显示专家Guttag CES分享：Addoptics的定制光学元件
光学元件
（映维网Nweon 2023年01月31日）近眼显示技术专家卡尔·古塔格（Karl Guttag）正继续分享自己的CES之旅。本次的分析对象是Addoptics。这是一家位于荷兰鹿特丹的光学元件制造公司，专门从事复杂光学设计生产。在这次CES大会中，古塔格体验了Addoptics的定制光学元件。下面是具体的分享整理：
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引言
我的CES 2023博文系列是从AR/MR的基础技术开始，而不是实际产品，比如说Meta Materials的非偏振调光技术和Porotech的MicroLED显示技术。Addoptics的3D可打印光学模具是相关基础技术的第三个。
我之前曾简要讨论了Luxexcel（和Meta Materials的ARFusion）。我对Luxexcel通过直接3D打印方法进行批量生产表示过一定的保留意见，但我认为Addoptics的3D打印方法能够更好地解决这一问题。
本文将简要介绍Addoptics和Luxexcel的优点和缺点，以及Meta Materials的ARFusion。需要注意的是，请区分高性能功能材料开发商Meta Materials和马克·扎克伯格治下的Meta Platforms。
Addoptics展台
Meta Platforms收购比利时3D打印镜片公司Luxexcel令Addoptics显得更为有趣
随着Meta Platforms收购3D光学打印技术公司Luxexcel，Addoptics制造定制光学元件的能力显得更加突出。Luexcel声称与20多家公司合作，而Meta Platforms的收购将合作企业置于一个十分尴尬的位置（如可继续合作，你将会受制于Meta，但更换合作方又存在各种考虑，比如成本和技术等）。
Addoptics和Luxexcel之间的相似和差异并非完全巧合。Addoptics的创始人兼首席执行官乔里斯·比斯克普（Joris Biskop）曾在Luxexcel工作了大约八年时间。
我认为十分有趣的是，Quest Pro和即将发布的Quest 3都采用Pancake，但Meta收购的Luxexcel由于其工艺的固有双折射而无法制造可用的Pancake光学元件。同时，Addoptics有能力制造没有这个问题的定制光学元件。
Addoptics的基本原理
Addoptics的基本原理
很容易解释。Luxexcel直接3D打印镜片，Addoptics则3D打印有限周转次数的模具，他们说每个模具可以周转100次。然后热硬化镜片材料填充模具以形成最终零件。
打印模具似乎是一个额外的步骤，但在制作大量镜片时，Addoptics的3D方法比Luxexcel的直接光学3D打印有着显著的优势。乍一看，直接打印光学元件似乎更好、更简单。Addoptics在展厅分发了样品（下），这暗示了镜片生产成本降低。
Addoptics分发的样品
Addoptics将模具对良好3D打印特性的需求与在模制零件中具有良好光学特性的需求分开。Luxexcel仅限于光学透明树脂，而它对于打印具有非常快UV固化特性的光学结构而言非常薄。众所周知，Luxexcelles目前的原型在阳光下会变黄，其打印过程会导致高双折射，这意味着它们不会支持偏振光。Addoptics应能够在模制光学元件中包含3D打印光学元件所无法实现的功能。
Addoptics声称在使用更好、较慢固化树脂方面具有优势，包括更好的机械和光学性能、不变黄和低双折射。例如，Addoptics表示他们可以制造出使用偏振光的Pancake光学元件。但相较于Luxexcel的一个缺点是，从制作模具到完成镜片可能需要数天的时间。
Luxexcel的3D光学打印机
使用Addoptics方法似乎可以更好地解决量产问题。Luxexcel的吞吐量受到限制，因为他们需要一台大型、昂贵的打印机。对于Addoptics，众多成本较低的模具可以并行制造大量镜片。
使用的Addoptics方法，每次打印的成本可能会低10倍以上。低得多的成本意味着Addoptics无需制造昂贵的金属注射模具就能够支持一次性原型，而且可以用于批量生产，甚至可以储存标准定制镜片（稍后将详细介绍）。
定制VR/AR光学元件
令Luxecel备受关注的是（包括收购它们的Meta），团队有一种方法可以在波导周围制造定制参数镜片。Luxexcel提出了两个关键点；第一个是留有气隙的能力，第二个是打印参数光学元件。这令我思考了Addoptics如何解决VR和AR定制光学元件的问题。
需要注意的是，这一整节的内容都是我个人的推测。我想看看Addoptics是否可以用于定制镜片，以及它是否比Luxexcel的方法更好。要说明的是，Addoptics目前并未公开讨论支持定制AR光学元件。
尽管有VR头显内置屈光度调节功能，但即使这样都不能解决散光问题，大约三分之一的人存在散光。我有相当轻微的近视，但散光严重，每只眼睛都不同。
用于AR光学透视的波导封装（带气隙）
Luxexcel同时指出，他们能够在波导前后留下气隙，从而支持需要全内反射（TIR）的波导。尽管乍一听不错，但如果在打印时这样做，你似乎会令非AR涂层表面留下气隙，造成因折射率不匹配而导致反射/透射损失。我迄今为止都没有看到Luxexcel解释如何在波导周围产生气隙，波导是如何引入和在其周围打印，或者关于折射率失配的说明。
如果定制光学元件要支持气隙，它似乎需要由两部分组成，然后每个部分的两侧都需要AR涂层。接下来再将两个部分用折射匹配胶粘合在一起（以确保没有气隙/折射不匹配）。
通常，定制镜片的外部具有不变的标称曲率。波导和眼睛之间的内部曲率则必须定制。
与气隙问题有关的一点，Lumus在CES 2023表示，他们全新的Z-Lens波导不需要气隙：“Lumus的Z-Lens架构允许光学元件直接粘合，而制造合作伙伴可以获得许可并使用。所述功能允许消费者根据自己的视力参数定制AR眼镜，不再需要使用笨重的插入物，从而允许你将其用作普通眼镜。”
即便在光学上允许直接模制到波导，但由于波导和塑料之间的热膨胀特性不同，这似乎会有问题。或许诸如折射匹配胶这样的材料可以用作缓冲。
定制参数镜片
Luxexcel直接3D方法的优点是，你可以将自定义参数打印到每个设备，而对于Addoptics，你必须先打印模具，然后再制造镜片。对于常规镜片，大约400种不同的参数可以涵盖常见的屈光度和散光范围（不包括变焦距镜片）。尽管400是一个很大的数字，但由于镜片的成品价格为几美元一块，所有最常见的视力参数都可以很容易地保存在库存中。
当然，对于VR来说，使用内置参数的定制光学系统似乎比使用不支持散光的定制插入物或屈光度调节器要好得多。
当包括变焦距镜片时，相关的组合和排列会爆炸（老年人的老花眼）。这对于VR显示器来说不是问题，因为它们具有固定的焦距，但对于眼镜型AR/VR来说可能是问题。传统的镜片制造商使用“半成品镜片”：镜片的一侧随后可以经过定制研磨，从而支持可变焦距。Addoptics要么必须使用支持模后研磨的树脂，要么必须制造定制模具以支持变焦距。
Meta Materials的AR Fusion
在讨论参数模制光学元件时，我们应该提及Meta Material的AR Fusion技术。AR Fusion是一个自动化的过程，它选择预制的玻璃模具和UV固化树脂来制造可以嵌入电子组件、全息膜及其超材料膜的定制透镜。
这种方法对于制造VR应用的定制镜片可能十分有用，特别是当他们想要嵌入诸如眼动追踪之类的功能时。很难想象它是如何与波导一起使用，或者是如何应用于众多可以使用Addoptics或Luxexcel组件的应用。
结论
从纸面上看，我更喜欢Addoptics的3D打印模具，而不是Luxexcel的3D打印光学。我没有关于他们产品质量的直接经验或报告。在技术层面上，我认为Addoptics的打印模具在使用更好的光学树脂时具有关键优势，而且在生产环境中，它支持更低的成本。我可以想象出更多的厂商可以利用Addoptics的方法。
