這篇文章介紹了近眼光學(xué)的相關(guān)知識(shí)，分析了波導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)聚焦于全息波導(dǎo)領(lǐng)域，和其中的佼佼者——DigiLens公司。
近眼光學(xué)(Near-eye Optics)的基礎(chǔ)知識(shí)
大多數(shù)人在接觸過(guò)如Google Glass等產(chǎn)品后，都會(huì)對(duì)智能眼鏡有一個(gè)粗略的認(rèn)識(shí)：一個(gè)微型顯示屏(圖示中為L(zhǎng)CoS顯示屏)被裝載在附接到側(cè)面的電子裝置中，并且指向單個(gè)棱鏡，棱鏡將光90°折射進(jìn)佩戴者的右上方的視場(chǎng)角中——圖示中展示的是由HiMax(臺(tái)灣奇景光電)生產(chǎn)的組合光學(xué)元件，可以容納LCoS顯示器和棱鏡光學(xué)器件。
現(xiàn)在想象一下，有兩個(gè)這種90°的棱鏡并排擺放著。這種配置可以將圖像轉(zhuǎn)動(dòng)180°。 同時(shí)，兩個(gè)90°棱鏡也可以在相同方向上回轉(zhuǎn)。 在波導(dǎo)中，顯示器的這種轉(zhuǎn)動(dòng)是一個(gè)很重要的原理。
波導(dǎo)基礎(chǔ)知識(shí)
波導(dǎo)技術(shù)并不是一種全新的科技。波導(dǎo)顯示屏使用了和能夠?qū)崿F(xiàn)單向光波沿光纖電纜流動(dòng)的相同的技術(shù)。當(dāng)你從側(cè)面看光纖電纜時(shí)，是看不到的光的，只能在光纖的末端看到一個(gè)發(fā)光點(diǎn)。波導(dǎo)鏡片使用了與單向光波相同的特性來(lái)引導(dǎo)光波在鏡片或者平面中流動(dòng)。
一些最基礎(chǔ)的波導(dǎo)技術(shù)首先由以色列公司Lumus進(jìn)行商用化。Lumus最近成為了AR眼鏡企業(yè)Daqri和Atheer的OEM供貨商。
谷歌和索尼也都有類似的波導(dǎo)設(shè)計(jì)的IP。還有一些聯(lián)合研究項(xiàng)目，如HiMax和Optivent、HiMax和Lumus、HiMax和Essilor之間都有類似的合作。法國(guó)的Essilor是世界上最大的鏡片生產(chǎn)商，最近和意大利的Luxottica，世界上最大的鏡框公司合并了。
表面浮雕波導(dǎo)(Surface relief waveguides)
在一個(gè)更為復(fù)雜的波導(dǎo)設(shè)計(jì)中，想象一塊棱鏡能夠被壓縮到非常小的體積，并且長(zhǎng)度增加了?，F(xiàn)在將一些紋路鐫刻在鏡片的表面。這些微型的紋路就是“表面浮雕”波導(dǎo)。圖像被切割成一系列的垂直條紋，由鏡片另一端的相應(yīng)的紋路重新組裝，呈現(xiàn)在眼前。
這種表面浮雕波導(dǎo)最先是由諾基亞取得專利并且商用的。
微軟HoloLens使用的波導(dǎo)就是諾基亞的設(shè)計(jì)，但進(jìn)行了一些改動(dòng)——微型顯示屏被置于了眼鏡之上。
諾基亞的這個(gè)專利非常重要，因?yàn)槠淠軌虮淮笠?guī)模生產(chǎn)。除了HoloLens之外，諾基亞還將這種設(shè)計(jì)授權(quán)給了Vuzix，這間公司由英特爾投資，并且和聯(lián)想一起在中國(guó)企業(yè)級(jí)市場(chǎng)中銷售波導(dǎo)產(chǎn)品。
芬蘭的Dispelix不僅僅生產(chǎn)表面浮雕波導(dǎo)，還對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行了非常大的改進(jìn)。除了在鏡片表面鐫刻紋路之外，Dispelix還能夠?qū)⒓y路直接打印在鏡片上。
Magic Leap
對(duì)于這家神秘的公司，我們可以從公司申請(qǐng)的各種專利、做出的投資來(lái)更深入了解Magic Leap。
公司的創(chuàng)始人Rony Abovitz此前成功將生產(chǎn)手術(shù)用機(jī)械臂的MAKO Surgical做上市。MAKO在IPO之后被醫(yī)療設(shè)備巨頭Stryker收購(gòu)，金額高達(dá)16億美元。鑒于這些成功的創(chuàng)業(yè)經(jīng)歷，Abovitz獲得了投資人的信賴。再加上Magic Leap釋放出的幾段神奇的demo，公司得以獲得巨額的投資。
Magic Leap試驗(yàn)過(guò)多款光學(xué)設(shè)計(jì)方案，試圖找出能夠被大規(guī)模生產(chǎn)的光場(chǎng)顯示屏解決方案。光場(chǎng)技術(shù)可以制造景深效果，使得焦點(diǎn)內(nèi)的物體清晰呈現(xiàn)、焦點(diǎn)外的物體變得模糊。對(duì)于Magic Leap所追求的娛樂(lè)應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，光場(chǎng)可以讓虛擬的內(nèi)容在渲染后更加真實(shí)。
在去年4月，Abovitz登上了《Wired》雜志的封面，手持由公司研發(fā)出的“光子晶片(photonic chip)”。所謂的晶片，指的是制造顯示屏過(guò)程中用到了類似芯片生產(chǎn)的生產(chǎn)方式。
公司在2013-2014年間提交了許多稀奇古怪的光學(xué)設(shè)計(jì)專利，這些設(shè)計(jì)理論上都行得通，但是現(xiàn)實(shí)中卻要受限于現(xiàn)有的生產(chǎn)條件。公司提出，可以將用于制造CPU的生產(chǎn)手段用在制造光學(xué)顯示屏上。就算大家對(duì)Magic Leap的這一理論能否成功不再懷疑，公司仍然面臨著兩大障礙：首先是生產(chǎn)成本。眼鏡鏡片的大小在制造成本上要比小小的CPU高得多，而且一副眼鏡還有兩塊鏡片。這表示，就算Magic Leap的技術(shù)成功了，制造鏡片的成本將會(huì)高達(dá)每副眼鏡上萬(wàn)美元。，同時(shí)也不會(huì)像英特爾那樣做到CPU的大規(guī)模生產(chǎn)。