深圳墨思維爾科技有限公司(si)CTO張(zhang)秦博在2025中國國際Mini/Micro-LED產業技術(shu)峰會(hui)上(shang)發表(biao)《新一代超表(biao)面光波導 加速AR顯示技術(shu)革命》主題報告(gao)。
眼鏡形態的可穿戴智(zhi)能設備，目前正在面(mian)臨全新的市場機遇(yu)！
最初的音頻眼(yan)鏡，僅具有(you)聽歌、通話等(deng)簡單(dan)音頻功能，不具備非常高(gao)的智能功能，這(zhe)個(ge)階段(duan)的市場(chang)驗證是(shi)，用(yong)戶對于可穿戴設備的認可度和接(jie)受度比較高(gao)。
第(di)二(er)個階(jie)段是以(yi)Meta和(he)雷朋(peng)眼(yan)鏡合作的(de)(de)AI眼(yan)鏡為代表，這(zhe)款(kuan)合作眼(yan)鏡在語音功(gong)能基礎上加入了(le)攝像(xiang)頭(tou)，同(tong)時還接入了(le)Meta自身的(de)(de)語言大模型，可以(yi)支(zhi)持(chi)AI識別以(yi)及(ji)一些拍照和(he)錄視頻的(de)(de)功(gong)能，這(zhe)款(kuan)眼(yan)鏡銷量達(da)到了(le)200萬(wan)部，也證明了(le)AI智能眼(yan)鏡設備市場非(fei)常廣闊。
墨思(si)維(wei)(wei)爾(er)公司(si)瞄準第三階段：AR顯(xian)示+AI智(zhi)能(neng)(neng)(neng)眼鏡的(de)(de)(de)(de)時代。在AI眼鏡的(de)(de)(de)(de)基(ji)礎上，加上AR顯(xian)示功能(neng)(neng)(neng)，可(ke)以(yi)實(shi)現多模(mo)態的(de)(de)(de)(de)感(gan)知以(yi)及實(shi)時的(de)(de)(de)(de)交互(hu)和顯(xian)示，這樣可(ke)以(yi)真(zhen)正打造虛實(shi)融合交互(hu)的(de)(de)(de)(de)新形式。墨思(si)維(wei)(wei)爾(er)認為，這就是真(zhen)正創新的(de)(de)(de)(de)主戰場(chang)，也(ye)是許(xu)多公司(si)新的(de)(de)(de)(de)機遇。目(mu)前，中國(guo)市(shi)場(chang)提供(gong)(gong)了完整的(de)(de)(de)(de)消費電子的(de)(de)(de)(de)供(gong)(gong)應鏈，也(ye)有(you)蓬勃發展的(de)(de)(de)(de)AI大模(mo)型，再加上不斷發展的(de)(de)(de)(de)光學(xue)顯(xian)示技術，為AR+AI智(zhi)能(neng)(neng)(neng)眼鏡提供(gong)(gong)了非常豐富的(de)(de)(de)(de)發展土壤。
AR設備(bei)(bei)有(you)兩個核心的(de)(de)功能(neng)，一(yi)是(shi)形(xing)態，二是(shi)體驗。作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)要(yao)戴在鼻(bi)梁上的(de)(de)設備(bei)(bei)，希望設備(bei)(bei)輕便、無感(gan)，同時(shi)(shi)作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)一(yi)個顯(xian)(xian)示的(de)(de)設備(bei)(bei)，希望顯(xian)(xian)示功能(neng)強勁(jing)，沉(chen)浸感(gan)強。目前有(you)兩個解決的(de)(de)方案。以(yi)(yi)蘋果的(de)(de)Vision Pro作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)代表的(de)(de)視頻(pin)透視設備(bei)(bei) ，通(tong)過(guo)攝(she)像頭捕捉周圍環境，再通(tong)過(guo)眼鏡(jing)內部的(de)(de)微顯(xian)(xian)示屏將環境還原出來。這(zhe)個方案雖然提供了非(fei)常好(hao)的(de)(de)顯(xian)(xian)示效果，但(dan)是(shi)由于設備(bei)(bei)本身太過(guo)龐大和(he)笨(ben)重(zhong)，佩戴時(shi)(shi)間不能(neng)太長，長期使用(yong)的(de)(de)舒適(shi)度也很低(di)。還有(you)以(yi)(yi)BB（Birdbath）主導的(de)(de)光(guang)學透視方案，目的(de)(de)是(shi)將Vision Pro VR的(de)(de)形(xing)式(shi)縮小到眼鏡(jing)的(de)(de)形(xing)態，但(dan)是(shi)為(wei)(wei)了達到很好(hao)的(de)(de)顯(xian)(xian)示效果，對于環境光(guang)的(de)(de)透過(guo)率非(fei)常低(di)，僅僅只(zhi)有(you)10%，外觀也因此要(yao)折中(zhong)，所以(yi)(yi)外觀不是(shi)非(fei)常美觀，作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)一(yi)個眼鏡(jing)其視頻(pin)功能(neng)也不太能(neng)滿足。
Meta推出的(de)(de)產品比較符合(he)我們對于AR智能設備的(de)(de)期待，但(dan)(dan)是還是會面臨成本非常高無(wu)法實現量(liang)產的(de)(de)問(wen)題，同時仍然(ran)也被(bei)傳統的(de)(de)光波導光學(xue)(xue)結構(gou)所限(xian)制，仍然(ran)存在漏(lou)光以及色(se)差的(de)(de)問(wen)題。但(dan)(dan)是，Meta這(zhe)樣的(de)(de)方向也指明了光波導確實是實現小(xiao)型化、輕量(liang)化、AI顯示最(zui)佳(jia)的(de)(de)光學(xue)(xue)技術，這(zhe)個眼鏡仍然(ran)有一些缺點，但(dan)(dan)這(zhe)些也給帶來很多的(de)(de)創(chuang)新(xin)和發(fa)展(zhan)的(de)(de)空間。
接(jie)下來看(kan)AR 光(guang)波(bo)(bo)導(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)作原理與(yu)核心矛盾(dun)。AR光(guang)波(bo)(bo)導(dao)需(xu)要(yao)超小型的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)機，從(cong)光(guang)機發(fa)出光(guang)，入(ru)射(she)(she)到光(guang)波(bo)(bo)導(dao)耦(ou)入(ru)光(guang)柵，耦(ou)入(ru)光(guang)柵會(hui)將入(ru)射(she)(she)光(guang)衍射(she)(she)并在光(guang)波(bo)(bo)導(dao)進(jin)(jin)行內(nei)(nei)旋再反射(she)(she)傳(chuan)播。我們(men)在光(guang)波(bo)(bo)導(dao)內(nei)(nei)再設計一系列的(de)(de)(de)(de)(de)轉折光(guang)柵，可(ke)以(yi)對(dui)波(bo)(bo)導(dao)進(jin)(jin)行一維的(de)(de)(de)(de)(de)擴統，在內(nei)(nei)旋反射(she)(she)傳(chuan)播到耦(ou)出光(guang)柵，最后被人眼(yan)所看(kan)到，這里面的(de)(de)(de)(de)(de)每一環(huan)都至關重要(yao)，環(huan)環(huan)相扣。光(guang)機需(xu)要(yao)高亮度、小體積，高效率，也(ye)要(yao)有很高的(de)(de)(de)(de)(de)均勻性(xing)。波(bo)(bo)導(dao)要(yao)能讓更多(duo)角(jiao)(jiao)度的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)進(jin)(jin)行內(nei)(nei)旋反射(she)(she)，我們(men)最后希望的(de)(de)(de)(de)(de)是有很大的(de)(de)(de)(de)(de)顯(xian)示，由于傳(chuan)統光(guang)圈的(de)(de)(de)(de)(de)限(xian)制目前(qian)面臨不可(ke)能的(de)(de)(de)(de)(de)三角(jiao)(jiao)形，如(ru)果要(yao)實現全(quan)彩的(de)(de)(de)(de)(de)顯(xian)示就(jiu)無法獲得很大的(de)(de)(de)(de)(de)視場角(jiao)(jiao)和非常輕(qing)(qing)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)設計，如(ru)果需(xu)要(yao)很輕(qing)(qing)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)眼(yan)鏡就(jiu)無法獲得比較好的(de)(de)(de)(de)(de)全(quan)彩效果，以(yi)及視場角(jiao)(jiao)也(ye)會(hui)受(shou)限(xian)。
目(mu)前，傳統的光(guang)波導面(mian)臨一些問(wen)題。
色差(cha)的(de)(de)(de)問(wen)題(ti)。由于(yu)傳(chuan)統(tong)衍射(she)(she)(she)光(guang)柵(zha)的(de)(de)(de)限制，不(bu)(bu)同(tong)波長的(de)(de)(de)光(guang)入射(she)(she)(she)到(dao)光(guang)柵(zha)時會(hui)產生(sheng)不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)衍射(she)(she)(she)角(jiao)，這(zhe)個角(jiao)在波導內(nei)進行多次的(de)(de)(de)內(nei)旋反(fan)射(she)(she)(she)之后(hou)，色差(cha)會(hui)不(bu)(bu)斷放大，最后(hou)到(dao)耦(ou)出(chu)光(guang)圈(quan)時，衍射(she)(she)(she)的(de)(de)(de)均勻性就會(hui)得到(dao)非常大的(de)(de)(de)影響。為(wei)了解決衍射(she)(she)(she)光(guang)柵(zha)對(dui)于(yu)不(bu)(bu)同(tong)波長光(guang)衍射(she)(she)(she)角(jiao)不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)問(wen)題(ti)，有的(de)(de)(de)企業使用三(san)層(ceng)的(de)(de)(de)波導，分別傳(chuan)輸紅綠藍三(san)色光(guang)，以獲(huo)得全彩和大視場的(de)(de)(de)體(ti)驗。三(san)層(ceng)波導的(de)(de)(de)問(wen)題(ti)，一是鏡片(pian)厚(hou)(hou)度(du)(du)(du)非常厚(hou)(hou)，同(tong)時加工(gong)成本也成倍提升，需(xu)要非常好的(de)(de)(de)對(dui)準精(jing)度(du)(du)(du)，三(san)層(ceng)的(de)(de)(de)波導也對(dui)對(dui)比度(du)(du)(du)、清晰度(du)(du)(du)造成一定的(de)(de)(de)影響。
視(shi)(shi)場角的(de)(de)限(xian)制。光需要在(zai)波(bo)(bo)導(dao)內(nei)進(jin)行內(nei)旋(xuan)反射(she)的(de)(de)傳播，波(bo)(bo)導(dao)的(de)(de)折射(she)率是(shi)影響可傳輸角度非(fei)常(chang)大(da)的(de)(de)因(yin)素，因(yin)此(ci)限(xian)制視(shi)(shi)場角第一個因(yin)素就是(shi)波(bo)(bo)導(dao)的(de)(de)折射(she)率，同時由(you)于傳統的(de)(de)波(bo)(bo)導(dao)無法(fa)消(xiao)除色(se)差，紅光和藍(lan)光兩個波(bo)(bo)長相距比較大(da)的(de)(de)光在(zai)波(bo)(bo)導(dao)內(nei)的(de)(de)傳播角度，同時也要被(bei)考慮(lv)進(jin)去。在(zai)色(se)差影響下(xia)，波(bo)(bo)導(dao)的(de)(de)視(shi)(shi)場角限(xian)制在(zai)20度以內(nei)，能夠將色(se)差消(xiao)除的(de)(de)話，將波(bo)(bo)導(dao)的(de)(de)視(shi)(shi)場角由(you)20度可以突破到(dao)60、70度。
效率(lv)和(he)(he)均勻(yun)性。無法(fa)避免入(ru)射光(guang)可能會(hui)和(he)(he)耦入(ru)光(guang)柵(zha)進行多次(ci)的(de)入(ru)射，當入(ru)射光(guang)第二次(ci)與耦入(ru)光(guang)柵(zha)接觸的(de)時候，有很大(da)(da)一部分能量就會(hui)漏(lou)出(chu)光(guang)柵(zha)，導(dao)致(zhi)在耦出(chu)光(guang)柵(zha)的(de)均勻(yun)性得到非常(chang)大(da)(da)的(de)影(ying)響。
彩(cai)虹效應。環境光打到耦(ou)出(chu)光柵(zha)時(shi)，會在人(ren)眼(yan)中呈現一些(xie)彩(cai)虹的紋路(lu)，這樣非(fei)常影響(xiang)用戶的觀看(kan)體驗(yan)，同時(shi)，耦(ou)出(chu)光柵(zha)的漏光問題，不(bu)可避免一些(xie)光耦(ou)出(chu)到環境之中，被外界的人(ren)看(kan)到，這樣對眼(yan)鏡的美觀度和隱(yin)私有一定的影響(xiang)。
當我們(men)意識到傳統(tong)光柵(zha)有如(ru)此多的(de)(de)問(wen)題，墨(mo)思維爾不(bu)打算(suan)繼續在傳統(tong)光柵(zha)上研究(jiu)，瞄準的(de)(de)是超表(biao)面的(de)(de)結(jie)構(gou)，通過超表(biao)面結(jie)構(gou)，希望能(neng)夠突破傳統(tong)光柵(zha)的(de)(de)一些限(xian)制。
傳統光柵由于結構比較有限(xian)制，在優化的(de)(de)時(shi)候，設(she)計的(de)(de)參(can)數(shu)非常有限(xian)，墨思維(wei)爾(er)使用超表面(mian)光柵的(de)(de)時(shi)候，就有更多的(de)(de)優化參(can)數(shu)可以(yi)選擇，多種參(can)數(shu)配合，可以(yi)滿足更高的(de)(de)設(she)計要求。
傳統(tong)光柵(zha)的(de)視場(chang)角(jiao)由(you)于存(cun)在色差的(de)問題，傳統(tong)光柵(zha)的(de)單片全彩的(de)視場(chang)角(jiao)被限制在30度(du)(du)以內，如果使用超(chao)表面的(de)光柵(zha)，可以將視場(chang)角(jiao)突破到60度(du)(du)以上。
傳統的光柵由(you)于無法消除色(se)散(san)，如(ru)果要實(shi)(shi)現(xian)全(quan)彩(cai)(cai)顯示必須要堆疊(die)多層(ceng)的波(bo)導，超表面(mian)光柵將色(se)差消除之后可以使用(yong)單片波(bo)導實(shi)(shi)現(xian)全(quan)彩(cai)(cai)的高保障(zhang)顯示。
傳統的(de)光柵效(xiao)率(lv)比較(jiao)低(di)，不(bu)僅是光柵的(de)效(xiao)率(lv)低(di)，為(wei)(wei)了(le)配合全(quan)彩(cai)顯(xian)示，為(wei)(wei)了(le)減輕色差的(de)影(ying)響，光機(ji)部分也需要對(dui)應調整每(mei)個紅綠藍(lan)三(san)個亮度，也能(neng)得到比較(jiao)好的(de)色彩(cai)顯(xian)示。如果使用(yong)超表面(mian)光柵將(jiang)色差消(xiao)除之后，光機(ji)的(de)性能(neng)也能(neng)得到全(quan)面(mian)的(de)釋放。
彩(cai)虹效(xiao)應(ying)(ying)方(fang)面，在實(shi)現大視(shi)場角的(de)情況下，傳統光圈會(hui)有非常嚴重的(de)彩(cai)虹效(xiao)應(ying)(ying)，超表(biao)面經過參(can)數的(de)優化(hua)之后(hou)，可(ke)以將非常好地控制彩(cai)虹效(xiao)應(ying)(ying)。
最(zui)后就是漏光的(de)(de)影響，我們在設計中(zhong)可(ke)以考慮(lv)進去，將超表面光柵這一系列的(de)(de)技術積累，從量(liang)變到質變，最(zui)終(zhong)的(de)(de)眼鏡形態(tai)可(ke)以擁有更輕薄的(de)(de)形態(tai)，更長(chang)的(de)(de)續航以及更低(di)的(de)(de)成本，真正的(de)(de)為(wei)沉浸式的(de)(de)AI體驗帶(dai)來可(ke)能。
拓撲優化(hua)算法也是墨思維爾(er)一(yi)(yi)(yi)項核心的(de)(de)(de)技術力。傳(chuan)統(tong)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)柵(zha)設(she)計(ji)(ji)需要使用參(can)數(shu)掃(sao)描以(yi)及經驗計(ji)(ji)算的(de)(de)(de)方法設(she)計(ji)(ji)光(guang)(guang)柵(zha)，而墨思維爾(er)使用的(de)(de)(de)是自研的(de)(de)(de)逆向優化(hua)辦法，通過一(yi)(yi)(yi)次正向的(de)(de)(de)傳(chuan)播以(yi)及一(yi)(yi)(yi)次逆向的(de)(de)(de)伴隨優化(hua)，可(ke)(ke)以(yi)輕松得到(dao)空間(jian)內(nei)每一(yi)(yi)(yi)個(ge)位(wei)置對于整體光(guang)(guang)學結(jie)構的(de)(de)(de)影響，同時(shi)(shi)再加(jia)入(ru)多(duo)目標優化(hua)，同時(shi)(shi)優化(hua)視場角、色差、效率，多(duo)個(ge)參(can)數(shu)同時(shi)(shi)進行，最后在迭代中還要加(jia)入(ru)尺(chi)寸的(de)(de)(de)制約，使超表面光(guang)(guang)柵(zha)能夠可(ke)(ke)加(jia)工，最后設(she)計(ji)(ji)出來的(de)(de)(de)光(guang)(guang)柵(zha)最小線寬(kuan)(kuan)大(da)概在60nm左右，完(wan)全(quan)符(fu)合現(xian)在工業的(de)(de)(de)設(she)計(ji)(ji)最小線寬(kuan)(kuan)。
墨思維(wei)爾目前(qian)的(de)(de)(de)第(di)一代產品在耦入端使用的(de)(de)(de)是(shi)超(chao)表面的(de)(de)(de)光(guang)(guang)柵設計，消(xiao)除了色(se)差之后，紅綠藍三(san)色(se)光(guang)(guang)可以在波導內以精(jing)確的(de)(de)(de)位(wei)置進行(xing)傳(chuan)輸，當傳(chuan)出(chu)到耦出(chu)光(guang)(guang)柵之后，三(san)色(se)光(guang)(guang)也會以精(jing)確的(de)(de)(de)位(wei)置出(chu)色(se)并且合(he)色(se)。墨思維(wei)爾有三(san)項(xiang)突破(po)：一是(shi)消(xiao)除了顯(xian)(xian)示色(se)差，二是(shi)突破(po)傳(chuan)統光(guang)(guang)柵所達不到的(de)(de)(de)視場角，三(san)是(shi)單片中(zhong)實現全(quan)彩(cai)的(de)(de)(de)顯(xian)(xian)示。
來看傳統的(de)光(guang)柵顯(xian)示效果和超表面(mian)光(guang)柵的(de)顯(xian)示效果對(dui)比。傳統的(de)顯(xian)示光(guang)柵在顯(xian)示純白(bai)文字，周邊(bian)會存在色(se)(se)彩(cai)的(de)失真(zhen)，視(shi)(shi)場(chang)角非(fei)(fei)常受限(xian)，影響沉浸(jin)感。傳統的(de)光(guang)柵目前已經達到優(you)化的(de)極限(xian)，它的(de)迭(die)代速(su)度慢慢降下來。超表面(mian)光(guang)柵消(xiao)除(chu)了(le)色(se)(se)差得到了(le)非(fei)(fei)常好的(de)均勻全彩(cai)顯(xian)示，同(tong)時也突破(po)了(le)傳統光(guang)柵的(de)視(shi)(shi)場(chang)角的(de)限(xian)制(zhi)，也建立了(le)非(fei)(fei)常好的(de)技術代差，超表面(mian)光(guang)柵是(shi)領先行業至少(shao)一到兩年。墨思(si)維爾(er)自(zi)研(yan)的(de)算法可(ke)以幫助自(zi)身產品進行快速(su)的(de)迭(die)代。
2025年(nian)(nian)是(shi)墨思維(wei)爾(er)(er)的(de)創(chuang)業(ye)元(yuan)年(nian)(nian)，主要任(ren)務是(shi)完善拓撲優(you)化算(suan)法(fa)，繼續迭代研發超(chao)表面光波導(dao)(dao)。希望在2026實(shi)現初步的(de)小規模量產(chan)。也(ye)期待與戰略(lve)伙伴進行(xing)密切的(de)合作，將墨思維(wei)爾(er)(er)的(de)技術優(you)勢轉化為產(chan)品優(you)勢，在2027年(nian)(nian)能(neng)夠達(da)到(dao)行(xing)業(ye)領先(xian)的(de)水(shui)平，建立品牌的(de)影響(xiang)，同時(shi)參與制定(ding)行(xing)業(ye)的(de)標(biao)準，為光波導(dao)(dao)提(ti)供一(yi)套(tao)完整(zheng)的(de)解決方案。
關注我們
公眾號：china_tp
微信名稱：亞威資訊
顯示行業頂級新媒體
掃一掃即可關注我們
