为AR眼镜提供创新性透明显示解决方案,

  • 发布时间2021-08-24
  • 作者36氪

    【为AR眼镜提供创新性透明显示解决方案,「光子晶体科技」完成多个商业场景验证并规模化应用】原文转自36氪

    今年微软Hololens 2获得美国军方超210亿美金订单,预示了AR(增强现实)显示在军事和工业方面找到强有力应用支撑,未来成为新一代移动计算平台的潜力。随着5G、AI、元宇宙云等基础设施逐渐完善,渲染、内容等中间产业的成熟,Google、微软、Facebook、三星、华为等行业巨头也躬身入局,AR产业正处于爆发前夜。
 
    目前AR应用主要分三种:第一,是基于软件的应用,如曾经风靡世界的Pokeman Go;第二,是透明显示系统, 如透明OLED显示;第三,是基于AR眼镜和头盔的显示系统,如微软Hololens。市场上针对不同场景的AR显示技术众多,但难以兼顾高性能和低成本,也因而限制了其商业化效果和用户体验。透明OLED显示,成本昂贵、屏幕尺寸受限,即使SLAM技术也难于实现虚拟和现实的融合;日本材料巨头富士、旭硝子的全息投影技术又存在透明度低、亮度低、雾度高的问题;AR眼镜的主流方案光波导技术,光效低、成本高、量产困难,目前还限于工业和军事应用,没有进入消费领域。
 
AR技术黑马 核心技术自主可控
 
    36氪了解到的深圳光子晶体科技有限公司,简称「光子晶体科技(nonaAR)」成立于2017年,是应用光学技术在AR显示领域实现底层技术突破的硬科技公司,提供透明高清显示和AR显示的核心器件及全套解决方案。
 
    「光子晶体科技」的核心技术原理是利用二元光学的原理,设计三维微纳全息结构,利用空间相干性的不同,区分来自投影机方向上的光和透过的环境光,从而实现对光线的选择性调控、透明显示、AR显示。在生产端,「光子晶体科技」自主研发了相关的半导体工艺和设备,利用多层平面全息实现了三维立体全息的效果,并通过控制光子而实现显示亮丽的实像或者虚像,而被称做“光子透明芯片”技术(NanoAR)。
 
    在呈现效果上,「光子晶体科技」技术可实现传统解决方案未突破的成相效果:全透明(90%+的透光率)、雾度极低(雾度小于2%)、超高清(支持2K/4K/8K)、大视场角(正负90度可调)、全色彩(成像效果亮丽)、低成本、柔性拼接无尺寸限制等。
 
    在生产及工艺端,「光子晶体科技」通过计算机辅助的仿真软件设计的纳米级加工制程的压印光刻技术实现超高分辨率的卷对卷生产。「光子晶体科技」在核心工艺环节实现自主可控,目前已经能够实现量产,规模化生产能力在1万平/月,具备低成本和高产量的生产优势。
 
    “光子透明芯片”显示技术具备全透明显示的特性,可以在透明介质上显示高清、亮丽的实像或虚像,从而进行广泛商业化应用。目前,「光子晶体科技」的相关产品在商业显示、广告传媒、3D银幕等很多场景已经实现商业化落地,下一步研发重点将集中在车载及AR眼镜领域。
 
透明显示技术 为AR眼镜提供创新光学架构
 
    「光子晶体科技」的核心应用方向之一AR眼镜。目前,在AR眼镜领域,光学的基本问题是解决受限于光学元器件口径的EyeBox(眼域/出瞳)太小的问题(图一)。
 
为AR眼镜提供创新性透明显示解决方案
 
图一:AR眼镜光学的基本问题:受限于光学元器件口径的眼域问题
 
    由于缺少成虚像的透明显示元件,主流的AR眼镜采用的解决方案是安装扩瞳装置:光波导扩瞳技术(全息光波导、棱镜光波导),其它光学架构还有Birdbath(鸟浴)和曲面镜成像等(图二),例如应用了光波导技术的微软Hololens、应用了Birdbath技术的GoogleGlass等。在AR微显示器方面,LCOS(硅基液晶),激光扫描 (LBS), OLED/MicroLED是目前主流竞争方向。
 
 
为AR眼镜提供创新性透明显示解决方案
图二:AR眼镜光学架构三大派系 光波导、Birdbath、 曲面镜
 
    「光子晶体科技」的虚像透明芯片技术(图三),AR眼镜提供了一种全新技术路线,目前已经完成了原理验证,能够解决了AR眼镜眼域、光效,体积、成本的问题,目前正在产品设计阶段。
 
 
为AR眼镜提供创新性透明显示解决方案
图三:光子科技AR眼镜解决方案结构示意图
 
高性能产品 建立多场景竞争壁垒
智能汽车显示:CarMax
 
    据了解,传统汽车HUD主要应用是W-HUD技术(图四),该技术的光学结构复杂、生产成本高,体积较大且视场较小。「光子晶体科技」的NanoAR-HUD解决方案在体积、视场、雾度等性能和成本方面具备相对优势,该产品已经通过车规级认证并与多个汽车厂商和一级供应商合作。
 
    此外,「光子晶体科技」的透明显示技术还可以将汽车的前车窗,侧窗、天窗转化为大屏幕显示器从而实现人机交互。
 
 
为AR眼镜提供创新性透明显示解决方案
图四:光子科技车载透明显示技术应用
 
AR 广告显示:普通玻璃转变为广告位
 
    目前中国广告市场规模超过 9000 亿元,在流量较大的公共场所、 大型商业空间均存在大量的透明玻璃幕墙,传统广告方式因为遮挡等原因使得好的广告位置得不到充分利用。光子透明屏幕凭借“透明”特质,能够实现与环境的融合,从而提升广告价值。
 
    例如:地铁的屏蔽门作为优质广告位,叠加「光子晶体科技」的“光子芯片透明屏”后依然保持透明,不形成任何的遮挡。目前城市轨道交通运营城市已达 44 个、交通线路 233 条,车站 4660 座,潜在广告展示位达 50 万块。以每块屏幕年广告收入30万计算,地铁、机场、高铁站、大型商业空间等场景市场潜力巨大。目前,「光子晶体科技」已经打造了中国中铁、深圳地铁、华侨城集团等标杆客户。
 
 
为AR眼镜提供创新性透明显示解决方案
图五:光子科技地铁屏蔽门透明广告显示应用
 
    此外,「光子晶体科技」的增强显示技术还可以为场馆、展厅和城市亮化等场景提供裸眼AR展示,实现虚拟内容和环境融合。目前,「光子晶体科技」自主研发的3D电影屏幕,无眩晕,无重影,宽视角,打破了3D银幕市场上国外品牌的垄断,已获得电影质检所认证,今年已经开始在中影、万达、保利等国内各大院线进行批量安装。
 
深耕研发投入 搭建信息交互生态
 
    谈及战略规划,「光子晶体科技」的创始人兼首席科学家王勇竞告诉36氪,“「光子晶体科技」的愿景是以AR底层核心显示技术为基础,搭建AR软件操作系统,未来构建下一代信息交互平台。”「光子晶体科技」的AR技术在多个应用场景都有对标的市值千亿的上市公司,致力于通过AR硬件产品和软件系统技术赋能产业链的生态伙伴共建AR开发者生态,赋能AR世界的智慧应用。
 
    现阶段,公司通过在ToB场景的商业化营收支撑研发及产品迭代的投入。目前,公司的盈利模式主要由硬件销售、广告收入构成。2020年,量产半年「光子晶体科技」已实现超千万订单,公司预计2021年实现订单数倍增长。
 
    团队方面,「光子晶体科技」具备技术、应用和渠道复合型创始团队。值得一提的是,创始人兼首席科学家王勇竞是国家级特聘专家、全球光学前沿研究者、拥有近30年的光学研发和产业化经验。在其担任Philips研发负责人期间开发了世界第一台LCOS电视光机、并曾首次提出微型投影机概念成功完成产业化;另外,公司还有多名来自中国工程院的院士和曾就职于中兴和华为的光学和通讯专家提供研发支持。
 
    目前,「光子晶体科技」基于光子透明芯片(nanoAR)显示技术已经申请了超20项专利并陆续获取授权。此外,「光子晶体科技」曾获得多个国内外奖项,在2019年世界显示大会获显示技术创新银奖,同年被美国《财富》评选为最具创新技术奖,2021作为中国唯一一家企业入选世界光场显示全球五强。
 
    未来,「光子晶体科技」将以核心产品研发+重点场景快速商业化为发展方向,加速AR眼镜应用场景的技术突破和落地,并在以内容和流量为核心的广告增值服务、商业显示服务等商业化场景跑马圈地,提升市场占有率,从而提升整体营收。,
 
    「光子晶体科技」已经开启新一轮融资计划。融资将主要用于进一步的研发投入、产线建设及市场拓展。「跃为资本」担任本轮融资的独家财务顾问。