影创孙立:布局光波导和SLM,力争AR-VR核心元件上游

文章相关引用及参考:映维网

影创科技早已开始布局光路设计以及光芯设计。

映维网 2018年06月29日)当下这波AR/VR技术的浪潮已经发展了五六年,中途也经历过H5、人工智能、区块链等热点。很多曾经在AR/VR领域创业的创业者也在不断地跟随热点调整他们的创业方向,但仍有一大批创业者坚守在AR/VR行业,相信AR/VR成为未来下一个计算平台的潜力。

仍坚守在AR/VR行业的其中之一就有本文将介绍的主角上海影创科技。5月底映维网在上海拜访了影创科技,与影创科技创始人孙立先生进行了深入的学习交流。孙立向映维网介绍了影创科技的发展与愿景,并展示了影创科技最新的技术积累。

对于在2014年再次投身创业的孙立来说,更多的是为了追求其小时候的梦想。在创立影创科技之前,孙立已经在2013年以1.5亿的价金卖了由其早年创立的专注于休闲小游戏的公司。孙立说,当时觉得游戏公司的天花板很低,很难实现其所憧憬的大平台高度,如腾讯微软苹果等这样的平台。

1. 心中愿景——AR眼镜

卖了其游戏公司之后,孙立开始关注了AR/VR领域。虽然VR给孙立带来的震撼远超过AR,但经过长期思考他觉得长远来看AR眼镜更符合其从小的愿景——为人们带来一款能提供生活便利,且可随身携带的通用电子设备。

普通眼镜尺寸大小是孙立最初想达到的目标,并也在2015年就已经做出了眼镜尺寸大小的AR眼镜原型产品,但该产品最终因为运算力、功耗、续航等问题没能上市,改而推出了形态类似于HoloLens的AR眼镜Halomini。

影创科技第一代AR眼镜Halomini在2016年9月上市,并解决了最初眼镜大小原型产品的问题,但其单目相机定位和3 DoF特性限制了Halomini的应用场景。为此,影创科技研发了第二代AR眼镜产品Action One,通过搭载三目相机实现了稳定的SLAM定位及6 DoF交互特性,该产品在2018年6月正式上市。

在与映维网的交流中,孙立屡屡提及其普通眼镜形态的AR眼镜。好消息是,他已经找到了更好的解决方案,并于2018年5月在美国增强现实博览会AWE上发布了最新的普通眼镜形态AR产品New Air 2。New Air 2搭载高通骁龙845芯片,具有60度FOV和双6DOF空间定位特性,采用分体式设计。但跟大多数分体式设计不同的是,New Air 2采用“颈挂式”,将电池、主板和音响这些“有分量”的元件集中在脖子分体部分,从而实现头戴部分重量降低到了60克以下,连续使用时间达到4小时。

对于“颈挂式”,孙立表示BOSE高端头戴式耳机已经证明这种设计在市场上是可接受的,而且相对于Magic Leap这样挂口袋的长线设计,线缆短的“颈挂式”设计佩戴更方便,更可通过磁性吸附实现自动佩戴。影创科技计划在2018年7月份为New Air 2进行海外众筹,预计今年年底能实现量产。

相对于2015的眼镜形态原型产品,采用“颈挂式”分体设计思想的New Air 2初步实现了孙立最初的愿景,但这期间走了近3年。映维网询问孙立是否觉得绕了很大的弯路时,孙立表示这涉及到公司的生存、市场、经验、量产以及技术研发和积累等,看起来是个弯路但实际上是必经之路,影创科技也从2014年的3人壮大到现在的130人规模。

2. 平台之路——核心元件

虽然产品New Air 2初步实现了孙立的愿景,但孙立认为仅仅凭借这样的硬件产品也很难实现其所憧憬的大平台高度,尤其是在微软、苹果等巨头参与之下的激烈竞争环境中。为此孙立认为影创科技有必要在巨头发力之前实现核心元器件的战略布局。

孙立说:“很多AR/VR公司做的东西基本上都不会从这么底层去研发,比如包括光学模组很多都是买的。我觉得,在这个阶段,如果你不去做基础技术的研发,等到巨头进来你肯定就没有任何的优势了。假设我现在就做集成,光学模组都是买的,那就需要等人家技术的成熟,而巨头显然可以更早地比你得到这些资源,比你做的更好。那只有一个办法,在巨头做出来之前,我们先做出来,成为行业的上游。”

为此,影创科技早已开始在光学核心技术上进行布局,包括自由曲面透镜、光波导等光路设计,以及光源设计(光芯)两大部分。

3. 光路设计

孙立表示,影创科技一直在研发自由曲面透镜、光波导等光路设计,但没有对外发布过。现在,孙立认为影创科技研发的超薄光相位偏转器IFG光波导可以成为下一代AR眼镜的核心光学技术,实现光相位偏转。

根据影创科技介绍,IFG光波导是一种影创科技完全拥有知识产权的全新波导技术,区别于传统波导的玻璃加工技术,该波导是通过一体成型技术加工的、可批量化的、低成本的树脂阵列光波导。其整体厚度可低至1mm,每个微单元尺寸最小可达0.01mm。面型精度高,任意一个微单元均达到光学成像级别的要求。对镀膜工艺要求低,可一次镀膜使用,告别传统AR波导复杂的膜系设计和多次镀膜工艺。

影创表示,配合后续光学系统,显示效果极佳,图像撕裂感很小,图像一致性很好,眼动范围大,图像畸变小,消除鬼像,视场角最大可达50+。整个系统的体积低于市场上任意AR波导系统。

4. 光芯设计

传统的光学模组和普通的OLED能做到固定焦面的成像,比如光学设计的时候是2米,那焦距永远都是2米,这种情况下无法调焦,甚至带来辐辏调节冲突(晕动症诱因之一)。为此,研究员们开始尝试SLM空间光相位调制技术来实现自动调焦,并解决辐辏调节冲突。孙立表示,微软在2016年就已经提出了SLM技术,而Magic Leap也在研发SLM技术。

在自然环境中,发光点会从中心向外以光波形式扩散光波,离发光点越近,人眼接收的光波的曲度越大,越接近曲面波,离发光点越远,人眼接收的光波的曲度越小,越接近平面波。孙立也希望通过空间光相位调制器SLM芯片来解决AR/VR图像显示源的问题,模拟自然环境光场显示和焦距的自动调节。

当你在虚拟空间中向光源行走的时候,光相位调制器会不断地调整发射的光波,人眼接收到的光波也逐步从平面波变化到曲面波。通过结合SLAM技术计算人眼与发光点的距离,用光相位调制器决定发光点发出的光波。在场景中,用户只需自己用眼睛聚焦对象,接收聚焦对象发出的相应光波,获得更清晰的图像(如下视频演示)。

传统液晶面板使用遮光原理,通过挡住部分光,来实现成像,但亮度低,可控性差(如下右图)。而SLM芯片使用衍射原理,将不同的光导入到指定位置进行成像,亮度高,可以自由控制。还可以实现超像素的效果,将更多的光聚集在透镜的指定位置,实现低分辨率下的高像素(PPI)视觉效果(如下左图)。

在孙立看来,虽然微软等巨头都在做SLM技术,但影创可以比他们更快地去量产商业化这些技术,掌握SLM芯片的核心设计及制造工艺,成为行业上游。据了解,影创已掌握相关专利利,并成功设计相关芯片,拥有现成工艺团队。

5. AR眼镜小型化

光相位偏转器能实现把光从一个地方平移到另一个地方,空间光相位调制器能实现焦距的自动调节。孙立认为这两个技术的结合会是下一代AR产品的核心。

孙立说:“通过结合相位偏转器和相位调制器,可以做到小型化的光学投影模组,实现非常紧凑的普通眼镜形态的AR眼镜。”

影创科技已经在研发结合这两种技术的下一代AR眼镜产品,非常轻薄(如上图模具),但产品预计要2019年才会面市。

6. 入局VR

虽然孙立最初选择了AR而不是VR,但是孙立认为影创科技已经有足够多的技术积累,同时他认为现在是一个比较好的时间切入VR,所以就做了这件事,并在今年6月份上海CES展会上发布了其首款VR产品Shadow VR头手双6DoF一体机。

孙立说:“为什么我们要去做一个VR或者说能去做一个VR,也是基于我们积累的基础,基本上大部分的AR上的技术很大程度上覆盖了VR上面的技术,包括光学、定位以及对延迟的解决等。后来也有客户向我们提出了需求,现在对VR我也是看很好的,所以也去做这件事。为什么这么讲,因为现在很多VR硬件团队都放弃了,现在是比较好的时间去切入。”

值得一提的是,Oculus已经展示了动态变焦的VR头显Half Dome。早在2017年,Oculus焦平面显示技术研究员道格拉斯·兰曼(Douglas Lanman)就有在Oculus论坛中解释说:“我看到VR显示领域出现了一个新趋势:自适应光学元件的使用正在不断增长,如空间光相位调制器(SLM),而这通常伴随眼动追踪技术。”

7. SLM是不是未来?

对于影创科技正在研发的SLM技术,我们映维网也看到微软、Magic Leap、Oculus这样的大公司在做非常深入的研发。同时我们也看到动态变焦技术在成为未来的发展主趋势之一。但正如Oculus研究员兰曼曾所说,映维网也迫不及待地想要知道其他研究人员会如何拓展和采用这个技术。

相关论文:Holographic Near-Eye Displays for Virtual and Augmented Reality

原文链接https://yivian.com/news/47437.html
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