的技术授权给合作伙伴。目前,它正在为几个未公开的客户制造用于透明 AR 显示屏的纳米材料


而在另一方面,DigiLens 的竞争对手也不甘示弱,其中WaveOptics在去年 12 月完成了 2600 万美元的融资,并着手准备推出低成本的 AR 硬件产品;Magic Leap 和微软正在为他们最新的 AR 产品设计自己的波导显示器;由苹果收购的Akonia Holographics 也在朝着这一方向前进。


DigiLens CEO Chris Pickett 对自己的技术和产品十分自信,他表示,融入了 DigiLens 技术的产品可以超越市场上大多数其他产品。而且,2019 年晚些时候和 2020 年都会相继有更多新产品亮相;到 2022 年,汽车厂商还会发布装载有 AR 平视显示器的新型车辆。


作为本次投资的一部分,环宇显示公司 CEO 公司 Steven V. Abramson 将成为董事会顾问,为产品开发和建立 OEM 关系提供战略指导;他表示:我们很高兴能与 DigiLens 合作,因为他们专注于研发专利全息波导显示器,这将赋能高速市场增长。而且,DigiLens 的业务与我们自己的业务类似,所以,我们希望通过共同努力,为多个行业带来一流的解决方案,并在增强和虚拟现实显示领域中的 OLED 技术上进行合作。

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另外,DigiLens 正在和三菱集团共同开发一种用于“高折射”波导显示器的塑料材料,预计这种材料会更轻、更便宜,而且更耐磨损。


除了本次融资的投资方,DigiLens 也和其他公司进行了合作,比如,台湾波导制造商 Young Optics(扬明光学)、ODM 厂商 Malata(万利达)、以及韩国显示器厂商 SekonnixAWE 2018上短暂的展示了这款参考设计。同时其表示,当前AR眼镜参考设计视场角基本在50度左右,而DigiLens的目标是打造80-90度视场角的AR眼镜,其将采用多波导光栅技术来实现。


在此之前,DigiLens还计划推出150度视场角的光波导模组,并且其通过简单的遮挡,还可以实现VR显示模式。


诺基亚,微软和Magic Leap的显示器,都是采用surface relief形光栅来进行双轴出射光瞳扩展波导光学。出射光瞳扩张(EPE)结构既可以保证比较大的Eyebox(透视的区域)的空间,也可以提供更大的FOV,这对于透视式的AR是非常重要的。


浮雕光栅(SRG)波导的表面是由纳米尺度衍射的光学结构蚀刻而成。比较不一样的是Magic Leap,用的是纳米压印技术,不是蚀刻而是压印在浮雕结构表面。


Magic Leap在去年7月偷偷地兼并了一家新兴的,叫做Molecular Imprints的纳米压印公司。浮雕光栅的效率极低,原因在于图像进入波导后被衍射成多条(路径),因此只有大约30%的图像亮度会沿着正确的光路进入到AR眼镜的eyebox。这种衍射效率极低,直接导致更高的能源消耗和其他并发症。因此设计师只能减少不需要的光阶,于是相应地就限制了视场角,这也就是为什么微软的HoloLens只有30°FOV(视角)且电池寿命很短的原因


给你用造飞机的技术

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相反,DigLens开发了一款新的波导衍射光学平台技术,这项技术采用了专门的光聚合物材料液晶这种光聚合物材料是被全息曝光,然后形成可切换的布拉克光栅(SBG

这种类型的光栅结构与SRG是截然不同的,它拥有可以电切换的volumebragg grating。这与SBG最大的区别在于SBG衍射所有的图像并且只有一个路径


利用这种优势人们可以将布拉克光栅做得非常薄,从而使每个光波导层的FOV达到50°。与此同时,因为更高的光效率AR的显示效果也会更亮并且电池寿命更长布拉克光栅波导是通过镀一层超级薄膜(微米)的材料到镜片底层,然后使用专门的激光扫描仪的主机全息复制出射光瞳扩张(EPE)结构


此外,通过叠加重波导层可以达到更广的FOV,每一层都可以一个提供50° FOV的区块DigLens已经通过这项技术为航空电子和通讯产品的行业领先者Rockwell Collins制造了飞行器的抬头显示器,并且已经通过了飞行测试。独立的测试证实了这方案可以达到100%光效率,即这种技术可以带来更亮的显示效果。


其他竞争对手主要聚焦于消费市场及企业级市场,DigiLens与合作伙伴Rockwell Collins主攻商用的航空显示器市场。


目前被用于巴西航空莱格赛450&550的喷气机上,因此他们的成果很少被一般消费类的科技媒体关注。一直到他们和宝马开始合作的时候,突然受到了媒体的关注。

采用了DigiLens的宝马智能摩托头盔,预计在今年年初就能正式出货。


100°FOV不是梦

Waldern认为交通是波导光学技术最可靠的应用场景——从航天电子到汽车,再到摩托车,未来还有可能扩展到自行车领域。不过走得太快容易扯到蛋。DigiLens目前还是准备专注在最接近变现的领域。

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DigiLens目前单层的波导AR显示器每只眼睛已经可以达到40° FOV他们预计今年底的时候可以实现50°可视角若是在每只眼睛上复用两层在将来的某天将能达到100°FOV,如果DigiLens保持这样的进步趋势,随着他们不断得优化他们的laminated FOV extending工艺,实现完全的双眼视角不会太远。


Waldern认为表面浮雕波导无法实现体积型布拉格光栅的FOV视角和成本优势。两者都是因为表面浮雕受限于物理原理,并且高精度蚀刻制造技术可能是非常昂贵的——成本类似于制造两个眼镜的尺寸的硅芯片。


没有人一夜之间就可以制造出显示器,这需要花费大量的时间,如过你有一块面板和一个Beam splitter,那这很简单。或者你用个大的镜片去加一个手机,那也很简单。但光波导显示技术很困难,因为开始和结束都跟光学相关,这在穿戴式的领域绝对是一项挑战。