文/VR陀螺 万里
“AR的突破在很大程度上取决于光学的突破。”这是陀螺君在今年光博会听得比较多的一句话。
想要构建性能强劲、生态完善并且兼具轻薄小巧的AR眼镜仍有待时日，目前各大AR上下游厂商都在围绕这一目标而努力着。在光学方面，经历了棱镜、离轴光学、Birdbath、阵列光波导等解决方案，很快我们将有望迎来衍射光波导，特别是其中的体全息光波导全面应用落地之年。
借由光博会的契机，陀螺君有幸与谷东科技创始人崔海涛进行了对话。谷东科技深耕B端赛道，同时对于上游的AR光学也具备深厚的研发积累。最近，他们表现出对未来将体全息光波导技术在国内快速商业化的强烈信心，并称能够缩短3-5年的时间。究竟是什么让谷东科技如此坚定？
谷东科技创始人崔海涛
越过浮雕光栅，体全息波导突破全彩和二维扩瞳难题
谷东科技是国内光学显示技术及AR产业化整合方案提供商，在近日的光博会上，企业展示了先前所发布的C2000、H2000D等面向于工业领域的AR硬件以及一系列最新的光学模组，其中二维矢量反射式体全息光波导无疑成为了其展台的最大看点。
谷东展示的部分光学模组，VR陀螺整理
如今消费级AR眼镜产品中较为常见的是Birdbath光学，它的优点是结构简单，图像质量出色，可实现较大的FoV。但缺点在于体积相对臃肿，且透光率低，相比之下，光波导具有轻薄、高透光率等系列优势，是一众AR厂商所追逐的热门赛道。
如果对光波导方案进一步划分，它又包括了阵列光波导以及基于衍射原理的浮雕光栅波导和体全息光波导。阵列光波导基于光学冷加工工艺，生产工艺相对成熟，应用的产品有影目Air、亮亮视野听语者等。而衍射光波导对于技术要求更高，但是在大规模量产以及扩瞳等方面具有优势。
从本次谷东科技的参展产品不难发现，团队缺席了浮雕光栅，而是选择了押宝体全息方案。崔海涛告诉陀螺君，与浮雕光栅比起来，他更为看好体全息这一技术路线。体全息方案的优点体现在以下几方面：
加工工艺更简单，浮雕光栅基于微纳米加工工艺，而体全息采用的是全息干涉技术，激光器曝光即显，多深度光栅加工起来也更简单；原理上体全息可以通过改变分子结构的方式改变光学性能，随着材料以及制造工艺的升级，它在色散、光效等方面均有更好的表现；工艺简单意味着可以大幅降低生产成本。
不过，目前涉足体全息的企业仍相对偏少，国外代表企业有索尼、Digilens、Akonia（已被苹果收购），国内有水晶光电、谷东科技、奥提赞、三极光电等。崔海涛指出，体全息光波导的难点主要归结于对底层材料的研发以及把控。“不管是里面的高折树脂基底，又或者是光敏聚合物材料、一些工艺设备，很多都严重依赖于外部和海外的供应商。这就导致如果供应商不能提供最佳方案，就很难在产品性能上有所突破，或者产品迭代只能依靠外部企业，自身无法有效进行。”
早在2017年成立之初，谷东科技便成立了光波导研发团队，光博会上的二维矢量体全息模组则是他们近些年来成果的最好展示。其中H3040-V-G和H3040-V-M分别是单绿色以及彩色体全息模组，它们的DFoV达到了40°，透过率达到了80%以上。
图源：谷东科技
在现场，崔海涛向陀螺君介绍了单色与彩色波导片在加工工艺上的一些区别：如果想要实现单绿色工艺，那么就需要用到绿色激光器对材料进行曝光，使用不同波长的激光蚀刻最终会呈现出不同的效果。而彩色波导片的实现手段有两种，一是使用三色激光器同时加工，那么最终就会呈现出彩色的效果，另外还有一种方式是采用多层波导片设计以分离RGB传输光路，后者有利于提升颜色的均匀性。
值得一提的是，H3040-V-G和H3040-V-M均实现了二维扩瞳，目前二维扩瞳方案有两种，一是增加转折光栅（三转折方案），另一种则是谷东所采用的二维矢量方案。三转折方案相当于光线在传输过程中能量要损失两次，波导片最终光效可能仅有千分之一，而二维方案能够实现让光线在出瞳时往x矢量和y矢量进行扩展，它的光损要小得多，谷东展示的方案光效能做到2%-3%区间。此外，它还具有光机模组更加小巧、加工制作成本更低等优点。
崔海涛自豪地表示，二维矢量反射式体全息全链条目前应该只有我们一家在做，这主要是因为该方案需要精确控制光的传播方向，光路设计难度极高，同时还需要考虑到材料的选择和优化。早些时候我们的二维方案出瞳范围比较窄小，是因为光在传递过程中容易被吸收光能，导致在传播一定距离后限制了其出瞳范围。而现在我们通过更新材料改善了这一问题。”
组建材料研发团队，未来AR光学成本有望创新低
在对话过程中，崔海涛不止一次提到了体全息的痛点：在体全息量产之路上的掣肘除了材料、材料还是材料。
“曾有同行表示，体全息光波导在户外阳光下暴晒会性能失效，不稳定，但实际上这是因为材料不过关所导致的。有些人可能会建议使用特殊的光栅设计来弥补材料的缺陷，但实际上，这种做法只是治标不治本。真正有效的解决方法是选择和优化适合的材料，进而从根本上解决问题。”
在陀螺君看来，衍射光波导的两条路线：浮雕光栅以及体全息不仅只有技术差异，它们对于从业者的考验也各不相同。前者投入较大，但发展脉络相对清晰。而后者要依托材料的突破，反倒有点类似于一次“豪赌”，成功则需要一点点“魔法”以及更大的毅力。
谷东科技的官网介绍中指出，“企业致力于解决AR行业中光学显示的‘卡脖子’技术难题”，基于这一信念，谷东科技选择了在体全息光波导及其核心的底层材料方面进行死磕。崔海涛告诉陀螺君，目前谷东科技有专门的材料研发团队，并且与美国的某一顶尖材料团队展开了合作共研。
图源：VR陀螺
在这些年的发展中，谷东科技所取得的成果是有目共睹的，团队不仅实现了二维矢量反射式体全息光波导的量产，更难能可贵的是实现了体全息大部分产业链条的自主可控。崔海涛表示，“高折树脂材料波导基底我们可以自研，光敏材料光致聚合物我们可以自研。此外，前期干涉激光蚀刻、后期镜片封装、测试这些环节也可以自主掌握。”目前谷东科技已经自主研发了共聚物全息光敏树脂材料、而柔性高折树脂基底也将近研发成功。
崔海涛透露，目前团队所遇到的问题之一在于材料的吸光问题，吸光问题最终会影响模组的出瞳以及显示效果。不过得益于谷东科技对于材料的深入研发，团队可以实现更为敏捷的开发以及迭代。“我们北京有一个研发中心，楼上做材料，楼下做光刻。通常的做法是楼上调完配方马上拿到楼下开测。我们的迭代速度非常快，基本上每过一个月我们整个材料和体全息效果都会有一个很大的进步。”
谷东科技光学实验室
在崔海涛看来，体全息不仅是可行的，并且商业化进程可能比很多人所预期的要早得多。“目前AR眼镜的成本大头在于光学显示，而光学模组能占到眼镜整机成本的30%-40%。我们的光学做到了材料级别，而材料都是按公斤算的，价格可以压得很低。”
“现阶段AR市场竞争还没有到白热化，所以棱镜、自由曲面、Birdbath它们都有相应的生存空间。但当成本需要一分一毫地削减时，体全息绝对是最有效的方案。”崔海涛表示。
B端业务发展稳健，谷东科技将进一步释放AR核心能力
目前，面向B端、G端提供AR解决方案仍是谷东科技当前业务的基本盘，据了解，⾕东集成了软硬件、系统平台和数字模型等，针对不同⾏业的需求，推出了⼀体化⼯业 AR 平台。
这使得企业能够更好地结合⾃身实际情况，应⽤数字技术来实现提质增效。⽽作为⼯业 AR 中最关键的⼀部分，⾕东科技对⼯业领域的光学需求进⾏了深⼊调研， 并通过模组的研发和定制化⽣产，提供了场景适应度很⾼的 AR 眼镜。
与C端市场的内卷不同，谷东科技近年来取得了不错的发展表现。据了解，企业能够保持每年百分之几十的增长率；如果加上模组，其出货量可以达数千量级；目前企业有意向以及正在维系的客户超过了2000家。
陀螺君了解到，今年谷东科技在国内锂电、光伏、核电等新能源市场取得了进一步合作，而在航空市场则中标了商飞等项目。从工业、物流、通信、安防到航空，谷东科技服务的版图在不断加大中。
以航空市场为例，除商飞外，谷东还曾与中国航空⼯业、南⽅航空、中国国际航空、空中客⻋、⾸都机场等知名企业达成了合作。“这证明了我们在整个航空业能够给飞机的运营方和制造商同时提供产业链价值。从飞机的制造、出厂培训、工人培训、运营售后再到例行健康检查，我们在整个产业链里面提供了一个完整的闭环。”崔海涛表示。
提到B端行业，崔海涛表示目前市场正在起量，企业所需要的是下沉以及多一点耐心。“以宁德时代为例，你不能奢望今天接触明天就给你下几千万的订单。即便那么大的企业，也需要从几十、几百的订单开始，深刻地去服务它的链条，推动它用AR进行数字化变革，最后才会让整个产业发展起来。”
巡检与维修场景，图源：谷东科技
目前行业很多人会倾向于把B端市场与C端市场进行类比，但崔海涛认为这两者存在着本质的区别。“对于B端的AR产品，你不要把它当成C端的眼镜。我认为更好的思路是应该把它当成螺丝刀、扳手一样的工具，而我们的客户也是把它当成工具和耗材去采购的。只要它能提高效率，AR的泡沫与喧嚣跟B端其实没有任何关系。”
当问及对于C端行业的看法，崔海涛则直接抛出了两个感叹词：太火！太卷！单以今年下半年为例，ARKnovv A1、INMO Go、XREAL Air 2......C端AR产品应接不暇，让人眼花缭乱。崔海涛表示轻易不会在C端市场下场淘金，而是会选择做好AR时代的卖铲人、送水人这一角色。
从谷东科技在本次光博会现场展示的光机模组中我们便不难发现企业正在准备进一步对外释放其AR的核心能力。除前面提到的二维矢量体全息光波导外，现场还展示了Micro-OLED+阵列光波导的光学方案以及一款出瞳距离达40mm的单目波导模组M2030Q。
一般认为，Micro-OLED亮度偏弱，而阵列光波导光效偏低，两者并非一个理想的搭配组合，但谷东科技通过对特定光学器件进行设计优化并且优化光路结构，最终使得其展示的M3045 Micro-OLED+阵列光波导模组光效能达到16%、最终入眼亮度达到800尼特。此外，它的分辨率为1952×1232，FoV达到45°，显示效果基本能与主流的Birdbath方案看齐。
而对于M2030Q，崔海涛表示长出瞳距离其实能够有效缓解单目类产品的用眼疲劳，这是根据多名企业客户的反馈加以改进的结果。陀螺君在现场体验了同样配备单目长出瞳距离光学方案的整机C2000S，在观看体验方面，确实要比某些单目类AR眼镜产品更符合人的用眼习惯。当然这可能也兼顾到了工业环境中安全作业方面的考虑。
图源：VR陀螺
值得期待的是，今年后半年谷东科技可能还会亮相两款B2C硬件产品。其中一款采用头带+后置电池设计，主打观影以及投屏。而另外一款进阶产品采用Micro-OLED+Birdbath光学，外观类似于HoloLens 2，具备SLAM、手势、语音交互等能力。陀螺君在现场也体验了这两款产品原型，目前产品在软件方面还有待优化，期待后续的表现。
图源：VR陀螺
对话的最后，崔海涛告诉陀螺君，“下游我们有产品和软件，上游我们有材料和数据。我觉得谷东科技的路越走越宽，未来能提供给客户的产品也会更加丰富。”
在B端市场，谷东科技具备提供从算法软件、整机硬件再到交付服务的核心能力，而团队在光学以及空间计算的深耕也将很快迎来收获的果实。据了解，目前其团队正在对接某一海外大厂，未来将有望提供波导片甚至底层的材料。
可以预见，谷东科技也将在AR光学领域发挥着更为重要的角色。
