义柏伙伴|十年耕耘结硕果,这家光学企业如何让AR眼镜实现规模化量产?

2023-06-19 10:33 作者:义柏资本

这会是未来的景象。

戴上AR眼镜,走到繁华的街头。呼啸而过的汽车变成了悦动的信息流,擦肩而过的行人身上显露出社交媒体的个人链接,摩天大楼的立面上闪烁着商业广告和天气预报,就连天空中飘动的云朵也成为艺术家的画布,展示着虚拟的艺术装置。

将三维画面与现实景象融合呈现在人的眼前,离不开特殊的AR镜片,而AR镜片最好的光学方案是光波导技术,通过精密的光学结构设计,光波导可让AR眼镜达到最好的虚实融合效果。

光波导,理湃光晶是全球的领导者之一,它在光波导重要分支——几何光波导技术领域,有着完整的核心发明专利。并且,理湃光晶凭着技术实力,实现了光波导镜片的量产。近日,张通社走进理湃光晶,聆听CEO李伟分享他们的创业故事。

理湃光晶CEO 李伟

01

10年前的机缘巧合,踏上光波导的创业之路

 

2012年,Google Glass,作为全球首款消费级AR眼镜横空出世,AR从科幻走向现实。怀着强烈的好奇心,李伟马上从官网购买了一套。仅仅体验了几分钟,他就被Google Glass奇特的视觉效果所深深吸引。令他想不到的是,几个月后,自己就参与到AR领域的创业中去。
2013年,李伟正在某芯片公司担任技术项目负责人,专门负责为客户打造低功耗芯片的产品设计方案——这种低功耗芯片,可用于轻薄的硬件产品,比如AR眼镜。有一天,李伟接到一项开发任务,一位客户想用他的芯片方案设计一款AR眼镜,来驱动自研的光波导镜片,进而证明自己光波导技术的实力。这位客户正是理湃光晶的张文君。
张文君是光学博士,师从国际顶级光电技术专家。张文君找到李伟,就想尝试几何光波导的AR眼镜解决方案。李伟看到张文君的镜片,非常震惊,那时智能手机刚刚兴起,大多数人都不知道AR是什么。看到眼前的几何光波导镜片,李伟的脑海里浮现出超级赛亚人的样貌——在七龙珠漫画中,他们佩戴着能够洞悉对手战斗数值的眼镜。这款AR镜片简直就是超级赛亚人的真正实现!李伟的AR热情之火随即被点燃,两人很快成为了并肩作战的战友,彼此经常探讨几何光波导的技术交流和产品开发。

理湃光晶早期开发的AR智能眼镜
2012年,上海理湃光晶技术有限公司成立,并在2013年研发出首款几何光波导镜片,还申请了国内首个几何光波导的核心专利。经过几年的努力,理湃光晶设计出了一款AR眼镜样机,戴上这款眼镜,能够同时看到现实景象和虚拟画面,这意味着几何光波导镜片被成功“点亮”了。
那是2016年,这一年被称作VR元年,VR厂商如雨后春笋般出现,但是AR企业却是凤毛麟角。当理湃光晶的AR眼镜被“点亮”后,中证汇金关注到AR的发展趋势,也看好他们的技术潜力,随即为他们注入第一笔的天使轮融资。
第一笔资金如同一剂强心剂,让所有人振奋不已。李伟辞去原来的职务,全身心地投入到理湃光晶的工作当中,并担任理湃光晶的CEO。
02

开创键合技术,突破量产瓶颈

 

在产业界,光波导技术分为几何光波导和衍射光波导两种技术路线,两者的设计思路完全不同。前者主要利用几何光学的半透半反镜面的结构设计,来反射和扩展光信号,最终实现图像的放大和无损输出,就像橱窗镜子既能看到陈列商品,又能看到外面反射的图像;后者主要方案是使用微纳结构的压印技术,在晶片表面蚀刻阵列结构,实现光信号的引导与控制,如同精雕细刻的磨具印在巧克力上形成的精巧花纹。

几何光波导与衍射光波导的成像原理
相比衍射光波导,几何光波导的图像更真实、色彩饱和度更高、亮度更突出、显示效果更好。可是它的最大问题在于产品良率低,导致成本高企,无法规模量产。这是因为早期的几何光波导镜片的加工工艺采用人工的胶水粘合方案,人工操作个体差异较大,无法做到高效量产。“如果一片波导片需要粘合30个反射面,前29个粘合,第30个坏了,就得前功尽弃。”
为了突破量产瓶颈,在团队的商议之下,决定舍弃传统的胶水粘合工艺,转而研发不使用胶水的分子键合技术——它能一次性地贴合所有的反射面。李伟解释道,“分子键合的原理是破坏原有的分子键,并产生新的分子键,类似大自然的两块石头经过上万年的岁月,长成一块石头。”理湃光晶的分子键合技术极致地加速了断裂和重塑分子键的过程。
分子键合技术是一项新兴的技术,研发的难度非常大。但是,凭借着出色的专业背景,经过多年潜心研究,2016年理湃光晶成功地完成该项技术的研发。“随后多年,我们持续革新着这项技术,经过多次迭代升级,2023年初定型的新一代分子键合技术,生产效率已经提升几十倍,目前已经完全满足二维扩瞳波导的量产要求”,李伟自豪地说道。
分子键合技术的不断改进,大大地减少了人工的参与度,提升生产良率,降低成本,促进几何光波导镜片的大规模量产。

03

面对大单,不断提升量产能力

 

2019年,李伟面临着一项新的挑战,他接到了理湃光晶的第一份大单:为进博会的安防警务工作引入AR智能方案,订单总共1000套。以前,警务人员往往使用固定摄像头去识别嫌疑人,这难以实时追踪嫌疑人。有了AR头盔,实时识别追踪变得更加方便,安防工作效率大幅提升。

虽然当时缺乏量产的经验,还要赶在进博会举办前完成,但是李伟带领着团队坚持努力,克服困难,最终全部产品如期保质保量交付。

李伟没想到的是,更难的还在后面。2020年,突发的新冠疫情对供应链影响很大,李伟又接到了国内两家AR整机厂商的订单,一家要做安防AR智能头盔,一家要做工业AR智能眼镜,相比上一年,订单量翻了好几倍。

搭载理湃光晶几何光波导显示器件的AR产品

大幅增长的订单量对供应链、产能和人员等方面的管理带来挑战。比如,供应商交付的物料质量不高,存在漏光问题,产生杂散光,影响显示画面的质量;新招聘的工人生产作业的效率过慢,严重影响了整体生产的效率。

为了保证订单可以按时交付,李伟带领所有员工齐上产线,所有人经常工作至晚上十点。等到员工下班后,李伟、张文君等核心团队还要留下来,处理各种工艺、材料等问题,有时一直处理到凌晨4、5点。“那种状态一直持续了四个月,我们克服了无数困难,几位合伙人每天平均只睡3、4个小时。”

最后,李伟和团队顺利完成了这两份订单。同时,他们摸索出一套生产的标准化作业流程和培训作业员工的完整的体系。“从技术研发型公司转变为生产制造型公司,大客户的订单促使我们实现跨越式发展,我们首先在国内完成了几何光波导的规模化量产。”

04
向着二维扩瞳的量产进发
“二维扩瞳”被称为AR几何光波导技术的皇冠技术。传统几何光波导技术只能向X轴拓展,二维扩瞳可以同时在X轴与Y轴两个方向扩展光线,能够保障更大的眼动范围,更符合人眼的活动特征。这意味着,“二维扩瞳”能让人透过AR设备,看得范围更广,看得内容更多。

理湃光晶二维扩瞳技术专利图

具体而言,二维扩瞳技术存在着两大优势,光机小和眼动范围(Eye box)大:

其一,二维扩瞳技术的光路耦合器件非常小,可以缩小光机体积,目前最小只有0.4cc(立方厘米),大大减小了AR眼镜的体积,让它看起来更加轻便,更符合普通眼镜的形态。

其二,二维扩瞳技术让眼动范围更大,这样各种脸型、瞳距的人都能看到完整的画面。

理湃光晶开发的二维扩瞳显示器件
2022年,理湃光晶已经拿到几何光波导二维扩瞳技术的国际PCT专利,这让它的光波导技术更上了一个台阶。技术拓展同时推动产业化,理湃光晶在江苏昆山建成了生产基地,是一座面积为3000多平方米的标准化光学工厂,用来大规模量产几何光波导显示器件。
“目前,我们的研发工艺、生产管理、供应链以及财务等业务的人员全部进驻昆山生产基地”。昆山生产基地的一期规划是年产10万套二维扩瞳的几何光波导器件即将在2023年第三季度规模量产

理湃光晶位于江苏昆山的生产基地

就这样,理湃光晶的几何光波导产品受到越来越多客户的青睐,包括B端和C端的国内外知名的AR领域头部厂商、电子产品整机厂商、消费平台巨头、权威科研院所等待,其中包括多家国际知名元宇宙巨头企业。

2021年,理湃光晶连续完成了两轮数千万人民币的A轮和A+轮融资投资方包括云晖资本、凯风创投、广发乾合、创业接力、碧桂园创投等知名创投机构。

谈及未来,李伟认为理湃光晶的重心会从B端市场转向C端市场。持续完成B端客户的订单是一种“练兵”的过程,团队的设计研发、生产交付、品质管理、供应链保障等各方面的能力都进步得飞快,这使得理湃光晶能在难度更高的C端市场快速拓展。

目前,全球的AR行业处于产业的爆发前夕,C端应用的生态尚未建全和完善,而更多巨头的进入让AR行业充满了更多的可能和新的机会。李伟说,“我们在AR领域耕耘了十多年,能够守得住孤独,也能够担得起重任。”相信,凭借着出众的技术优势、知识产权优势、量产交付经验,待到AR产业的全面爆发,理湃光晶便是AR产业中的一只“独角兽”。

本文转自公众号:张通社(ID:ztsnews)作者:张通社

 

 

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