2024 年，再也不会有人质疑空间计算的未来。随着苹果 VisionPro 正式发售，当人们惊叹于这款头戴显示设备所带来的身临其境、虚实交融的全新体验时，空间计算概念其实早已深入人心。
一、科技巨头押注，空间计算时代智能终端的演变方向
经历了 PC 的桌面计算、智能手机的移动计算浪潮，以 XR 为代表的空间计算正成为科技巨头押注的下一代计算平台。
或许是在苹果 VisionPro 的刺激下，Meta 的步调迈的更快了，首先 4 月初在 Reality Labs 成立 10 周年之际，Meta 发文庆祝并回顾 XR 业务发展历程且暗示或将推出旗下首款结合 Quest MR 和 Meta AI 技术的 AR 眼镜产品；其次，4 月 22 日，Meta 发文表示为给元宇宙建立一个更开放的计算平台，首次向第三方制造商开放 Quest 头显操作系统 Meta Horizon OS，微软、联想和华硕等知名科技公司正基于 Meta Horizon OS 打造新的 XR 硬件。在科技巨头的推动下，空间计算这个全新的生态正在加速形成。
图片 Meta Ray-Ban 智能眼镜（图源：Meta）
据机构统计，2023 年国内共计发布了 30 款 AR 眼镜，手机厂商小米、荣耀、魅族，AR 创企 Xreal、雷鸟等大小厂商轮番发布 AR 新品，推动了国内消费级 AR 市场的发展。同时，据 IDC 咨询数据显示，2023 年，中国 AR / VR 头显出货 72.5 万台。其中 AR 出货 26.2 万台，同比上涨 154.4%。2023 全年，AR 出货占整体中国市场 AR / VR 出货的 36.1%，创历史新高，其中在第四季度 AR 出货 11.8 万台，VR 出货 11 万台，这也是中国市场 AR 出货量首次单季度超过 VR。
此外，作为 VST 形态的代表，苹果 VisionPro 发售初期经历了一段一机难求的抢购体验热潮，但由于重量导致的厚重感，用户既不能长时间佩戴，也无法戴出门随心所欲使用，后期热度渐渐消失。这些现象无不预示着重量更加轻薄、造型美观、接近眼镜形态、可全天候佩戴出门的 OST 形态的 AR 眼镜更符合未来空间计算时代智能终端的演变发展方向。
但更进一步看，要想让 AR 眼镜在消费级市场进一步大展身手，关键在于 ——AR 光学显示技术的突破。
二、突破卡脖子技术难题，谷东科技成功自研光刻胶材料
AR 行业的发展很大程度上受限于光学显示技术，而光学显示技术的瓶颈核心在于材料。
为从根本上解决这一困扰行业的难题，谷东科技决定自研光刻胶材料。2021 年初，谷东科技开始立项投入光刻胶材料的研究；2022 年，实现了分层 RGB 光刻胶材料的研发；2023 年进入材料小规模试产，并应用在近眼显示领域；2024 年，开始探索更多应用方向，例如车载 AR-HUD、高端防伪等。
经过科研人员近 3 年潜心研发，通过每个月验证上百个光刻胶配方，谷东材料团队最终找到了更合适的配方和工艺参数，在 RGB 光刻胶材料技术研发上取得了重要突破，成功研发出基于二阶反应的第三代显示光刻胶材料。
“光刻胶材料研发的难点在于配方设计，需要材料达到成膜时又要具有较高的折射率调制度。”谷东科技光刻胶材料研发负责人表示，加上国内在高折材料领域的研究和投入比较少，给材料研发也增加了不少难度。
谷东科技自研光刻胶材料
这项材料技术使得薄膜材料的衍射效率达到了 90% 以上，材料的折射率达到了 0.04，优于某国际知名材料科技公司的单绿材料性能，处于行业领先水平。这项技术突破意味着，谷东科技自研光刻胶材料成功突破了国内该类型材料长期被国外卡脖子的行业难题，多项性能指标甚至大幅领先国际顶尖材料科技厂商，有效解决了国内材料长期依赖国外供应的问题。
同时，这项材料在光学性能上也有显著提升，具有极易成膜、环境适应性和稳定性好、加工保存容易等特点。由于其光敏特性好，不需要大功率激光器等，具备大面积、低成本制备的条件，不仅可用于制造消费级 AR 眼镜的光学显示模组，为 AR 眼镜的长期稳定运行提供有力保障，还可扩展到车载 AR-HUD、全息光栅等应用领域。据悉，因其优异的性能表现（提升 AR-HUD 的清晰度和成像质量），很多给大型汽车厂配套 HUD 的企业对该材料充满期待并表达了诚意合作的需求。随着 AR-HUD 技术的不断成熟和应用普及，它无疑将成为未来所有汽车的一个标配，预计未来，AR-HUD 将形成一个千亿级的市场规模。
三、更适合 C 端的 AR 光学显示技术：单光机双目合像体全息光波导方案
一款真正 To C 的消费级 AR 眼镜应该满足哪些条件？造型轻薄时尚、普通眼镜形态、显示效果好、性价比高、全天候佩戴不难受，是许多 C 端用户购买时考虑的因素。目前市场上的 AR 光学显示方案里，只有 Micro-LED + 衍射光波导方案能较好地满足这些用户需求，代表产品有魅族 MYVU、INMO Go、李未可等 AR 眼镜产品。
因加工工艺不同，衍射光波导又分为表面浮雕光栅光波导和体全息光波导。表面浮雕光栅工艺需要用光刻工艺做出机械型光栅模具，再转印到玻璃上的树脂薄膜形成光栅。这种采用机械方法加工纳米精度的光栅损耗很大，加上光刻机等加工设备的投入和工艺流程很长，导致这种工艺做出的光波导成本很高，而体全息的加工方法则是利用激光干涉条纹在玻璃表面的光刻胶薄膜上用光调制出光栅。这种直接用激光加工纳米级光栅、没有中间加工步骤的方法简单且可靠性高，成本更低，而且产品尺寸不受晶圆形状和尺寸限制，可轻易制作成各种眼镜化形态。更为重要的是，体全息光波导没有浮雕光栅光波导镜片前的漏光现象，保护了显示的私密性。
体全息光波导优势这么显著，为什么没有被广泛应用呢？核心还是上文提到的光刻胶材料问题，如果没有合适的光刻胶材料，是做不成视场角大、明暗均匀、亮度高、显示效果好的体全息光波导片的。
近日，得益于在光刻胶材料上的技术突破，谷东科技研制出了显示效果（亮度和对比度）胜过表面浮雕光栅光波导的体全息光波导片，率先解决了长期困扰体全息光波导的应用难题。
谷东科技体全息光波导显示效果图
但谷东科技并没有满足于以上成果，众所周知，相比单目，双目 AR 眼镜更符合人眼三维显示的视觉习惯，但目前 AR 眼镜多采用双光机 + 双波导片的显示方案，这导致 AR 眼镜的镜腿粗大重量增加，并压迫用户脸颊鼻梁等部位，降低了佩戴舒适度，如果能够以单光机驱动双目显示模组，就能更好地让 AR 眼镜的镜腿变得更细更轻，造型更美观接近普通眼镜形态，极大提升用户的佩戴舒适度。
为此，谷东科技光学团队通过自研设计与仿真算法，得以快速验证方案可行性，并将优化迭代效率最大化，成功在全球范围内率先推出：更适合 C 端消费级 AR 眼镜的光学显示技术 —— 单光机驱动双目合像体全息衍射光波导方案，即仅用一台光机驱动双目显示模组。这项技术突破，不仅省去了一个光机的成本，还将光机从镜腿两侧移至眼镜中间，大幅降低了 AR 眼镜镜腿的厚度并减轻了重量，不再压迫用户脸颊鼻梁等部位，造型更美观，让 AR 眼镜更接近普通眼镜形态，提升了用户的佩戴舒适度，并实现了极佳的显示效果。
谷东科技单光机双目合像体全息光波导显示模组
谷东科技单光机双目合像体全息光波导方案示意图
同时，谷东科技解决了双目合像等行业难题，打通上下游制作全链路，使单光机一拖二体全息光波导整体制备工艺达到成熟完善的水平，让成本低、良率高、量产性高的光波导显示技术成为现实，这项技术突破也有助于 AR 厂商推出造型更加轻薄美观、佩戴更舒适、接近普通眼镜形态、低成本的消费级 AR 眼镜产品。
未来，谷东科技希望联合产业链上下游合作伙伴推广第三代显示光刻胶材料和单光机双目合像体全息光波导显示技术，探索更多潜在应用方向，为消费级 AR 眼镜、车载 AR-HUD 等市场创造新一轮的发展机遇。
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