AR/VR光学视力矫正方案哪家强？Luxexcel、Addoptics全面对比

　　去年12月，Meta收购了一家3D打印光学元件厂商Luxexcel，旨在提升AR/VR光学镜片的视力矫正解决方案。3D打印对未来AR/VR光学来讲是一项关键技术，可为不同的用户定制处方镜片，还可批量生产。

　　与此同时，市面上也有其他公司提供类似的AR/VR视力矫正光学解决方案。比如Addoptics，并非直接3D打印镜片，而是3D打印出模型，然后注入热固化树脂来形成光学镜片。

　　在CES 2023期间，AR/VR光学专家Karl Guttag了解到Addoptics技术，并指出自己对Luxexcel的方案持保留意见，相比之下Addoptics似乎可以更好的解决3D打印镜片问题。那么相比于Luxexcel，Addoptics有哪些优势，又有哪些缺点呢?在近期的博文中，Guttag详细解释了对Addoptics的看法，并将它与其他光学工艺进行对比。Addoptics与Luxexcel关系

　　据了解，Luxexcel在被Meta收购之前，曾宣称与20多家公司合作，但被收购后，这些合作可能会受到影响。因此，Addoptics的3D光学打印技术则更加重要。

　　除了公司业务相似外，Addoptics和Luxexcel之间还存在其他关联，比如Addoptics创始人兼CEO Joris Biskop此前曾在Luxexcel就职8年。

　　​另一方面，尽管Meta收购了Luxexcel，但Luxexcel更擅长生产基于光波导的AR光学方案，却无法提供有效的Pancake透镜视力矫正方案，原因是其透镜具有高双折射率，难以在偏振光下使用。不过，Addoptics的3D打印光学工艺不存在这样的问题。 基本原理

　　从原理来看，Addoptics和Luxexcel的技术很容易区别，Luxexcel直接用3D打印工艺制造镜片，而Addoptics是3D打印光学模具，并使用热硬化材料填充模具，来形成光学元件。据悉，3D打印的光学模具大约可使用100次。

　　相比于直接打印镜片，Addoptics的工艺多了一个打印模具的步骤，虽然不如Luxexcel方案简单，但在批量生产过程中，该工艺具有明显优势。

　　首先，Luxexcel采用轻薄的光学透明树脂材料，这种材料具有快速UV固化特性，可快速打印出光学镜片。然而，现阶段Luxexcel制造工艺会导致光学镜片具有高双折射率，并且在阳光下会变黄，无法在偏振光下使用。

　　相比之下，Addoptics采用固化更慢的树脂材料，其制造的光学镜片具有更好的机械和光学性能，不容易变黄，且双折射率低。因此，该公司宣称利用其制造工艺，可生产支持偏振光的Pancake透镜。Addoptics将3D打印镜片分为两部分，可以分别提升3D打印模具的性能，以及光学元件的光学性能。此外，该工艺还可以在塑模光学元件时，加入Luxexcel 3D打印光学无法实现的功能。

　　不过Addoptics的缺点是，制造时间久，从打印模具到成品镜片大约需要几天时间。尽管如此，Guttag还是认为Addoptics可以更好的解决AR光学量产的问题，因为Luxexcel的3D打印工艺基于大型、昂贵的打印机，相比之下Addoptics的光学模具成本更低(几乎降低10倍以上)，且无需昂贵的金属注塑模具，使用多个低成本3D打印模具可同时制造镜片，此外模具还留有一定空间，为塑模标准处方镜片带来可能。

　　值得注意的是，Addoptics曾在CES展厅免费赠送镜片样品，这似乎暗示其制造成本够低。 3D打印镜片优缺点

　　Guttag猜测，Luxexcel受到Mea关注的原因，是因为其3D打印工艺可以将定制处方镜片与光波导结合。Luxexcel的技术有两大特点：一是在光波导镜片中留下空隙，二是可以打印屈光镜片。

　　Luxexcel的工艺可以在光波导前后留下空隙，目的是支持光波导运行所需的全内反射(TIR)。然而，用这种方式打印出的表面通常没有抗反射膜，与空隙结合后，会因为折射率不匹配而导致光线反射/传输损失。不过，由于Guttag没有实际体验过其技术，目前无法确定Luxexcel存在这样的问题。

　　Guttag指出，如果定制光学元件内含空隙，则需要分成两部分制造，并在每个部分的两面都加上抗反射膜，之后再使用折射率相同的胶来粘合这两部分。

　　值得注意的是，Lumus在CES 2023上展示的Z-Lens光波导解决了空隙的问题，采用了一种直接键合的工艺。虽然Lumus不是3D打印工艺，但其光波导可以通过粘合的方式集成Rx处方镜片，用户无需定制视力矫正镜片插件，而是可以让AR眼镜具有自定义的视力调节能力，外观看起来依然像普通眼镜。不过由于光波导和塑脂/玻璃的热膨胀特性不同，直接粘屈光镜片依然存在问题。不过也有一些潜在的解决方案，比如采用折射率匹配的凝胶作为机械缓冲液。 视力调节的重要性

　　为什么说屈光镜片对AR/VR很重要呢?比如市面上的一些AR眼镜，近视眼用户在使用时要么套在自己的镜架上，要么就是要定制屈光镜片插件，这两种方案牺牲了舒适性、美观和成本。而一些VR头显虽然具备屈光调节功能，但不支持散光校正。

　　因此，AR/VR需要一种低成本、为用户视力量身定制的视力调节机制，而定制光学镜片就是一种很好的解决方案。

　　通常，处方镜片两面具有固定的曲度，因此具有视力矫正的光波导也需要定制曲度。

　　Guttag指出，Addoptics并未正式探讨用3D模型将光学元件和处方镜片结合，不过据猜测，在制造屈光镜片方面，Addoptics的工艺也许会比Luxexcel更有优势。

　　当然，想要降低视力调节光学镜片的制造成本，Addoptics可能要参考眼镜店采用的传统镜片制造工艺，即在半成品镜片基础上，打磨镜片的一面来改变镜片焦距。因此，Addoptics制造的光学镜片要么一面支持打磨，要么将需要定制的模具来制造不同焦距的镜片。

　　然而，传统眼镜片通常有400种不同的度数(覆盖了大部分屈光度和散光范围)，因此Addoptics可能需要制造大量的模具。好在成品树脂镜片成本较低，因此易于存货。 结论

　　值得注意的是，Meta Materials也提供一种将屈光镜片与光学模组集成的工艺：AR Fusion，这是一种自动化工艺，其原理是向玻璃模具中浇铸UV固化的树脂材料，可嵌入超材料薄膜、滤光器，以及电子元件，比如在透镜中嵌入眼球追踪模组。该方案的另一个优势是支持电控变色，可动态调光，更加省电，因此可能会成为Luxexcel的竞争对手。

　　尽管如此，Guttag更倾向于Addoptics的3D打印光学模具，该工艺采用更好的光学树脂，而且生产成本更低，可以想象该工艺可以为AR/VR光学制造带来各种可能。参考：KG