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AR行业杀出黑马,雷鸟创新发布首款双目全彩MicroLED光波导眼镜

AR行业杀出黑马,雷鸟创新发布首款双目全彩MicroLED光波导眼镜
2021年10月15日 17:33 新浪网 作者 36氪

  虚拟现实第十年,AR走到toC爆发前夜。

  “人们往往高估了未来一年的变化,却低估了未来十年的变革。”

  对于虚拟现实产业,这一观点再正确不过了。

  2014年,Facebook以20亿美元高调收购VR创企Oculus,从此一脚踢开了虚拟现实产业的大潮。此后,AR/VR几度风起云涌,各方势力登台献唱,楼起楼又落。

  如果从Oculus成立的2012年算起,马上,我们就将步入AR/VR产业的第十个年头。

  十年变革,技术已是天翻地覆,无数横梗在产业发展前的拦路巨石,都被科研人员一点一滴如水滴穿石般,逐渐攻克。

  比如今天,由TCL电子孵化的雷鸟创新正式发布了业内首款双目全彩MicroLED全息光波导AR眼镜「雷鸟智能眼镜先锋版」,其中所使用的全彩MicroLED+光波导技术,一直是产业攻克多年却始终无果的挑战,也是被微软、MagicLeap、小米、甚至苹果等业内玩家所认可的AR技术路径。

  这款智能眼镜重量不到60克,仅比一副普通墨镜稍重。它不仅具备信息提示、拍照分享、实景导航等功能,后续还能在家实现与智能门锁等设备的互联,并实现一键关闭空调、启动车辆等功能。在办公场景下,它可同时在你眼前呈现多个屏幕。

  事实上,这并不是TCL及雷鸟的第一款AR眼镜。早在2021年初,该团队就在海外发布了一款名为NXTWEAR G的AR眼镜,这款产品在韩国、日本、澳大利亚、美国等国家已经开售。TCL和雷鸟的AR技术研发更是要追溯到三年多以前。

  全彩MicroLED与光波导这两项核心技术究竟是如何被雷鸟攻克的?雷鸟对于AR产业的布局是什么?面向消费者的AR眼镜又该如何设计?带着这些问题,36氪独家采访了雷鸟科技CEO李宏伟,揭开这副「业界首款双目全彩MicroLED全息光波导AR眼镜」背后的故事。

  

  AR核心技术瓶颈:光学显示

  想要看懂「全彩MicroLED」与「光波导」这两项技术,首先要对AR眼镜的核心技术进行拆解。

  根据华进资本数据,在1000美元级的AR硬件成本中,占比最高的是光学与显示成本,达到43%;其次是处理器成本,占比31%。

  显示」与「光学」技术相当于AR眼镜的「幕布」与「投影」,这两项技术也是影响AR用户体验的最直接因素。

  先以更容易理解的显示屏技术为例,在当前的AR产业有四种主流显示方案,分别是:LCOS、DLP、硅基OLED、以及MicroLED。

  在这四种方案里,MicroLED的效果最佳,但难度也最大。

  LED大家已经非常熟悉了,而MicroLED顾名思义,可以理解为非常微小的LED。

  MicroLED是LED的阵列的高密度集成,其阵列中的像素点间距仅为10微米量级,不仅制造出来的设备更轻便、更省电、使用寿命更长,而且能达到超高密度的像素级别,色域广、成像分辨率极高。

  同时,由于MicroLED的每一个LED像素点都能够自发光,不像其他方案需要借助背光,使得MicroLED的成像效果亮度更高、对比度更强“黑色更黑,白色更白”。

  最后,由于MicroLED光谱主波长度约为20nm的紫外光,此方案能够提供极高的色彩饱和度,让成像效果更鲜艳。

  种种优势之下,MicroLED成为业内公认的AR显示最佳方案,也是下一代主流显示技术的重要路径。但是,MicroLED量产的技术难度,也是业内公认最高的。

  MicroLED作为LED芯片的一种,在芯片制造、晶粒转移、检测修复等诸多环节都存在技术瓶颈。在AR领域的应用中, MicroLED又增加了尺寸效应、红光效率低、难以全彩等技术难题。

  举个例子,为了让AR眼镜更加轻薄,其MicroLED显示芯片的尺寸要足够小,但同时又不能因为面积的限制而影响分辨率,因此,显示芯片的像素要到达亚微米级别,其尺寸小于5微米(μm)。

  1微米的长度是1米的一百万分之一,在如此小的尺寸下,像素的量子效率非常低,因而对MicroLED芯片驱动电路的设计与制造要求都非常高。

  其次,由于显示需要红绿蓝三基色来实现,也就需要红、绿、蓝三种不同颜色的像素晶粒。红色晶粒由于其自身材料特性限制,量子效率非常低,在同等电流下的发光亮度竟不及蓝色、绿色的十分之一,极大限制了MicroLED的亮度与色彩效果。

  最后,由于红、绿、蓝三色晶粒分别生长在不同外延片上,在制造MicroLED芯片时需要将它们分别转移到芯片上,极大地挑战了制造工艺。

  因此,为了绕开这些问题,有的厂商会使用单色MicroLED显示——如仅有绿色——为了保证成本与量产良率的可控,牺牲了全彩显示效果。

  然而,背靠着TCL的雷鸟,却比业内其他AR企业多了一份底气。

  2021年恰巧是TCL成立40周年,这位久经沙场的行业巨擘,积攒着长达40年的技术积累,范围涵盖光学、显示、材料、半导体等方方面面。

  雷鸟科技与华星光电不仅同为TCL的子公司,雷鸟科技CEO李宏伟还兼任着TCL工业研究院副院长和TCL实业创新业务群总经理,承担创新型、战略型产品的规划、负责探索和发展新业务机会。这得天独厚的技术基因,是旁人难以点亮的“科技树”。

  「显示」技术如此,「光学」技术也不例外。

  当前,主流AR眼镜的光学方案又可以分为三类:自由曲面、Birthbath、光波导。

  和MicroLED技术类似,光波导技术也是其中性能最好、最受业内认可,但量产难度、技术要求都是最高的。

  「光波导」技术是让光线在波导中来回折射,最终将光传输到眼睛前方,再释放出来,形成远处的虚像,最终呈现在佩戴者眼前的是一个透明镜片透射出来的图像。

  相较于其他两种方案,光波导技术能够做得够轻、够薄、大幅减少AR眼镜的体积和重量,是目前唯一能实现真正的「眼镜」式轻薄AR设备的方案。

  而且,光波导能够允许AR眼镜在进行产品设计的时候,不必将显示屏和成像系统放在人眼前,而可以分布至眼镜架、额头顶等其他部位,不仅提高了外界光线的穿透率,更给予了产品设计更大的自由度,能让用户佩戴起来更加舒适。

  微软HoloLens 2、Magic Leap One等采用的都是光波导的技术方案。然而,光波导所面临的技术难度,比MicroLED所面临的困境更是有过之而无不及。

  首先,光波导技术在传输过程中的损失极大——最早其传输效率甚至低到5%,后来逐渐提高至20%左右,但效率仍旧很低。传输效率低就导致光机光源亮度需要极高,这又与小体积、低功耗的要求相违背。

  其次,如果采用衍射波导方案,不仅其技术设计门槛高,而且极容易产生亮度不均、彩虹纹等诸多问题。

  李宏伟告诉36氪,为了攻克「光波导」这座技术大山,团队花了整整三年时间,联合了一流的显示光学专家进行合作,终于实现了自研光波耦合分析和优化算法的极大突破。

  雷鸟没有采用微软等业内玩家使用的多层波导技术的妥协方案,而是在单层光栅的基础上,使用了高折射率玻璃晶圆,再配合雷鸟自研的光波耦合分析算法,让此前困扰行业已久的大角度光线也能进行波导传输,解决了衍射波导方案的视场角问题,极大地突破了光波导工艺的技术瓶颈。

  而且,正如前文所言,目前市面上已经陆续有采用MicroLED+光波导方案的AR眼镜面世,但它们大多采用的是单色方案,牺牲了一定的成像体验效果。

  雷鸟为了让这款眼镜的彩色成像效果更优秀,在光波导与MicroLED的基础上,经过多年的研发实验,打造了「全彩微显示引擎」,对亮度、色彩、产品能耗进行了高度平衡,最终实现了全彩MicroLED与单层超薄全息光波导的结合,也造就了业内首款双目全彩MicroLED光波导AR眼镜。

  AR来到消费端爆发前夜

  自2014年起,虚拟现实产业走过了从高峰到低谷的Gartner曲线前半程,并从2017年起逐渐步入“寒冬”。然而,自从2020年开始,市场正逐渐迎来复苏前兆。

  在“苹果将发布XR眼镜”与“元宇宙”等概念的利好之下,2021年的AR/VR市场可谓风起云涌,除了许多创业公司开始重新发声外,巨头们也纷纷下海,前有字节跳动高价收购Pico、高通推出新一代XR芯片;后有小米发布AR眼镜、亮风台完成2.7亿元C+轮融资等。

  「元宇宙」虽然是个过度火热的概念,但AR产业的复苏却并非无本之木。

  从技术、市场等方面来看,原因有以下几点:

  1、在技术方面,除了上文提到的MicroLED、光波导之外,芯片、SLAM、6DoF等AR/VR核心技术正在不断取得突破,各类硬件在小型化、平价化、量产良率等方面都不断走向成熟;

  2、在市场方面,AR在B端正陆续跑通商业应用模式,HoloLens、亮风台、REALMAX等瞄准B端的AR玩家都在近年来斩获了不俗的商业落地成绩,AR在工业等垂直领域也已经形成了不少明确的应用场景;

  3、随着全球AR设备出货量的稳步提升,佩戴者的用户反馈也反过来进一步推动了AR产品形态定义、交互模式、用户体验的成熟。

  虽然,当前AR行业生态尚需发展、技术有待突破、标准尚未成熟,但是在陆续跑通了B端之后,AR正在逐步走向消费C端爆发的前夜。

  不过,与需求更为明确的B端相比,目前AR用户在C端的需求尚未完全明朗。

  李宏伟告诉36氪,根据雷鸟的调查数据显示,在消费级AR/VR眼镜的用户使用数据中,娱乐(如观影、游戏等)、信息显示、社交是目前三大重度场景。尤其让不少人感到意外的是,观影竟是用户使用时长最长的功能。

  不过,由于AR/VR产业尚处发展初期,内容缺失是一大用户痛点。针对这一点,雷鸟选择从用户最常使用的娱乐观影场景入手,先在硬件上大幅提升了成像效果,接着在软件与内容上打通了雷鸟科技的海量内容资源,在一定程度上弥补了AR/VR产业发展初期的内容短板。

  雷鸟方法论

  雷鸟科技的前身是TCL内部的TV+事业部。2017年,雷鸟科技正式成立,负责TCL在全球范围内的智屏终端系统开发及内容运营,并在同年获得腾讯4.5亿元投资。

  自成立以来,雷鸟的发展速度始终快得惊人。2021年上半年,雷鸟总营收突破6.1亿港元,同比增长49.6%,会员业务收入同比增长75.9%,占比达到48.4%,增值业务收入同比增长44.8%,每用户平均收入(ARPU)为31.4港元,同比提升31.5%。

  雷鸟的成功与其公司贯彻始终的方法论息息相关。举个例子,用户画像是雷鸟的一类重点方法论集合,通过总结出一套深入的用户需求挖掘、用户洞察、用户画像方法论,雷鸟的会员订阅业务远高于行业水平。

  这些业务的方法论有着高度的可复用性,正如李宏伟告诉36氪,“用户洞察无论是发现用户想买什么样的会员,还是说他想买什么样的AR硬件,虽然形式上有很大差别,但底层逻辑是一样的。”

  当前,雷鸟内部的AR新品研发进度非常快,保持着「销售一代、准备一代、预研一代」的速度快速滚动前进。三年的技术积累让雷鸟的上一代产品从立项到产品正式销售仅用了不到6个月时间,“未来还会越来越快”李宏伟告诉36氪。

  作为雷鸟重点投入的「第二曲线」,目前AR项目已经成立了单独的子公司雷鸟创新,这家新公司由TCL和雷鸟科技孵化,专注于AR领域,核心团队来自AR、手机和智屏等领域,其正在展开第一轮对外融资。

  面对在「元宇宙」概念之下AR产业火热,李宏伟显得既兴奋又冷静。

  “行业风口有好有坏,好处是它统一了我们交流的语言,沟通起来更加容易,但坏处是拿这个去忽悠的人多了,大家不能理性看待。”

  “AR行业的发展、资本流入、用户心智建立都需要时间,可能需要5~10年才能真正成熟。但对于有梦想的人来说,这是值得的。”

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