科技丨2019 是 AR 硬件冲刺年，「光粒科技」即将发布消费级 AR 光场眼镜
文 | 陈绍元
图片来源 | pexels
随着显示、通讯、芯片、算法等技术的演进，AR领域产品进展也愈发加快。Magic Leap于18年8月发布了Magic Leap One，并计划在19年年中推出新一代产品；19年2月，微软发布第二代HoloLens；明星分析师郭明錤预测，苹果计划在2019~2020年推出新一代的AR消费级终端。华为、阿里、Facebook等头部公司也在积极研发或布局AR产品。
AR的价值潜力和丰富应用场景早已为人熟知，但AR产品却迟迟未能在消费端落地普及，一个很重要的原因是硬件终端产品还不成熟，体积笨重、视场角小、易疲劳眩晕等问题使得消费端体验太差。
光粒科技是一家聚焦消费级AR眼镜市场的创业公司，采用了和Magic Leap类似的光场原理来解决视觉晕眩的固有问题，同时采用衍射光波导技术（Magic Leap、HoloLens亦采用类似技术），推动实现极致轻薄的目标。预计2019年底推出可量产的消费级AR眼镜产品。
消费级AR眼镜的组成模块包括：显示模块、拍摄模块、声场模块、眼球追踪、SLAM模块、电池和处理器、体感模块等。其中显示模块是目前亟待突破、也是最核心的模块。
衍射波导二维扩瞳
光粒科技CEO张卓鹏博士告诉36氪，从终端用户体验来说，目前显示模块还有三个核心问题必须被解决：
体积大、笨重，影响佩戴舒适度和美观度。解决方案依赖于光学前端（Optical Combiner）的设计与实现。
易疲劳、眩晕，妨碍视觉的舒适度，特别是内容的长时间观看。解决方案依赖于光场引擎（Light-field Engine）的设计与实现。
妨碍视觉的舒适度还有其它原因，包括视场角小、色偏严重等，则由光学前端和光场引擎共同配合，综合提升视觉效果。
我们可以看到，光学前端Optical Combiner和光场引擎Light-field Engine是核心突破点，于是我们和张卓鹏博士进一步聊了下，这两个核心点目前有哪些解决方案，存在什么问题，以及光粒要如何突破。
光学Combiner，是指在眼球的正前方将AR虚拟图像与现实世界光线相融合的光学器件，目的是实现“虚实融合”的视觉效果。
光学Combiner的解决方案主要包括：棱镜、自由曲面离轴反射、Birdbath、光波导4大类，其中光波导方案兼具极致轻薄和大视场角的优势，因而可能成为消费级AR眼镜的最终方向。
光波导方案又可以进一步分为阵列光波导和衍射光波导两类。其中，阵列光波导除非采用树脂、塑料等模压或注塑材料，否则最大问题在于光学冷加工工序多、工艺过于复杂，导致成本高、量产难、良品率低。衍射光波导的难点则在于微纳光学设计和制造能力。
未来哪种方案最适合目前还未有统一定论，Lumus、灵犀、珑璟、影创等公司走的是阵列光波导路线，Magic Leap、HoloLens、光粒、鲲游等公司则走的是衍射光波导路线。当然也不绝对，有的公司2种方案都在研发。
张卓鹏告诉36氪，光粒选择衍射光波导方案，除了极致轻薄的特点，衍射光栅的制造工艺也决定了其一旦进入量产，成本较低、良率较高。另外，从光学原理上来说，衍射方案也更容易配合后端光机实现光场的多景深。
另一项核心技术，光场引擎，主要是为了实现多景深显示。景深是指虚拟图像与人眼之间的距离。
目前世界上除了Magic Leap以外，绝大多数AR HMD产品仅能实现单一景深显示，导致在虚实融合的场景下，人眼在近景实物和虚拟内容的物理景深之间不停切换，或者随着AR内容的丰富，人眼不得不长时间聚焦在单一深度，这都极易造成包括视神经在内的视觉系统紊乱，眩晕是不可避免的，神经系统损伤是不可预知的，不太适合消费者长时间使用。
严格意义上的光场显示基于全光函数（Plenoptic function），受制于计算量和器件工艺水平，业界公认这种方案非常难以实现小型化。鉴于人眼在深度识别上的精度有限，多景深光场显示变得非常具有现实意义，其实现方式有多种，包括“2D图像源+复用型光场器件”，3D图像源，vergence驱动的扫描成像等等。光粒表示已攻克目前最接近量产落地和大规模推广的方案（暂不便透露具体方案），并持续迭代。
张卓鹏告诉36氪，基于上述衍射光波导和“多景深”光场引擎的光学模组方案，光粒已经研发设计制造出了样品，预计2019年底推出可量产的消费级AR眼镜产品。
谈及为何光粒具备这样的能力，张卓鹏表示：
我们研发团队主要来自于浙大光电等国内最优秀的一批光学/光电/材料专业背景的人才，以及国外顶尖的相关技术和工艺的权威专家。光粒的首席科学家李海峰教授是三维显示领域的著名专家，光粒科学家之一、同时也是创始人的海外校友刘清坤博士，则是发表过Nature等顶级期刊的新材料专家。另外，我们的算法、产品、系统团队也都有丰富的电子终端量产经验。
谈及对AR行业的发展预期，张卓鹏表示：
现在大家普遍认为2020年后，AR行业会开始快速发展。推动力包括技术的成熟、苹果等巨头的入场、5G基础设施的部署以及相关应用的扶持等。AR的发展依赖于硬件，反推一下时间，2019年应该是AR硬件布局的冲刺年了。2020年以后，硬件行业的格局基本也就初见端倪了。
光粒科技成立于2017年2月，曾获线性资本、祥峰投资、常春藤资本投资。
作为光粒的投资方之一，祥峰投资执行合伙人夏志进先生表示：AR行业在过去的十年中经历了高潮和低谷，而现在正迎来真正的机遇。一方面，AR相关的技术正在取得突破，从光学模组到显示设备，从计算芯片到SLAM等软件，都取得长足的进步，使得AR设备的体验得到了极大的提升；另一方面，5G时代的到来，将会进一步简化终端设备，丰富AR的应用场景，最终形成AR的可持续生态。光粒科技专注于AR行业的技术研发，解决了长久以来阻碍AR发展的技术瓶颈。
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