近日，国内知名光波导技术供应商谷东科技在AR显示体全息领域取得了显著的的光学研发成果。其光学团队成功研发了共聚物全息光敏树脂材料和高折树脂复合材料，实现了用全国产原料合成高折树脂（折射率>1.8）的突破。此外，谷东科技在多款光致聚合物体全息材料如HPDLC（高分子分散液晶）、偏振液晶等方面也取得了显著的研发进展。
图源：谷东科技官网
高折射率纳米可压印树脂，可同时实现大视场、高分辨率
在AR（增强现实）眼镜的设计与制造中，视场（Field of View, FoV）的大小一直是一个重要的技术瓶颈。由于视场大小往往受到波导材料中折射率的直接影响，因此寻找具有更高折射率的光学材料成为了科研人员不懈努力的目标。在这一背景下，高折树脂凭借其出色的光学性能，成为了当前光学领域的研究热点。
高折树脂作为一种特殊的光学材料，其前沿的合成路线、精心挑选的原材料以及独特的配方体系，赋予了它极高的透过率和折射率。这些特性使得高折树脂在光学透镜、棱镜等关键光学元件的制造中展现出巨大的潜力。
图源：谷东科技官网
谷东科技成功研发出了基于高折树脂的基底和高折体全息复合材料，这种复合材料让AR眼镜能够实现更大的视场，同时保持高分辨率的图像质量，为用户带来更加自然、沉浸的虚实融合体验。
除了光学性能上的优势，高折树脂还具备一系列实用的物理特性。它具有良好的疏水、疏油性能，能够有效防止污渍和指纹的附着，保持镜片的清洁和透明。同时，高折树脂还具有较高的硬度和耐磨性，能够承受日常使用中的刮擦和碰撞，确保镜片的耐用性。
针对AR/VR、3D传感等不同领域的应用需求，谷东科技能够开发相应的光刻胶产品。这些产品不仅具有优异的光学性能，而且能够满足不同应用场景下的特殊需求，为AR/VR、3D传感等领域的发展提供有力的支持。
高折树脂复合材料的研发成功，标志着我国在微纳加工上取得了重要突破。通过使用这种高效、经济的国产材料，将进一步降低AR设备的生产成本，推动AR技术的普及和应用。
PVG全息光波导技术方案，材料配方已制备成功
光波导作为AR眼镜中的关键元器件，其体积小、重量轻、透光率高以及EyeBox大的特点使其历经技术的持续迭代，成为消费级AR的终极方案。然而，目前光波导技术仍面临量产难度大、视场角小等挑战。针对这些问题，体全息技术因其高效、轻便、成本低等优势而备受关注。
PVG偏振体全息光栅采用自研光刻胶材料解决了传统材料难量产，光效低，稳定性差的问题。在光学效果，材料与工艺，和成本展现了体全息理论优势并解决难量产问题。展开来讲在光学效果上，同等条件下，光效最高，视场角最大，漏光最小。达到该光学效果所需求的材料与工艺不存在卡脖子痛点，可大面积定制化光栅，应用场景更广法且有巨大研发优化空间。因此，百万或千万级的项目投入让PVG产出投入比在所有方案中最高。综上所述，PVG方案是c端市场最高性价比方案且拥有最大发展潜力。
通过理论分析，不做任何的光学设计，在1.52折射率基板下理论最大水平视场角27°，1.8折射率基板理论最大水平视场角48°。已通过器件与波导的仿真建模验证。搭配一维光机包括LCoS、Micro-OLED、Micro-LED，最高可实现1000nit的入眼亮度。二维扩瞳理论最大水平视场分析与一维扩瞳相同，可采用三转折、交叉、蝶形等方式对出瞳二维展开。搭配二维光机包括DLP、 LCoS 、Micro-OLED、Micro-LED，最高可实现1000-2000nit的入眼亮度。
图源：谷东科技官网
经过前期对PVG材料和工艺的研发投入和积累，谷东科技在光效与量产上取得了重大突破。率先通过自研材料、配方与工艺技术，解决了PVG良率低、稳定性差、加工精度不高等问题。预计今年年底良率突破70%，试产线达到万级一维与二维波导片的加工水准。在单绿一维波导表现上达到8%的光效，>65%的均一性，800nit的输出亮度，和35o的FOV，相当于63寸的虚拟显示画面尺寸。
而在光致聚合物方面，谷东科技推出的HOE-T40柔性膜材不仅实现了RGB全彩显示，实现第三代聚氨酯体系光刻胶，折射率调制度突破0.04，衍射效率突破92%，透光度突破90%，达到行业领先水平，解决了传统材料量产难、光效低、稳定性差的问题。基于光致聚合物新材料领域的研发成果，谷东科技得以在AR近眼显示领域“大显身手”，在业内率先解决了体全息衍射光波导技术的大规模量产与应用的难题。
除外，谷东科技在全息干涉前膜形态上同样取得了重要突破，开发出了柔性弹性体材料。相较于传统的胶水状材料，这种柔性弹性体材料具有更长期稳定的储存性、更好的可加工性和便捷的运输性。这些优势不仅降低了生产成本，还简化了体全息光波导的制造工艺。相比国外材料，其在FoV、透光度、亮度、机械性能等方面均有更出色表现，有效解决了国内材料长期依赖国外供应的问题。
图源：谷东科技官网
随着科技的发展,人们已经相继开发出CRT、LCD、Mini/Micro-LED、OLED和LDT等。这些传统的二维显示技术虽然具有色彩鲜艳、视场角大、分辨率和对比度高等优点,但在显示效果方面缺乏有效的深度信息, 不能真实反映出图像中物体间的深度关系,从而无法满足人们更高感官体验的需求。在VR基础上进一步发展起来的增强现实(AR)技术可以实现虚实结合,通过光学系统在具有透视能力的设备上(例如眼镜、护目镜、头盔、汽车或飞机的前挡风玻璃)显示虚拟图像,令使用者在看到外界真实环境的同时获得更多的辅助信息,是新一代显示技术的重要发展方向。下图玻璃的最中间集成光聚合物上的全息光学元件 (HOE),这种定制光聚合物采用了科思创的全息薄膜。而整块挡风玻璃则由伊士曼与Ceres合作使用创新的层压与全息记录技术制造。
图源：伊士曼公众号
微型光机实现高亮显示，光效提升100%
光效是评估AR光学的重要指标之一，是指将光线从微投影导入人眼的过程中传递的比例，光效高则能够获得更好的视觉效果，提高亮度，降低功耗。以前，阵列光波导的光机必须设计得比较大才能实现入眼亮度大于400nit的目标。现在由于光学设计的改善和优化，阵列波导的光机可以做得很小，甚至能放到眼镜腿里面也能实现入眼亮度大于400nit，为阵列波导用于眼镜形态的设计扫清了障碍。
图源：谷东科技官网
此外，谷东以二维矢量反射式体全息光栅做为耦出元器件，对现有通用的三光栅（耦入光栅、转折光栅、耦出光栅）二维扩瞳技术进行优化，增大了视场角，模组整体造型更能贴近于真实的眼镜形态，大大节约全息波导制作时间以及成本。
目前，在AR光波导技术上，谷东科技已构建了丰富且完善的阵列光波导、衍射光波导技术产品矩阵，相关产品已广泛应用于航空、电力、海关、消防、汽车、能源、制造、医疗、食品、交通等行业，并以极高的性价比、显示效果、轻便性和可靠性获得了广大客户的认可与批量采购。
今年，谷东科技已在杭州落地光电产线和产研中心，从核心光学材料、光波导模组的设计研发，到全套工艺设备的量产拉通，未来随着关键技术的突破和产业链的完善有望加快国产光刻胶、体全息光波导产品的商业化进程。
来源：谷东科技
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