Lumus谈AR头戴式设备核心显示解决方案
2019-11-18 20:42:54 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
据麦姆斯咨询报道，Yole显示技术和市场分析师Zine Bouhamri博士近日有幸与Lumus公司首席产品官Eli Glikman博士进行了面对面的交流。Lumus是目前从事AR头戴式设备光学系统的主要厂商之一。
微访谈：Lumus首席产品官Eli Glikman博士
近几十年来，增强现实（AR）一直是一个热门话题。AR旨在改变我们的“现实”体验，因此，通过合理设计欺骗我们的大脑并提供清晰图像的AR系统非常重要。正如Yole在2018年发布的《VR/AR/MR显示及光学视觉系统-2018版》（2020版更新即将上线）报告，除了应有的性能，消费者更关注时尚且舒适的外观。为了确保这一点，需要采用波导技术来制造精密设计的光学系统。但是，这在技术和制造方面的挑战巨大，以至于时至今日，还没有哪种技术能够主导市场。
据麦姆斯咨询报道，Yole显示技术和市场分析师Zine Bouhamri博士近日有幸与Lumus公司首席产品官Eli Glikman博士进行了面对面的交流。Lumus是目前从事AR头戴式设备光学系统的主要厂商之一。
Zine Bouhamri（以下简称ZB）：您好！请您介绍一下Lumus及其经营情况。
Eli Glikman（以下简称EG）：Lumus是近眼（near-to-eye）显示市场的先驱，也是AR市场的光学领导者。Lumus自2000年开始就一直生产“透视显示器”，当时还没有被称为AR。基于专利保护的反射波导技术，Lumus的光学引擎独一无二且易于制造。第三方已经将我们的光学器件和许多其它替代方案进行了对比，证明了Lumus在图像质量、光学分辨率、亮度、颜色以及形状尺寸等关键参数方面的优势。
ZB：你们提供哪些产品及服务？
EG：Lumus设计并制造光学引擎，这是AR眼镜的关键使能技术。我们的光学引擎主要由两个子组件组成：一个是MicroPOD投影模块，另一个是反射波导。Lumus针对AR设备设计了几种类别的产品，从面向军事和工业市场的单目光学引擎，到面向消费市场的双目高分辨率光学元件（目前联想（Lenovo）等公司在售）。如今，我们的大部分研发工作都是针对下一代以消费者为中心的光学器件。
ZB：你们主要面向哪些特定市场，消费类、医疗、工业或国防？
EG：Lumus通过与Thales Avionics建立的近十年合作关系，成为军用AR光学元件的早期供应商。Lumus光学系统在A10和F16飞机平台上已经经历了数千架次的飞行。我们还与Augmedics等公司合作，为医疗应用提供AR光学元件，Augmedics为脊柱外科手术打造了AR手术导航设备。我们最近针对工业/企业级市场还跟联想建立了合作。不过，我们目前的主要重点是为Tier 1消费类AR设备打造最优的光学元件。
ZB：AR是一个热炒领域，多种竞争技术并存，例如反射和衍射方案，你们如何利用光学效率等差异化优势赢得竞争？
EG：在所有潜在的AR光学解决方案中，能够实现AR眼镜足够小、足够轻、且兼具高性能和可扩展性的唯一解决方案就是波导技术，主要有两种方案——反射波导和衍射波导。反射波导使用部分反射镜，以一种对佩戴者不可见，而对观察者仅部分可见的方式经过镀膜并以一定角度嵌入波导。在另一种方案中，衍射波导采用各种方法来创建衍射光栅，从而为用户创建图像覆盖。Lumus的反射波导相比衍射波导具有很多优势，包括整体架构、透射率、重影、亮度和颜色均匀性以及易于制造等。
从整体架构来看，通过衍射波导，耦合入（coupling-in）光会分散不同波长的光。这使许多波导制造商采用多个波导来构建它们的光学引擎。在许多情况下，分别采用针对红色、绿色和蓝色波长的单独波导。也有一些公司开始通过创建蓝色和红色波导并分离绿色波长的光来使用两个波导。
事实上，目前至少有两家公司仅使用一个包含红色、蓝色和绿色的波导。它们的性能和制造前景仍然还存在有待解决的问题。相比之下，Lumus等公司的反射波导则使用单个波导，其中所有波长都可以被复用并共传播。这意味着具有很多自由度的更简单方案，并且，更易于实现良率超过90%的批量生产。
从透射率的角度来看，Lumus的单反射波导可以使真实外界和转置的虚拟图像清晰无阻。虚拟图像基本被反射波导反射，而其透射率，可以使真实世界的视图保持不受影响。对比之下，衍射波导需要真实世界的光穿过级联波导，这会导致散射等像差。
对于亮度均匀性和颜色均匀性问题，在所有波导中，不同颜色波长的光强度都会随着它们在波导中传播以及耦合出射（couple-out）而降低。利用反射技术，我们能够调整波导中部分反射镜的反射率。当光强度降低时，这些调整可以实现近乎完美的补偿，其结果是亮度和色彩均匀的图像，从而获得更好的视觉体验。
相反，对于所有的衍射波导解决方案，在光强度降低时，几乎没有能力调整其图像，从而导致整个视场（FoV）以及观看者的活动区域内缺乏均匀性。此外，不同颜色光的强度变化也不一样，从而导致总强度、亮度以及颜色的不均匀。
ZB：这些反射波导的制造难度有多大？
EG：事实上，我们的波导制造相对来说比较简单，我们采用了标准的光学制造设备进行镀膜、切片、研磨和抛光。我们使用的材料和设备已经存在了数十年。大批量生产时，反射波导的成本大约仅为10美元。
ZB：要使AR成为主流，就必须兼顾较低的价格、良好的性能和时尚的外形，你们提供的产品能兼顾所有这些方面吗？
EG：一直以来，Lumus提供的产品兼顾了性能、功耗、分辨率和可观的视场。我们目前的重点是创建更大的视场，同时减小微型投影仪的体积和重量。这将使设计商有更大的自由度来打造更时尚的近眼显示产品。我们下一代的首款产品将以更自然的外观提供50°的视场。除此之外，我们的规划路线图还有高达70°视场的产品。
ZB：你们的商业模式是什么？制造？设计服务？亦或许可？
EG：我们的主要商业模式是将我们专利保护的光学器件向世界级制造商提供许可，并将继续为军事航空市场提供产品直销。
ZB：你们有特定的合作伙伴来帮助你们发展吗？
EG：我们与Quanta的合作为双方带来了惊人的成长，也确实推动我们重点关注成本设计。尽管我们的技术具有天然的可扩展性，但随着更深入地走进制造，使我们更加理解降低成本的重要性。我们希望很快宣布的供应链中的其他合作伙伴，也将在生产流程的进一步创新中增加价值，以进一步降低成本。
ZB：现在，在你们延规划路线图前进的道路上还有哪些障碍？
我们一直在努力提供AR光学产品中的翘楚，（1）更自然的外形尺寸；（2）更宽的视场；（3）消费者可接受的价格；（4）以及业界期待的顶级性能。在过去的18个月中，我们的波导架构在研发方面取得了一些突破，这使我们能够实现所有上述优势。显示源是我们仍在努力攻克的瓶颈，以在不影响外观尺寸的前提下实现更高的视场，无论是LCoS、LCD、OLED、激光还是其他。
超过60°视场时，我们需要压榨更多的像素以保持图像的清晰锐利。通常，我们的目标是每像素1~1.5角分，超过后就会看到像素，这会影响体验。现成的显示源所面临的挑战是，随着像素数量的增加，尺寸也会随之增加，从而带来更大的投影模块。我们很高兴我们的技术可以在不影响外形尺寸的前提下扩展到更宽的视场。
目前我们面临的一个暂时性障碍是我们对微显示行业的依赖，我们需要找到可以匹配我们波导潜力的微显示解决方案，并为我们提供最优化的组件。如果我们的视场做到超过60°，突破这一障碍将帮助我们避免不必要的妥协。
ZB：非常感谢您的分享！接下来我们将在何时看到并试用你们的产品？
EG：您可以在2020年6月8日~11日举办的美国显示周及SID年会上与我们见面。届时，我们将带来一些新产品以践行我们公司的口号：“The Future is Looking Up！”
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