耐德佳首席营销官(CMO)焦亚超:自由曲面技术引领新型智能终端产业爆发增长

FBEC未来商业生态链接大会于2023年2月24日在深圳福田大中华喜来登酒店盛大召开,本次大会由广东省游戏产业协会、深圳市互联网文化市场协会指导,陀螺科技主办。

大会以“勇毅前行·逐光而上”为主题,以具有行业前瞻洞察的“探索者”为视角,逐“光”之旅为主线,聚焦元宇宙、XR、游戏、电竞、数字营销等前沿行业,全方位呈现科技前沿成果,探讨时代与商业议题,谋划新科技、新商业、新模式未来价值,与时代同行者共赴剧变革新下的勇毅逐光之道!

主会场B:风劲·韧行远——FBEC 全球VR/AR产业发展峰会暨底层供应链技术高峰论坛,邀请到耐德佳首席营销官(CMO)焦亚超带来主题为“自由曲面技术引领新型智能终端产业爆发增长”的精彩演讲。焦亚超认为,自由曲面作为底层平台级前沿光学技术,满足AR落地需求,构建AR硬件矩阵,促进AR生态良性循环。

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以下为演讲实录:

各位行业伙伴,大家好!首先,感谢VR陀螺的邀请,我今天分享的主题是《以自由曲面光学技,引领智能显示终端爆发性的增长》,想与大家聊聊自由曲面光学技术在AR领域的应用。

优异的自由曲面技术助推量产精度

北京耐德佳成立于2015年,由来自科研院校的研发团队和资深的光学工艺工程团队组建。公司在这方面已有十几年的经验,积累了一百多项发明专利。经过7年的发展,目前公司除北京总部外,还有2个造基地:第一制造基地位于江苏镇江,占地面积4000平方米,产能是20万套的双目光学模组,第二制造基地位于江西上饶,占地20000平方米,具备KK级双目光学模组产能。

说到自由曲面,XR业内对自由曲面的认知是“产品形态“,但自由曲面是一种设计难度高、制造难度大、应用范围广的底层平台级技术。是一种前沿且高级的光学面型描述,并在在高端光学设备及消费级产品上均有广泛的的应用,比如,光刻机、科学仪器、手机镜头等。

耐德佳的自由曲面光学元器件生产属于综合属性螺旋式制造,让其具备量产性和一致性。具体来说,一款自由曲面光学的设计要通过模具、注塑工艺的评审,如果量产有困难就,会反推设计部门来优化调整。优秀的自由曲面,意味着既要光学特性,又不能太“自由”,最好是优化成像球面一样易于生产。当然,就AR新技术而言,工艺、模具和注塑等部门都要不断突破,从每次开模注塑中获得更多经验加成,提升精度和工艺水平,,让设计师有更多的发展空间,设计出更好的自由曲面光学,并不断突破极限。

自由曲面棱镜,是在AR业内所熟知的AR光学产品品,与爱普生的自由曲面波导产品,都是源自“自由曲面”这一平台光学技术的不同产品形态。自由曲面棱镜,简单来说由4个部分组成:微显示器、主反射镜、补偿镜、分光膜。自由曲面棱镜不需要波导光学的光机系统,主反射镜承担了光机+光路折返放大的功能,补偿镜主要是为了矫正See-Through像差,保证透视效果。分光膜是决定系统的光能利用率及透过率,就自由曲面棱镜系统来讲,光能利用率和透过率两者相加约为90%,由分光膜的工艺决定比例,剩余10%是由光学本身浪费掉了。

以Google Glass光学方案为例,在自由曲面的加持下,传统棱镜方案可以获得光学指标上的综合性收益。

再举个例子,业内都在探讨光波导,但主要是波导片本身,这一层面大家研究得很极致了。但研究波导光机的很少,不过,这也是波导光学模组的重大难点。那么波导光机需要哪些提升点?体积要变小,要变得可以放在镜头里。光效要提高,提高入眼亮度,降低功耗。合理运用自由曲面就能实现如上目标。耐德佳就该方向也在进行技术突破和研究,预计Q3会推出基于Lcos像源FOV 30°全彩720P的光机方案。

除此以外,我们还可以提供波导模组装调解决方案,包括单目波导模组的装调,就是把波导片和光机机整合在一起,以及双目模组合像装调服务。

自由曲面光学方案在AR眼镜的应用

在上一节中提到AR业内认知的自由曲面棱镜,像小砖头、麻将块,外形不雅观,这是它的劣势-造型不佳,但是它的优势是:量产一致性高、成本可控、成像质量好,用于办公/娱乐等多种应用场景,光能利用率高,像源选型极其丰富,只要亮度在500nits以上的微型显示屏都可以用。

在这种情况下,2019年之前也有很多采用耐德佳自由曲面的品牌厂商,比如联想、亮风台等公司。此外我们在深挖自由曲面技术极限方面,也做出了“2个最”,1)FOV最大- 120°。这是目前可量产的FOV最大光学方案,如果今年有不同品牌AR整机采用大FOV方案,大概率都是这个产品的衍生品。。2)最薄自由曲面-5毫米,之前2018年就开发过这个方案,早于曾经引起行业热度采用蔡司自由曲面的AR眼镜-Tooz。

由于这个理念有点超前,而且这个方案有一个很大的弊端就是Eye-box太小,基于这个原因,我们没有进行量产化,如果当时我们坚持将这个方案推向市场,一定能引爆,至少是新闻热搜,但是确实不能实际应用。

2019年之后我们意识到自由曲面的形态不佳,并开始改进。大原则是“保持原有优势,提升自身不足造型“。推出了自由曲面钻石光学模组(AR049038B)。重点就是,将光学镜片变薄,从原来的14mm,下降至9.5mm,其次,光机的厚度从原来20mm下降到14mm。因为我们发现。如影响AR眼镜厚度不是镜片而是光机,所以14mm的光机厚度,使得AR眼镜厚度从20多mm下降到16mm。

如上改善,让该光学方案获得很好的市场反馈,目前已经量产发售的有,高通XR2一体机,联想YogaT1,以及目前正在开发中的其他手机厂和PC厂。

基于如上改善和成绩,我们继续提升外观,继续让自由曲面变漂亮。推出自由曲面钻石Pro(AR049038C)。跟上一代相比,从镜片上来看,相当把半月变成一个满月,让产品的综合性能圆满,希望给市场带来更多的活力。此外,进一步降低光机模组的厚度,从14mm变成了10.4mm,助力AR眼镜厚度进一步下降。

从AR整机架构探讨AR整机的需求点

经过近10年的发展,目前AR眼镜已经发展得很好,并实现100K级出货。产品方向主要分为2个:一是把AR眼镜当成智能穿戴,二是把AR眼镜当成显示设备。智能穿戴需要轻薄、可出街、可透视,一体化,显示设备则必然要求成像质量一定好,佩戴轻便和成本量产。 根据这两种思路,形成两种产品形态:一种是FOV 25°左右的波导光学信息提示AR眼镜,以及FOV 40°的BB方案的观影机。。

那如果AR眼镜的销量想从100K提升至1KK,我们该怎么做。先看一下这3个问题:1)假设如果我们不是行业从业者,作为作为一名普通消费者,是否会买?

2)相对单一功能和应用场景,能否撑得起2500-4000元,这个价位?

3)有些时候,我们是否陷入了,为了某一个AR技术,去开发一个产品,强加给消费者?

其实,回答如上3个问题,及对于未来的预判和技术的方向刚才很多专家也分享过了。那我从一个销售的角度提出一个想法:做加法。当销售卖不出去东西时,最简单的做法就是提高“性价比”。回到刚刚提到AR产品定义,提高性价比就是“把两种产品形态整合在一起,既可信息提示又可以观影“。这就需要AR光学具备“无线一体、轻薄轻便、可以透视、好的成像质量、可量产低成本、FOV 40、RGB-FHD”

那么,基于这个AR整机理念,我们回看自由曲面钻石Pro方案。首先“成像质量、FOV、RGB-FHD”这些指标都是满足的。那么,我们具体分析一下,无线一体、轻薄轻薄和可透视,这三项指标。

首先自由曲面30%的高光效,意味着功耗更低、续航更久,低发热,散热元器件更少,从整机的角度更有利与实现无线一体。

其次透视效果:自由曲面钻石pro做到60%,甚至可以向80%冲击,透视效果接近波导,透视FOV也满足覆盖裸眼视野的要求。

最后,轻薄轻薄,基于10.4mm的光机厚度,那么整机可以控制在13mm以内,具目前整机开发进度来看,采用AR2芯片(含6dof SLAM)的一体机方案,可以控制在95g以内,佩戴舒适。

如上,自由曲面钻石Pro能够满足“信息提示+观影”双需求的融合,该方案在6月份进入量产,是未来3年内性价比高的可落地方案。

对于AR眼镜更远的未来,不要忘了最重要的一点“一定要有交互,有交互才有生态,有生态才有黏性,有黏性才会实现更高的目标”。既然要求有交互,需要AR光学做些什么?1)更大的FoV,尤其是垂直方向的FOV,从原来观影的16:9的状态要变成16:10甚至是4:9的要求,所以FoV一定大。2)透视效果,要坚持,透视才是AR;3)成像质量要过关,否则无法用于娱乐、办公、观影等场景。

最后,耐德佳也提供除自由曲面的其他XR光学方案,包括Pancake和BB方案,也有品牌大厂的量产项目。所以无论是Pancake、波导或者是BB,只要大家有需要都可以跟我们联系,希望能为XR行业落地作出贡献,谢谢大家!

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