可变焦系列3：AR光学厂商引发Meta、Valve、苹果、Snap多方争夺

    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。