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【36氪】至格科技-打造卓越的AR光学显示和衍射光栅产品
发布日期 : 2021-04-08 09:13:46 点击数:
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编者按

随着5G时代的到来,带来了超宽带高速传输能力和低时延,为AR(增强现实技术)产业的发展扫清了数据传输方面的应用障碍,可以解决渲染能力不足、互动体验不强、终端移动性差和眩晕等痛点问题,显著提升产品的用户体验。因此,AR产业即将在5G技术的推动下迎来快速增长。

清华大学科技成果转化企业、华控技术转移企业投资孵化企业至格科技,致力于用衍射光学技术和微纳制造工艺,打造卓越的AR光学显示和衍射光栅产品。企业自主掌握光栅产业链三大核心技术——光栅设计、光栅母版加工和纳米压印生产。近期,企业受到知名投资机构青睐完成数千万元A轮融资。

「至格科技」成立于2019年7月,由清华大学精密仪器系光栅与测量实验室孵化而成,依托清华大学20多年的光栅领域科研成果进行产业转化,致力于AR光学显示模组及衍射光栅的研发、生产和销售。至格科技CEO孟祥峰告诉36氪,企业于2020年10月开发完成第一代衍射光波导产品,并实现小规模量产和客户送样,目前正在根据客户的反馈快速迭代开发第二代产品,新产品预计于2021年第三季度发布。

至格科技AR眼镜参考样机

在持续的研发升级下,至格科技的衍射光波导产品可以实现行业一流的性能指标和显示效果。据孟祥峰先容,至格科技衍射光波导二代产品的视场角(FOV)可以达到52°;在与沉浸感直接相关的眼动范围(Eye-box)这一指标上,至格科技的产品在横纵方向均可达到20毫米以上,为目前业内最佳;亮度和能量利用效率较高是产品的另一特色,可以达到200尼特/流明。

实现优良产品性能的基础是至格科技的三大核心技术——光栅设计、光栅母版加工和纳米压印生产。孟祥峰告诉36氪,至格科技集三项核心技术于一身,而其对标的其他国际厂商大多数只做光栅设计,母版和纳米压印都是委外加工或交由其他合作商完成。具体来说,在光栅设计上,至格科技掌握全套自研光栅设计App;母版加工是对工艺精度、复杂度要求最高的环节,企业创始团队专业经验丰富;此外,至格科技已经在浙江湖州建成了完整的衍射光波导生产产线,并已打通纳米压印、切割、贴合、黑边等生产工艺环节,主要制程均配有定制设备。通过在技术、工具、产线上的全面建设,至格科技可以实现产品的快速迭代,据企业先容,至格科技迭代一组参数需要1-2周,而业内其他企业的参数迭代周期通常在三四个月以上。

AR眼镜有多种光学显示技术路径,包括非光波导形态的棱镜、自由曲面、Birdbath等方案,以及光波导形态的阵列光波导和衍射光波导,后者又可分为表面浮雕光栅波导和体全息光栅波导。在技术的选择上,至格科技综合了体积、性能、量产性等多重考量因素。孟祥峰告诉36氪,非光波导方案的优势在于设计和制备技术相对成熟,但是其劣势也较为明显,主要表现为对于视场角、眼动范围和体积三项指标无法兼顾,通常体积较大、眼动范围较小。光波导方案突破了这一问题,三项指标实现相互独立,在体积上可以做得非常轻薄,例如至格科技的一代衍射光波导产品厚度只有2.1毫米,而且可以实现双向扩瞳,大幅提升沉浸感。

至格科技衍射光波导显示效果 

在阵列光波导和衍射光波导的选择上,孟祥峰表示,阵列光波导基于几何光学原理,采用平行的半透半反膜系结构,对膜系之间的平行度要求较高,因此生产良率较难提升,而且大多只能实现一维扩瞳。相较阵列光波导,衍射光波导的优势在于可以实现二维扩瞳,且通过纳米压印工艺可以达到较高的良率和产能。据企业先容,至格科技一代产品的良率超过80%,随着对每一环节工艺的进一步优化,整体良率有望提升至95%以上,将真正满足消费电子市场对AR产品良率和产能的要求。

衍射光波导有两种细分的技术方案,孟祥峰告诉36氪,表面浮雕光栅波导的制作原理是光刻和刻蚀技术,体全息光栅波导则是基于全息干涉技术。由于材料和物理结构不同,表面浮雕光栅波导的性能稳定性和产品可靠性更高。另一方面,经实践证明,表面浮雕光栅波导可以通过纳米压印工艺实现大规模复制,量产性较好,但体全息光栅波导的量产性尚属未知。综合多重因素,至格科技选择表面浮雕光栅波导这一技术路径,这也是企业在性能、产品迭代速度、量产能力等方面取得一定优势的原因。

成本是影响AR眼镜能否大规模落地的重要因素。至格科技认为,当供应链体系足够成熟后,衍射光波导产品成本有望与普通眼镜镜片持平,达到百元级。为了在成本上实现突破,企业一方面持续开发满足性能要求且成本更低的新材料,另一方面,作为一家建有产线且能拿出量产良率数据的厂商,企业也在不断提高生产效率和良率以降低量产成本。

凭借在产品性能、量产能力等方面的优势,至格科技也得到了客户的认可。据孟祥峰先容,企业的一代产品已经送样,试用客户包括手机厂商、AR整机厂商等。目前至格科技可以提供单色或彩色、顶入射或侧入射方案的衍射光波导定制服务,客户可以定义不同的产品特性、性能指标以及外观。二代产品发布后,企业会实现标品销售。 

孟祥峰告诉36氪,拓展市场时,AR衍射光波导产品在直观显示上的通透性和接近于眼镜的形态是打动客户的重要因素。与使用体验直接相关的几项光学性能指标也是客户主要关心的问题。其一是眼动范围,眼动范围较大意味着可以适用于不同瞳距和很多特殊应用场景;其二是出瞳距,当这一指标大于25毫米时,使用者可以在近视眼镜外佩戴AR眼镜,对于大量近视眼人群更加友好,这也是衍射光波导的特有优势。此外,视场角的大小和彩色均匀性也是客户重要的参考指标。 

谈及2021年的发展规划,孟祥峰表示,至格科技将加强团队建设,将光栅设计、母版加工、纳米压印生产各业务条线的团队规模扩大至当前的两倍以上。在生产方面,至格科技会持续优化湖州的量产产线,同时预计于2021年年中建成位于北京的光栅母版加工中心,进一步提升光栅母版的产能和品质。 

随着5G的到来,数据传输速度大幅提升,AR产品的用户体验不断优化,AR产业将迎来快速发展期。据HUAWEI《5G时代十大应用场景白皮书》预测,到2025年AR的市场空间将超过VR,达到1510亿美金。巨大的市场潜力吸引了众多玩家。至格科技、WaveOptics、Dispelix等创业企业涌现,GOOGLE、苹果、SONY、脸书、MicroSoft等巨头也在通过自研、收购等方式进行布局。 

(来源:36氪,记者:乔雨萌,内容有所修改)

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