光波导AR专用玻璃晶圆,让FOV扩大两倍

日期:2018-06-22 / 人气: / 来源:未知

AR硬件的迭代更新,受限于产业链的各个环节,芯片、图形处理、屏幕、材质……只有链条中的各个角色在各自的领域不断升级,才能让产品一代比一代强。在这其中,可能让很多人觉得意外的是,通过原材料玻璃的革新竟能让AR眼镜突破技术瓶颈。

来自德国的肖特(SCHOTT)就是这样一家公司,其在特种玻璃领域耕耘了130多年,产品覆盖了从日常生活家电到通讯、交通、科研等各种精密仪器设备,年销售额达到20.5亿欧元(约155亿元人民币)。如今,在AR大潮下,其针对光波导AR眼镜研发的玻璃晶圆,竟能让原本局限在30多度的FOV扩大两倍甚至更高。

 

光波导AR专用玻璃晶圆,让FOV扩大两倍

起初陀螺君觉得非常好奇,一家研发玻璃的公司和AR会有多大的关系?

AR眼镜的光学方案主要分为自由曲面、棱镜、离轴光学、光波导等,每一种光学都离不开反射、穿透(折射),所以需要用到晶体来进行作用,而这些晶体的材质又分为玻璃和树脂。

经过了解,现今市场上的AR眼镜的原材料多使用树脂,原因是其可以一次性注塑成型、成本低、重量轻、可量产,而玻璃材质,由于不能注塑,只能切割,量产、重量、成本都成为厂商考虑的主要因素,所以玻璃材质基本主要使用在一些光波导方案的AR眼镜中。

但是玻璃材质相比树脂,一方面是抗老化,另一方面,其平整度、光学镀膜的效果都会好很多。而衡量一款光波导晶圆的标准可以从几个角度来看:

1、玻璃同质性/内层透光率,其直接决定图像的明亮程度和光泽;

2、总厚度公差,其决定图像呈现的形变;

3、弯折,也是决定图像形变的主要因素;

4、表面平整度,这一要素决定了图像的对比度和清晰度。

此外,还有一个非常重要的参数——折射率,这一参数决定了光波导AR眼镜的FOV,所以折射率越高,其FOV就能做得越大。

光波导原理:

 

肖特此次发布的玻璃晶圆SCHOTT RealView就针对这些方面做了很大的改进。

而在折射率方面,市场上大多数的光波导折射率在1.5-1.7之间,据称RealView的折射率最高可以做到2.0,也就是说,能够将原来只有30多度的FOV扩大2倍。

 

不过,折射率越大会带来另一个问题——色散。对于这个问题,肖特的处理方式是,使用3层玻璃构成的晶圆,将红绿蓝三种光谱分别处理,加两个耦合器,这样光线通过这两个设备以理想化的形式导入到人眼。

此外,重量和成本也是玻璃材质最大的两个问题。成本方面,据称一款AR眼镜中,成本从高到低分别是处理器>玻璃>屏幕,玻璃的成本仅次于处理器。据肖特公司副总裁&增强现实全球业务总监Dr. Ruediger Sprengard博士称,成本与数量相关,量越大成本越低,目标是在2020年将AR整机的成本降至500美元,其认为,这样的价格区间才是消费者真正能够接受的范围。

据称,目前肖特的RealView晶圆已经在与国内的相关AR眼镜厂商进行合作,年内将会有相关的AR产品推出。

130年多的技术沉淀,AR——下一个里程碑

光波导的FOV问题一直是困扰所有厂商的一大问题,所以直到现在,最大的光波导方案的FOV也不过40度左右,能达到60度以上将会让AR眼镜的体验有非常大的提升。

据称,肖特为了研发RealView晶圆花了整整3年时间。

提到肖特,可能很多人对这家公司并没有太多的认识。这家成立于1884年的德国企业,在特种玻璃的研发与制造上深耕了130多年。2002年其正式进入中国市场,主要业务领域包括触摸屏盖板玻璃、电子、光学、医药/医疗、家用电器、能源、交通和建筑,现在已经有120多种玻璃实现了量产。其生产的用于玻璃灶具的赛兰面板销量超过1.3亿片,每年生产的光纤长度超过70亿千米。肖特在全球35个国家地区拥有据点,员工数量超过15100名。

这样一家拥有130多年历史,年收入150多亿的公司,为什么要投入如此大的精力来专门针对AR开发玻璃?

在其发布会的主题上,我们可以找到这个问题的答案——

“发现全新现实,下一个里程碑是什么?”

原来这家玻璃公司,已经将AR作为其下一个里程碑。在其看来,AR未来一定会成为生活中不可或缺的技术。

“Glass made of ideas”,这是肖特的Slogan,AR为其带来了更多的想象空间和可能性。在其展示的两个工作和学习的场景中,我们看到了肖特眼中AR的未来形态。

此外,其还在会上用一组IDC的数据对AR市场的潜力进行了阐述。根据数据显示,2017年AR眼镜全球的销量为30万台,预测2020年将达到220万台,2025年将超过5000万台。“虽然现在还是小众市场,但在工业4.0概念后,德国、欧洲很多国家都已经开始采用AR设备,将其应用到工业生产中,我们相信到2025年,AR能普及到很多人的日常生活中,就像苹果手表的普及一样。”

“所以我们的目标和追求是要把设备变得轻量级,做到跟普通眼镜一样,而这需要在光学技术和玻璃本身上面突破才能达到这样的效果。”这是肖特研发RealView晶圆的初衷。

中国AR市场潜力巨大,中国公司低估了自己的实力

虽然肖特很早就已经进入中国,但AR相关产品还是第一次在国内展示,在会上,其多次提到希望能和国内的AR公司开放合作。在肖特CEO Dr. Frank Heinricht博士看来,在AR上中国的技术并不比以色列或者美国差,而且中国在接受程度和应用方面相比这些地方更高,而且供应链上也拥有非常强的优势。

“我们认为中国公司低估了自己的实力,中国的AR市场有很大潜力。”

而为了能够提高量产能力,肖特与浙江水晶光电及其子公司浙江台佳电子信息科技有限公司创办了合资企业,其位于浙江台州的工厂负责RealView™的晶圆制造和光学镀膜,并提供一站式AR光学解决方案,从玻璃生产、晶片加工、镀膜到测量/质检的整体流程把控。

水晶光电是消费电子产品光学元件的制造商,在玻璃加工和光学涂料领域拥有丰富的专业知识以及大规模生产设施。据悉,肖特和水晶光电拥有长达15年的伙伴关系,双方彼此充分信任并曾开展合作研发,为SCHOTT RealView™光学晶圆的产出打下了关键基础。
XR专用处理器、VR/AR专用屏幕、AR专用玻璃……虽然VR/AR市场现在看起来比较冷静,但是从技术底层到原材料,各个领域都在为了提升体验而不断投入研发,我们需要的只是时间而已,时间会证明一切。

作者:admin


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