光波導(dǎo)AR專用玻璃晶圓，讓FOV擴(kuò)大兩倍

AR硬件的迭代更新，受限于產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)，芯片、圖形處理、屏幕、材質(zhì)……只有鏈條中的各個角色在各自的領(lǐng)域不斷升級，才能讓產(chǎn)品一代比一代強(qiáng)。在這其中，可能讓很多人覺得意外的是，通過原材料玻璃的革新竟能讓AR眼鏡突破技術(shù)瓶頸。

來自德國的肖特（SCHOTT）就是這樣一家公司，其在特種玻璃領(lǐng)域耕耘了130多年，產(chǎn)品覆蓋了從日常生活家電到通訊、交通、科研等各種精密儀器設(shè)備，年銷售額達(dá)到20.5億歐元（約155億元人民幣）。如今，在AR大潮下，其針對光波導(dǎo)AR眼鏡研發(fā)的玻璃晶圓，竟能讓原本局限在30多度的FOV擴(kuò)大兩倍甚至更高。

光波導(dǎo)AR專用玻璃晶圓，讓FOV擴(kuò)大兩倍

起初陀螺君覺得非常好奇，一家研發(fā)玻璃的公司和AR會有多大的關(guān)系？

AR眼鏡的光學(xué)方案主要分為自由曲面、棱鏡、離軸光學(xué)、光波導(dǎo)等，每一種光學(xué)都離不開反射、穿透（折射），所以需要用到晶體來進(jìn)行作用，而這些晶體的材質(zhì)又分為玻璃和樹脂。

經(jīng)過了解，現(xiàn)今市場上的AR眼鏡的原材料多使用樹脂，原因是其可以一次性注塑成型、成本低、重量輕、可量產(chǎn)，而玻璃材質(zhì)，由于不能注塑，只能切割，量產(chǎn)、重量、成本都成為廠商考慮的主要因素，所以玻璃材質(zhì)基本主要使用在一些光波導(dǎo)方案的AR眼鏡中。

但是玻璃材質(zhì)相比樹脂，一方面是抗老化，另一方面，其平整度、光學(xué)鍍膜的效果都會好很多。而衡量一款光波導(dǎo)晶圓的標(biāo)準(zhǔn)可以從幾個角度來看：

1、玻璃同質(zhì)性/內(nèi)層透光率，其直接決定圖像的明亮程度和光澤；

2、總厚度公差，其決定圖像呈現(xiàn)的形變；

3、彎折，也是決定圖像形變的主要因素；

4、表面平整度，這一要素決定了圖像的對比度和清晰度。

此外，還有一個非常重要的參數(shù)——折射率，這一參數(shù)決定了光波導(dǎo)AR眼鏡的FOV，所以折射率越高，其FOV就能做得越大。

光波導(dǎo)原理：

肖特此次發(fā)布的玻璃晶圓SCHOTT RealView就針對這些方面做了很大的改進(jìn)。

而在折射率方面，市場上大多數(shù)的光波導(dǎo)折射率在1.5-1.7之間，據(jù)稱RealView的折射率最高可以做到2.0，也就是說，能夠?qū)⒃瓉碇挥?0多度的FOV擴(kuò)大2倍。

不過，折射率越大會帶來另一個問題——色散。對于這個問題，肖特的處理方式是，使用3層玻璃構(gòu)成的晶圓，將紅綠藍(lán)三種光譜分別處理，加兩個耦合器，這樣光線通過這兩個設(shè)備以理想化的形式導(dǎo)入到人眼。

此外，重量和成本也是玻璃材質(zhì)最大的兩個問題。成本方面，據(jù)稱一款A(yù)R眼鏡中，成本從高到低分別是處理器＞玻璃＞屏幕，玻璃的成本僅次于處理器。據(jù)肖特公司副總裁&增強(qiáng)現(xiàn)實全球業(yè)務(wù)總監(jiān)Dr. Ruediger Sprengard博士稱，成本與數(shù)量相關(guān)，量越大成本越低，目標(biāo)是在2020年將AR整機(jī)的成本降至500美元，其認(rèn)為，這樣的價格區(qū)間才是消費者真正能夠接受的范圍。

據(jù)稱，目前肖特的RealView晶圓已經(jīng)在與國內(nèi)的相關(guān)AR眼鏡廠商進(jìn)行合作，年內(nèi)將會有相關(guān)的AR產(chǎn)品推出。

130年多的技術(shù)沉淀，AR——下一個里程碑

光波導(dǎo)的FOV問題一直是困擾所有廠商的一大問題，所以直到現(xiàn)在，最大的光波導(dǎo)方案的FOV也不過40度左右，能達(dá)到60度以上將會讓AR眼鏡的體驗有非常大的提升。

據(jù)稱，肖特為了研發(fā)RealView晶圓花了整整3年時間。

提到肖特，可能很多人對這家公司并沒有太多的認(rèn)識。這家成立于1884年的德國企業(yè)，在特種玻璃的研發(fā)與制造上深耕了130多年。2002年其正式進(jìn)入中國市場，主要業(yè)務(wù)領(lǐng)域包括觸摸屏蓋板玻璃、電子、光學(xué)、醫(yī)藥/醫(yī)療、家用電器、能源、交通和建筑，現(xiàn)在已經(jīng)有120多種玻璃實現(xiàn)了量產(chǎn)。其生產(chǎn)的用于玻璃灶具的賽蘭面板銷量超過1.3億片，每年生產(chǎn)的光纖長度超過70億千米。肖特在全球35個國家地區(qū)擁有據(jù)點，員工數(shù)量超過15100名。

這樣一家擁有130多年歷史，年收入150多億的公司，為什么要投入如此大的精力來專門針對AR開發(fā)玻璃？

在其發(fā)布會的主題上，我們可以找到這個問題的答案——

“發(fā)現(xiàn)全新現(xiàn)實，下一個里程碑是什么？”

原來這家玻璃公司，已經(jīng)將AR作為其下一個里程碑。在其看來，AR未來一定會成為生活中不可或缺的技術(shù)。

“Glass made of ideas”，這是肖特的Slogan，AR為其帶來了更多的想象空間和可能性。在其展示的兩個工作和學(xué)習(xí)的場景中，我們看到了肖特眼中AR的未來形態(tài)。

此外，其還在會上用一組IDC的數(shù)據(jù)對AR市場的潛力進(jìn)行了闡述。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2017年AR眼鏡全球的銷量為30萬臺，預(yù)測2020年將達(dá)到220萬臺，2025年將超過5000萬臺?！半m然現(xiàn)在還是小眾市場，但在工業(yè)4.0概念后，德國、歐洲很多國家都已經(jīng)開始采用AR設(shè)備，將其應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，我們相信到2025年，AR能普及到很多人的日常生活中，就像蘋果手表的普及一樣?！?/p>

“所以我們的目標(biāo)和追求是要把設(shè)備變得輕量級，做到跟普通眼鏡一樣，而這需要在光學(xué)技術(shù)和玻璃本身上面突破才能達(dá)到這樣的效果?！边@是肖特研發(fā)RealView晶圓的初衷。

中國AR市場潛力巨大，中國公司低估了自己的實力

雖然肖特很早就已經(jīng)進(jìn)入中國，但AR相關(guān)產(chǎn)品還是第一次在國內(nèi)展示，在會上，其多次提到希望能和國內(nèi)的AR公司開放合作。在肖特CEO Dr. Frank Heinricht博士看來，在AR上中國的技術(shù)并不比以色列或者美國差，而且中國在接受程度和應(yīng)用方面相比這些地方更高，而且供應(yīng)鏈上也擁有非常強(qiáng)的優(yōu)勢。

“我們認(rèn)為中國公司低估了自己的實力，中國的AR市場有很大潛力?！?/p>

肖特CEO Dr. Frank Heinricht博士

而為了能夠提高量產(chǎn)能力，肖特與浙江水晶光電及其子公司浙江臺佳電子信息科技有限公司創(chuàng)辦了合資企業(yè)，其位于浙江臺州的工廠負(fù)責(zé)RealView?的晶圓制造和光學(xué)鍍膜，并提供一站式AR光學(xué)解決方案，從玻璃生產(chǎn)、晶片加工、鍍膜到測量/質(zhì)檢的整體流程把控。

水晶光電是消費電子產(chǎn)品光學(xué)元件的制造商，在玻璃加工和光學(xué)涂料領(lǐng)域擁有豐富的專業(yè)知識以及大規(guī)模生產(chǎn)設(shè)施。據(jù)悉，肖特和水晶光電擁有長達(dá)15年的伙伴關(guān)系，雙方彼此充分信任并曾開展合作研發(fā)，為SCHOTT RealView?光學(xué)晶圓的產(chǎn)出打下了關(guān)鍵基礎(chǔ)。

說在最后……

XR專用處理器、VR/AR專用屏幕、AR專用玻璃……雖然VR/AR市場現(xiàn)在看起來比較冷靜，但是從技術(shù)底層到原材料，各個領(lǐng)域都在為了提升體驗而不斷投入研發(fā)，我們需要的只是時間而已，時間會證明一切。