據(jù)麥姆斯咨詢報道，業(yè)界追逐增強現(xiàn)實（AR）的夢想從未停止，盡管現(xiàn)在還沒有見到有人帶著AR眼鏡在城市里閑逛。這并不意味著該行業(yè)沒有朝著這個目標(biāo)努力，其實我們看到了許多技術(shù)進步和構(gòu)建供應(yīng)鏈的新動態(tài)。最近的例子是Facebook與Plessey在2020年3月達(dá)成的獨家協(xié)議，前者將購買后者生產(chǎn)的全部AR屏幕。

然而，AR通往消費者的道路仍然漫長，充滿了荊棘。

“AR頭戴式設(shè)備將取代智能手機”已是老生常談，而且被稱為新一輪的消費電子革命。很多公司投入了大量的資金來開發(fā)支持內(nèi)部構(gòu)建模塊所需的技術(shù)。比如關(guān)于光引擎方面，我們聽到了很多MicroLED的消息。我們無法把這些光引擎與它們相關(guān)聯(lián)的光學(xué)器件分開而談，因為我們需要建立一個具有良好性能和成本競爭力的系統(tǒng)，以可接受的樣式和有吸引力的用例來打動消費者。這會發(fā)生嗎？

Yole顯示技術(shù)和市場分析師Zine Bouhamri博士，采訪了WaveOptics首席技術(shù)官（CTO）Phil Greenhalgh博士，雙方深入探討了這些問題。WaveOptics是全球領(lǐng)先的基于表面浮雕光柵（SRG）光波導(dǎo)的AR頭戴式設(shè)備供應(yīng)商。以下為訪談內(nèi)容，讓我們來看看這個行業(yè)正在發(fā)生哪些有意思的事情。

Yole Développement（以下簡稱YD）：請您先介紹一下WaveOptics以及公司的主要業(yè)務(wù)。

Phil Greenhalgh（以下簡稱PG）：WaveOptics公司總部設(shè)在英國，在中國大陸和臺灣、奧地利設(shè)有分公司。目前，我們約有105名員工，主要從事設(shè)計和制造用于AR眼鏡的光波導(dǎo)和光引擎解決方案。我們在設(shè)計波導(dǎo)時就綜合考慮了性能和成本。我們的觀點是，只有使用表面浮雕光柵（SRG）波導(dǎo)才能在消費級規(guī)模下實現(xiàn)要求非常高的性價比平衡。這一觀點顯然也得到了市面上兩家主流AR廠商的認(rèn)同：微軟（Microsoft）和Magic Leap也同樣為他們的產(chǎn)品選擇了SRG波導(dǎo)。

總之，我們?yōu)锳R眼鏡和其他類型的頭戴式設(shè)備顯示系統(tǒng)設(shè)計和制造最佳的光波導(dǎo)和光引擎。

YD：請您介紹一下貴司的典型產(chǎn)品和提供的服務(wù)。

PG：在過去的12個月里，很明顯，沒有客戶需要為他們的產(chǎn)品提供現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)。即使像基本的波導(dǎo)外形尺寸都限制了工業(yè)設(shè)計，這無法滿足產(chǎn)品的差異化。所以一種尺寸肯定不適合所有的產(chǎn)品。

光波導(dǎo)的規(guī)格要求范圍很大：視場（FOV）角度從15°到60°、單色、全彩色、單目和雙目的配置，這些都從2019年開始提出了要求。

因此，到了2020年，我們的技術(shù)平臺有了標(biāo)準(zhǔn)配置，覆蓋的FOV范圍可快速適應(yīng)特定的設(shè)計。調(diào)整在幾個星期內(nèi)就可能完成，因為現(xiàn)在我們有非常準(zhǔn)確的專用仿真工具，僅一次設(shè)計迭代就可獲得接近設(shè)計所需的物理波導(dǎo)。

客戶對定制光引擎的需求很少，因為它們看不見且設(shè)備成本很高，我們的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計表現(xiàn)非常出色且和波導(dǎo)匹配完美。

YD：貴司采用的這項技術(shù)有什么特別之處？

PG：WaveOptics的波導(dǎo)技術(shù)可作為一種權(quán)衡各參數(shù)最佳的折衷方案。視場、視窗尺寸、效率、色彩均勻性通常改變都得以犧牲其它參數(shù)為代價。我們讓我們的客戶盡早參與到折衷方案中來，并向他們展示我們的SRG波導(dǎo)如何在所有的設(shè)計中擁有最大的設(shè)計空間，可以為他們提供最好的AR產(chǎn)品。在波導(dǎo)技術(shù)中，前面提到的權(quán)衡始終存在，但我們能夠和正在做的是，使權(quán)衡的極限盡可能大。我們通過不斷研究新材料、制造方法和光柵本身的新設(shè)計來實現(xiàn)這一點。

YD：與Microsoft、Magic Leap或者Dispelix相比，你們的SRG技術(shù)競爭優(yōu)勢有哪些？

PG: 我想套用我們的客戶對我們的評價，我們做的非常好。

YD：與蘋果（Apple）的全息光學(xué)元件（HOE）波導(dǎo)相比，你們的競爭力如何？和Lumus、LetinAR和Optcreate的反光光學(xué)元件（ROE）波導(dǎo)相比，又如何？

PG：據(jù)公開信息，Apple收購了Akonia，多數(shù)業(yè)內(nèi)人士猜測Apple是為了獲取用于AR波導(dǎo)的體積全息影像技術(shù)，或者是用于反射式近眼顯示組合器的薄膜材料。和其他人一樣，我不清楚他們目前的進展，但我們以前使用過體積光柵，它們獲得校正非常困難。如果它們無法表現(xiàn)出來，那么它們就很難診斷故障原因，因為沒有任何可以很容易發(fā)現(xiàn)或測量的東西來解釋原因。至少有了SRG光柵，它們可以成像和測量，并和設(shè)計意圖相比較。

反射式波導(dǎo)有其自身的局限性。與衍射波導(dǎo)相比，它們具有更好的效率和色彩均勻性，但其它一些關(guān)鍵參數(shù)并不理想。反射式波導(dǎo)有兩個顯著限制：一是可制造性，二是只能在一維空間內(nèi)提供簡單有效的出瞳擴展。

與納米壓印的SRG波導(dǎo)不同，制作反射式波導(dǎo)的過程實際上是串行的，沒有明確的方法實現(xiàn)并行組裝。在制作了許多反射式波導(dǎo)之后，我可以說做壞很容易，但是制作一個好的波導(dǎo)卻非常非常困難。Lumus是世界領(lǐng)先的反射式波導(dǎo)廠商，他們的波導(dǎo)非常好。所以，我可以想象，建立一條生產(chǎn)線，哪怕只有10K/月的產(chǎn)量也是很困難的。但是，這對于納米壓印的SRG波導(dǎo)來說是很容易的。

二維出瞳擴展是同時實現(xiàn)大視窗和小光引擎的關(guān)鍵。出瞳擴展是指波導(dǎo)的輸出結(jié)構(gòu)將光引擎光瞳復(fù)制到一個稱為視窗的矩形區(qū)域上。到目前為止，只有一維出瞳擴展在反射式波導(dǎo)中得到了商業(yè)應(yīng)用。視窗在水平方向上無限制，因為它受益于出瞳擴展，但在垂直方向，它受限于光引擎透鏡的光學(xué)尺寸。要實現(xiàn)垂直向的視窗，比如12毫米，那么光學(xué)透鏡的直徑也得這么大，也就意味著需要大的光引擎，這就是為何很難集成到眼鏡里的原因。與之相對的是，來自SRG波導(dǎo)的光引擎同時具有水平和垂直的出瞳擴展，并且光引擎透鏡的直徑最小可為3-4毫米。輸出光柵將小光瞳復(fù)制到更大的區(qū)域，形成一個大的視窗。

WaveOptics的專有IP技術(shù)可在單個SRG中實現(xiàn)二維出瞳擴展。與其他類型的輸出光柵相比，比如使用兩個SRG的HoloLens和Magic Leap，這意味著更小的體積和更少的制造公差。

所以總的來說，我認(rèn)為SRG波導(dǎo)提供的設(shè)計空間使它們成為大多數(shù)批量應(yīng)用的更好選擇。毫無疑問，在某些情況下，反射式波導(dǎo)或反射自由空間型顯示組合器更適合。

YD：總而言之，市場通常由少數(shù)的專業(yè)用例所驅(qū)動。夢想著AR消費電子革命將取代智能手機，對于消費者而言，仍然需要一個足夠有吸引力的用例。我們認(rèn)為，只有像Apple、三星（Samsung）和華為這樣的消費類巨頭才能做到這一點。您怎么看？

PG：完全同意。如果沒有一些對消費者有用/有趣的出色內(nèi)容和應(yīng)用，沒有具有明確的專業(yè)使用的商業(yè)案例，世界上最好的AR硬件都會失去吸引力。但是，可以肯定的是，現(xiàn)在參與其中的所有大公司都非常了解自己的市場，并對客戶有潛在的了解。直到現(xiàn)在，大公司對這項技術(shù)還不是很感興趣，因為它不支持任何像樣的面向消費者的工業(yè)設(shè)計。這種情況正在改變，光學(xué)方面的改進是實現(xiàn)這一目標(biāo)的重要途徑。

YD：說起來，似乎大批量的AR頭戴式元件的供應(yīng)鏈正在建立。例如，貴司發(fā)布了與Schott、EVG和Inkron合作的新聞。合作是如何建立的，這對你們未來的發(fā)展有何戰(zhàn)略意義？

PG：毫無疑問，構(gòu)建AR光學(xué)系統(tǒng)是很困難的，而且無論我們的結(jié)構(gòu)在理論上多么完美，不良的材料還是會使它們無法正常工作。因此，我們有意與全球最好的玻璃、納米壓印機械和折射率匹配的樹脂供應(yīng)商合作。如果沒有這些公司，我們就無法制造波導(dǎo)，同樣，如果沒有我們波導(dǎo)開發(fā)廠商的反饋，他們也無法制造出合格的材料。

YD：就供應(yīng)鏈而言，光學(xué)器件是其中的一部分，我們傾向于不能將光學(xué)器件和顯示引擎分開考慮。看起來每個人都在等待microLED機會的到來，但與此同時，現(xiàn)有技術(shù)也必須發(fā)揮作用。您對此有何看法？

PG：我對microLED的看法與大多數(shù)人一樣，它們具有巨大的潛力。如果光源和成像器能整合在同一器件中，這對制造小型的投影儀顯然是有益的。純綠色的1080p面板即將到來，但仍然沒有非常有效的方法將非常寬的角度發(fā)射特性耦合到波導(dǎo)中。全彩面板將是一個不錯的選擇。在等待這些技術(shù)成熟的過渡期，我們能做些什么呢？我所能說的是，我們正在研究新型的硅基液晶（LCoS）、配置數(shù)字微鏡器件（DMD）的激光掃描系統(tǒng)，和其他廠商一樣。

YD：貴司未來的目標(biāo)是哪種商業(yè)模式？設(shè)計和IP授權(quán)？光學(xué)代工廠？

PG：現(xiàn)在，我們只提供全制造的波導(dǎo)。將來，我們很可能會為資源充足的客戶提供設(shè)計和許可業(yè)務(wù)模式。

YD：就光學(xué)性能和制造而言，貴司目前的市場地位如何？請介紹一下貴司當(dāng)前的發(fā)展重點以及未來幾年的路線圖。

PG：我們認(rèn)為，當(dāng)前我們已成為AR波導(dǎo)和光引擎開放市場中領(lǐng)先的供應(yīng)商。這是基于我們在解決方案上的合作伙伴，很抱歉我不能透露他們的信息。但是作為領(lǐng)先公司，我們并不感到自滿，我們看到幾家強大的競爭對手，其產(chǎn)品在某些方面的性能超過了我們?？偟膩碚f，我相信我們的參數(shù)平衡和快速投產(chǎn)的能力使我們成為當(dāng)今的最佳選擇，但我們需要繼續(xù)前進以保持自己的領(lǐng)先地位。對于波導(dǎo)，這意味著更高的效率和更好的色彩均勻性。在光引擎領(lǐng)域，我們最大的努力方向?qū)⑹牵簩で螳@得更小體積和更高效率的光引擎，這對于波導(dǎo)是非常重要補充。

YD：從設(shè)計到制造，獲得產(chǎn)品的周期通常要多久？主要的里程碑是什么？

PG：下圖展示了我們用于創(chuàng)建全新設(shè)計的基本流程，基于我們?nèi)笃脚_中的一個。從設(shè)計研討會到物理波導(dǎo)原型大約需要16周的時間。設(shè)計研討會通常經(jīng)過兩到三天非常激烈的討論活動，我們從客戶那里收集盡可能多的數(shù)據(jù)。通常，大多數(shù)工程學(xué)科和工業(yè)設(shè)計師都會參加。有時數(shù)據(jù)是抽象的，例如哪些參數(shù)最重要，哪些參數(shù)可以靈活一些以更好地調(diào)和性能。我們的仿真工具可以提供一些非常直觀的圖像質(zhì)量圖以及硬數(shù)值性能數(shù)據(jù)，因此我們也可以提供良好的可視化效果。

我們在2019年創(chuàng)建的所有原型只需要一個循環(huán)，因此從設(shè)計和性能的角度來看，一次即可投入生產(chǎn)。客戶結(jié)構(gòu)和機械外殼中的產(chǎn)品認(rèn)證可能還需要6到9個月的時間。因此，總體而言，從設(shè)計研討會到批量生產(chǎn)僅需要12個月。

YD：貴司是否受到了COVID-19疫情的影響?

PG：是的，我們正在遭受COVID-19的影響。和許多地方一樣，我們基本上關(guān)閉了辦公室，只有必要的實驗室還在運行。在社交方面，雖然與同事分開有些奇怪，我們所有人都要熟悉五種以上的客戶視頻會議系統(tǒng)。

但幸運的是，疫情對技術(shù)和業(yè)務(wù)的影響遠(yuǎn)沒有想象的那么大。巧合的是，隨著辦公室關(guān)閉，我們獲得了幾個大項目，所以在接下來的幾個月中，我們大部分的研發(fā)人員都在對客戶產(chǎn)品進行仿真，并可居家工作。

當(dāng)然，我們都期待著早些恢復(fù)正常。