可量产二维扩瞳阵列光波导技术将加速推进XR产业普及分享

11月15日艾邦在上海举办了第四届AR/VR产业链论坛。灵犀微光VP储洁出席了本次活动，并以《可量产二维扩瞳阵列光波导技术将加速推进XR产业普及》为题进行了分享。

灵犀微光VP储洁从以下三个部分讲解了本次的主题分享：

1）二维阵列波导的优势和发展现状；

2）如何去打造产学研一体化基地，力推光波导大批量产；

3）灵犀微光作为上游的元器件厂商，如何营造开放共创的XR产业链新模式。

二维阵列波导的优势和发展现状

目前市面上常见的AR光学显示方案有离轴光学、棱镜、自由曲面棱镜、BirdBath以及光波导，不同AR光学方案下XR终端形态、样貌以及优劣势不尽相同，灵犀微光将常见的AR光学方案进行比较发现：

1）离轴光学适合做视场角比较大的产品形态，但是由于受体积限制的影响，只能做头盔或者头环类产品；

2）棱镜的视场角较小，约 15°，做出来的产品形态并不像一副正常的眼镜形态；

3）自由曲面棱镜的视场角在26度左右，显示成像效果较好，但缺点在于产品厚度较厚，光学透过率不够高，不能做到特别通透；

4）BirdBath一般应用于消费级场景，产品形态类似墨镜，成像效果较好，但受透过率及镜片厚度影响，无法将AR 眼镜形态做到特别轻量级；

5）相较于其他几种光学显示方案，光波导最大的优势就是能够把产品形态做成像一副正常的眼镜，它的镜片厚度取决于不同产品的规格设计，现目前能够做到 1 毫米到 2 毫米之间。视场角范围在36°-60°之间。在消费级的产品领域，光波导技术是具有绝对性优势的。

光波导可以细分为阵列光波导、表面浮雕光栅波导及体全息光波导。

1）阵列光波导运用光的折反射原理，光在镜片里面传播成像；

2）表面浮雕波导和体全息波导运用光的衍射原理，表面浮雕波导是在光的镜片表面做雕刻，形成浮雕光栅，体全息波导则是在玻璃表面涂覆材料。

3）相比三种不同的波导的技术路径，体全息波导的发展相对比较早期，目前大批量的出货案例并不多。

对比具有代表性的Lumus阵列波导产品与HoloLens衍射表面浮雕光栅波导产品，Lumus  AR眼镜产品在光效方面超过 HoloLens 10倍，透光度超过4倍；在显示方面，Lumus产品相较HoloLens 分辨率提升10-16倍，无彩虹效应；在镜片厚度方面， Lumus产品也更加轻薄。通过不同光波导产品形态对比，阵列波导在目前阶段性来讲对效果显示是有明显优势的。

阵列波导可分为一维扩瞳跟二维扩瞳，二维扩瞳相较于一维多了一个方向的光的折返，中间还多了一个转折光栅。

灵犀微光一维产品AW70 Pro及二维产品2D-L视场角大小都在 30 °左右，在光机遮挡面积上，二维产品2D-L明显会小很多，2D-L在同样的参数下可以让用户有更大的Eyebox，对下游的整机客户设计眼镜会更友好。而AW70 Pro更适合做一种轻便型的小市场的产品形态。

目前灵犀微光对一维阵列的视场角最大能做到 50 °，对二维扩瞳视场角，灵犀微光在两年前就已经做出 60 °视场角的产品2D-60。

二维波导行业仍然面临很多难题，包括显示效果不如一维产品，早期在亮度跟颜色均匀性方面比起一维波导较为逊色，光效也弱于一维，所以需要搭载DLP或Micro Led等高亮光机。

从量产跟工艺角度考虑，二维阵列相比于一维有数倍的反射面，镀膜和贴合会变得更难，工序会更加繁琐，尤其是在实现大视场角的时候，一般会用到高折玻璃，高折玻璃的深化光胶工艺也是一个比较难突破的工艺点。

针对以上难题，目前灵犀微光主要定位了三款二维阵列的产品。

2D-L是今年重点推出的新品，2D-L重量仅为8.5g，采用了具备高亮显示的LCOS方案，成像画面支持1280x720分辨率全彩显示。得益于二维扩瞳技术的加持，其视场角达到34°且光机体积仅有2cc，这是目前大多数一维波导无法达到的。它的入眼亮度可达2500nit，MTF＞0.6，透过率可以做到 85% 以上，畸变控制在 1% 以下，可以支持客户成熟规模化量产，比较适合做极度轻量级的 AR 眼镜。

2D-60是灵犀微光在两年前发布的一款大视场角的二维产品，已在两年前出了首样，目前处在优化显示效果和工艺的阶段。 2D-40支持 40-50 °的视场角显示范围，可以在观影或游戏类的场景替代目前BirthBath的显示方案，支持小批量的交付。

灵犀微光二维产品核心优势

1）在视场角方面，灵犀微光敢于做两个极端，正是伴随这样的思想，灵犀微光在两年前便生产出二维60°产品的样品。

2）在光机耦入部分和波导片成像部分，灵犀微光将光机放在普通眼镜镜腿的位置，使得Eyebox正好对准眼睛的瞳孔中间。

3）具备高亮显示的LCOS方案。

如何去打造产学研一体化基地，力推光波导大批量产

北京灵犀微光科技有限公司成立于2014年，专业从事AR光波导技术研发与生产。凭借业内领先的技术、卓越的产品表现和成熟的行业解决方案，灵犀微光获国家高新技术企业认定、中关村高新技术企业认定。目前灵犀微光的光波导产品已投入教育、医疗、安防、工业、军工等专业领域使用。

对科技型公司来说如何做到产业化无疑是一个很大的挑战。灵犀微光从2014年成立到2017年3年时间主要在做技术积累及技术研发，并于2017年（国内）优先研发出单色体全息光栅波导片HW-10，突破高精度抛光、多层复杂真空镀膜技术。 同年在红杉资本的A轮投资支持之下，灵犀微光在西安建立了第一条生产线；2019年灵犀微光获舜宇光学科技 A+ 轮投资，并将无锡生产基地正式投入运营。 随着这两条产线的建立，灵犀微光也在慢慢从科技创业公司向产业化公司过渡，随后灵犀微光于2022年完成亿元融资，并同美迪凯成立了杭州的一条合资的自动化产线。目前，灵犀微光已实现产业化、规模化、自动化，成为拥有亚太区第一个全自动化AR 光波导产线的公司。

灵犀微光现已自主研发设计出多种专业设备，在镀膜、光学贴合、抛光、组装校准、测试五个难度较高的关键步骤取得突破，尤其在镀膜方面，灵犀微光积累的镀膜工艺技术目前能帮客户进行定制化的各类膜系设计、光学性能仿真以及批量生产，灵犀微光还拥有自研的一套光学检测平台提供给客户。

灵犀微光作为上游的元器件厂商，如何营造开放共创的XR产业链新模式

灵犀微光首先联合上游企业共同突破技术的难题，深度参与对方产品定义，并把下游客户的需求总结推动给对方，双方深度互动。从下游方面，更多的是深入到客户的应用场景中去，确认客户需要的应用场景、光学模组规格、光学参数要求等，再带着下游客户的问题推动上游解决。联合上游，携手下游才能大力推进AR光波导商业化落地，共同进步。 未来，灵犀微光将继续向着新愿景努力：成为全球领先的AR光电科技企业，促进开放、共赢的产业链新生态。 








审核编辑：刘清