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可变焦系列3:AR光学厂商引发Meta、Valve、苹果、Snap多方争夺

2022-02-16 15:40
VR陀螺
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文/VR陀螺 小钻风

VR/AR近眼显示专家卡尔·古塔格(Karl Guttag)在发布了Cambria有可能采用可变焦的文章之后,没想到一环扣一环的连锁反应接踵而来:

 Cambria可能采用可变焦——Half Dome就是采用的可变焦,Cambria是Half Dome 3?—— Half Dome 3所采用的PBPL源自光学厂商Optix,Meta收购了Optix?

可变焦系列1:Cambria会是Meta另一款原型机Half Dome 3吗?

可变焦系列2:Pancake+可变焦,揭秘Meta(Facebook)轻薄VR头显光学设计 

就这样,卡尔在细心的读者反馈中,由分析MR头显Lynx一步步变成了Cambria答读者问系列连载。最后还意外发现光学厂商Optix很可能已被Meta收购。 

于是福尔摩斯·卡尔化身“侦探”接着往下写,顺带对现有大厂商在光学领域的恩怨情仇做了总结分析(文章后半段)。   

Meta买下光学创企Imagine Optix   

在Cambria第二篇可变焦的文章发布之后,有眼尖的读者指出,EI 2020全体会议中Doug Lanman(Facebook Reality Lab显示系统研究总监)的视频Half Dome 3采用的是PBPL(也被称为Berry相位透镜或几何相位透镜(GPL))。 

卡尔在文中透露,因为他撰写的是AR领域的博客,而PBPL尚未应用到AR中,此前他也没遇到过PBPL/GPL变焦镜头,因此错误地认为Meta专利申请2020/0348528 (‘528)中所示的菲涅尔LC可变焦镜头是PBPL(事实并非如此)。

图源:Kguttag

‘528专利申请有一个示意图与Meta Connect 2021(见右)与主要发明人Afsoon Jamali(Lanman在EI 2000视频中有提及)所展示的相类似。 

但在当时,卡尔并未留意Jamali在之前Meta有关PBPL镜头的工作中亦有贡献,这当中就包含专利申请 2021/0231952,自由曲面变焦光学组件。 

紧接着,卡尔在撰写有关PBPL变焦技术的文章时意外发现,PBPL 制造商 Imagine Optix 的网站消失了。卡尔继续深挖,终于得出了非常肯定的答案:Meta购买了美国这家光学技术创企Imagine Optix。 

SPIE AR/VR/MR 2021会议当中Image Optix 的演示虽然并未明说它们出现在了Meta的HD3中,但却有明显的暗示。卡尔回忆,当中的一张幻灯片似乎在说:“趁着别人还没买我,赶紧下手”。

Imagine Optix有“待售”意味的PPT(图源:Kguttag)   

追踪Imagine Optix到了Valve与苹果身上

卡尔除了发现Jamali的专利申请,还发现了一篇2019年Jamali与人合著的论文《Limits of Pancharatnam Phase lens for 3D/VR/AR Applications》(在肯特州立大学期间撰写)。 

这篇论文再次提到了作为PBPL镜头制造商的Imagine Optix。因为偏振控制薄膜的原因,卡尔知道Imagine Optix已有了大约15年的时间,而且恰好在(不到)两周前的时间访问过该公司的网址。  

图源:Kguttag 

但就在近日,卡尔再次查询该公司官网时却发现其网站域名与Facebook页面一同消失。卡尔联系认识的Imagine Optix工作人员,均仅透露他们最近离开了。卡尔又尝试联系Imagine Optix其他工作人员,但未收到回复。 

为了弄清楚Imagine Optix到底发生了什么,卡尔联系到了Youtube博主Bradley Lynch。Lynch主持的内容主要涵盖Valve VR,对Valve的科技、专利以及其他动向均有所研究。

图源:网络

卡尔与Lynch进行了长达两个半小时的视频会议,进行笔记的比对。从比对结果来看,Valve于2018年参与了Imagine Optix 900万美元的融资,并与其签订了100万美元“供应协议”贷款。但在近日,Valve恰好与Imagine Optix之间的诉讼达成和解。 

引用Lynch视频中的内容: 

看起来2018年,从Valve购买的股权是在100万美元贷款的基础上以900万美元的价格购买的,所以这并非一笔小交易。贷款和股权购买日期完全相同,并在诉讼程序中被提及(尽管诉讼从未提及股权购买的金额)。 

美国证券交易委员会的900万美元备案并未披露Valve的名字,但却有说明来自同一投资者。因此,Valve的初始投资金额是所有投资人当中最高的(并且超过了2020年的500万美元的融资,不管这笔投资来自谁)。 

Valve这900万美元似乎被Imagine Optix用来建造自己的工厂,让其能够开始大规模生产这项技术。

图源:网络 

显然,2020年Imagine Optix筹集500万美元融资引发的这场诉讼,与另一家“全球知名”的公司(未具名)有关。Lynx基于融资时间与起诉时间推断,Valve对这笔来自大公司的500万美元融资持反对态度。 

同时,Lynch认为这家公司可能是苹果(这是一个合理的猜测,但因为HD3的原因,卡尔猜测是Meta)。 

Lynch一直对Valve保持密切关注,他告诉卡尔,Vavle一直在使用Imagine Optix和Pancake光学器件(例如专利 2020/0053350)开发 PBPL,这些元件与 Meta 的 HD3 相同。 

Lynch之所以猜测是苹果,在于苹果正在研究PBPL,并且其申请的第一个PBPL 专利(专利20210048674)的时间与Imagine Optix融资时间段相同。现在外界普遍猜测,苹果首款 VR/MR 将采用Pancake光学(苹果专利US20180039052)。 

Lynch还向卡尔指出,2019年苹果曾与Valve达成一同开发AR头显的合作(当时多家媒体有进行报道),但2019年以来,苹果与Valve之间的关系已经恶化。(关于该合作,之后确实也未看到后续结果)   

PBPL成大厂争夺的香饽饽   

无论是Valve、Meta的HD3,还是Imagine Optix所使用的PBPL是“被动型”,其透镜特性无法被驱动。其实还存在“主动型”PBPL,透镜可以被驱动,但下文讨论仅针对“被动型”。 

如图 1(左下方)所示为使用PBPL的AR近眼显示器,PBPL会像凸透镜一样接收右旋圆偏振光并输出汇聚的左旋圆偏振光;如果输入是左旋的,则会像凸透镜一样输出右旋圆偏振光。因此PBPL总是将圆偏振方向反转。

图源:Kguttag

光的汇聚与发散的量其实要看印刷工艺,2021年SPIE AR/VR/MR会上Imagine Optix演示文稿当中的一张对这个过程进行了描述。

光取向层被图案化并暴露液晶聚合物,之后使用紫外光源进行固化以锁定LC校准,这一过程能够在一系列光取向层中进行重复。 

可驱动的LC板选择性地改变偏振光的左、右方向,将PBPL变成可变焦透镜。 

Meta在专利申请US2021/0231952中给出了如何堆叠多组带PBPL的LC板的示例。下图有两个示例:如果让LC板保持关闭,那么圆偏振从左向右翻转;如果驱动LC板,圆偏振则不会发生改变。 

在这种情况下,能够控制每个PBPL是汇聚还是发散光。最后,会有一个“收尾(Cleanup)”偏振器,会根据之前LC面板打开的是奇数还是偶数,使光最终以左偏振结束。

图源:Kguttag

Pancake光学与PBPL变焦镜头均需要偏振光,VR/AR厂商都希望解决视觉视觉辐辏调节冲突(VAC),而这需要PBPL等变焦光学元件。厂商们需要光学元件非常紧凑,同时还能支持大FOV的Pancake光学元件,能同时满足这两项需要的可用选项并不多。 

Lynch还向卡尔指出了一项用于解决焦点与散光问题的Valve专利申请,这一问题的解决对在头显中对全视野的矫正至关重要。 

谷歌也在研究Pancake光学(例如专利20210278674),但卡尔在通过快速搜索并未找到任何PBPL专利申请(卡尔怀疑谷歌也在研究PBPL)。 

此外,卡尔也对微软进行了相关搜索,但在专利文献中没有找到有关Pancake光学或PBPL的任何内容。微软似乎主要还是致力于研究与其AR波导光学相匹配的技术。(卡尔只是进行了快速的搜索,因此并不能保证绝对没有) 

现在的问题是,Meta购买了Imagine Optix之后,其他人将如何解决VAC。而Meta自己在垄断这条路上似乎已经越走越远。   

Meta买断Plessy,Snap被逼买下WaveOptics,下一个轮到谁?  

2021年5月,卡尔发布独家消息:Snap眼镜使用的是WaveOptics的光波导以及(LCOS)DLP显示器,消息发出2小时后,Snap宣布以5亿美元收购WaveOptics。 

有人问卡尔:“为什么Snap会为WaveOptics支付这么多钱?”当时卡尔这样回答:“因为他们担心Meta会像几个月前对待Plessey那样对待WaveOptics。Snap原本可以将这数亿美金花在产品身上,结果却看到关键组件被竞争对手所控制。”

图源:网络 

2021年3月,Meta与AR显示器制造商Plessy达成独家协议为其提供MicroLED显示器。Meta虽没有购买整个Plessey,但却买下了Plessy所有MicroLED用于AR的专有权,也就是Plessey生产的所有用于显示器的MicroLED的独家经营权。 

而之所以没有直接收购,其原因在于担心“可能会带来严格的监管审查”。此前WaveOptics曾宣布正与Plessey合作,但被Plessey与Meta间的交易切断。 

卡尔在之前的文章中还提到,Snap虽然买下了整个WaveOptics,但并不要求其只与Snap合作,因此,WaveOptics仍在寻找客户,Plessey则没有,Plessey停止了与其他公司的所有合作。 

AR业内人士也认为Meta与Plessy的交易对Snap做收购WaveOptics的决定起主要作用。这种看法认为Snap在担心他们对AR眼镜设计的研究会受制于WaveOptics由其他人所控制。(在当时,也有消息称苹果也在考虑收购Plessey)

图源:网络

卡尔在文中写道:“需要注意的是,目前 Snap 开发的原型并不是使用 MicroLED,而是 TI DLP 微型显示器。Snap 也不太可能很快使用 MicroLED。主要还是AR 商业环境可能影响了 Snap。” 

现在的问题是谁会是下一个Plessey、WaveOptics? 

在卡尔脑海中:Dispelix 拥有与 Snap 的 WaveOptics 最接近的技术;Digilens 拥有两种波导的技术,其技术与 Imagine Optics 的技术非常相似,或许能够制造 PBPL;DeepOptics十多年来一直在开发变焦LC技术;然后是Lumus,它拥有迄今为止卡尔见过的最好的基于波导的图像。 

卡尔在文章的最后写道:只要大公司还在继续试图垄断VR/AR/MR市场的未来,大厂的收购狂潮就尚未结束。 

他还表示,这不会是他撰写的最后一篇有关PBPL的文章。让我们共同期待卡尔的后续分析,下期再会。 

图片标题

       原文标题 : 可变焦系列3:AR光学厂商引发Meta、Valve、苹果、Snap多方争夺

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