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朱力:打好国产3D视觉技术「突围战」|3D视觉十人谈系

以下文章来源于AI掘金志 ,作者路遥

 

“对于创业公司来说,如果你不是first,凭什么是best?”

 

2018年,福布斯中国公布30位30岁以下精英榜单,「光鉴科技」创始人兼CEO朱力位列其中,引起科技圈的注意。

彼时,距离「光鉴科技」成立不到4个月。

前一年,苹果首次在iPhone X上采用 Face ID ,拉开了3D结构光在消费级市场规模化应用的序幕。

遗憾的是,苹果对“VCSEL(垂直腔面发射激光器)+DOE”3D结构光方案全方位的专利保护,使得国内安卓厂商饱受成本过高、产能有限之苦。不少公司对苹果方案亦步亦趋的模仿,又存在极大风险和不确定性。

「光鉴科技」的“EEL(边发光激光器)+WFP(纳米光子芯片)”方案,则是通过在亚波长尺度实现对光场的调制,来实现3D结构光所需要的投射激光散斑功能,突破了苹果的技术专利壁垒,并在核心元器件上实现国产化。

这是朱力得以上榜的根本原因之一。

如今,「光鉴科技」的技术边界已不止于底层芯片,实现结构光、ToF技术并行,产品也落地到了消费电子(如手机 )、支付、汽车、机器人、AIoT等多个领域。

 

前苹果主管「下海」创业

 

2010年,朱力从清华大学电子工程系毕业,前往加州大学伯克利分校攻读博士,师从美国工程院院士、VCSEL领域开创者之一的常瑞华教授,学习VCSEL和纳米光子学。

求学期间,朱力发表了30余篇科研论文,申请了6项美国专利,并且研发了人造柔性变色龙皮肤,以及1550nm波段柔性VCSEL芯片

其中,朱力研发的人造柔性变色龙皮肤,因其技术难度较大,学界鲜有人涉足。

“用纳米结构做柔性可变色材料,难点在于将一层头发丝千分之一薄的大面积结构,从硅晶源转移到厚度小于1微米的薄膜材料上。”

为了将半导体材料放入柔性结构,变成有功能价值的光源系统,朱力在实验室死磕了两年多。

2012年夏天的某个深夜,朱力终于能够使可见光谱的色调,顺利在薄膜材料上呈现出变幻的瑰丽色彩。

这一消息很快在硅谷传开,投资人纷至沓来,想要投资这个项目。

但朱力认为,时下的制造能力还不足以支撑人造柔性变色龙皮肤的产业化,这项技术的科研意义大于实际作用。因此拒绝了投资人的创业邀请。

2016年下半年,完成博士学业的朱力入职苹果总部,负责深度相机的整个VCSEL部分

然而入职仅三周,朱力就被苹果“发配”到了亚洲工厂。

彼时,苹果第一批3D相机正处于试产的关键时刻,而负责摄像头模组设计的主管突然离职,整个项目急缺一位懂激光、电子、结构、工艺的人操盘试产。

斟酌再三,苹果决定让朱力充当“消防员”,前往一线救火。朱力甚至连整个项目的文档都没有看完,就直接被送往机场,飞往亚洲。

关于如何熬过那段日子,朱力的回答是:“拼”。

每天,朱力都必须赶在八点前到达,跟一线的技术和产品审核细节,设计和把控相机模组生产的每一道工序,确保产品能够稳定、持续地走下产线,和同事坚守在现场,直到凌晨一点才回酒店。

这个项目给朱力积累了从0到1打磨产品的产业经验,以及对行业、产品的思考

科技领域不缺少好的idea,缺的是好的执行,将idea变成能够可靠卖给无数消费者的可靠产品,这个过程是真正稀缺的资源;
把产品打磨到极致,涉及到的测试设计、验证方法、产品设计、评审等,需要遵循一套科学且严谨的执行方法。

“3D视觉本身的市场需求拐点,是从给人服务变成每年给上百亿智能设备服务,潜在需求扩大了10倍。通过手机行业的推动改变,使3D深度相机的体积缩小了上千倍,成本降低了几十倍。”

朱力敏锐地观察到,3D视觉向消费电子拓展,将形成一波新的技术浪潮,产生新的价值点。

“这是一个很好的机会。”

随后 ,朱力决定回国创业。

 

技术、专利「突围战」

 

2017年,国内对整个科技领域投资的热潮,造就了一个美好的时代。

一次,朱力在深圳与投资人喝咖啡时,对方了解到他清华和伯克利背景,以及苹果的工作履历之后,便许诺投资2000万元支持他创业,甚至没有问他要做什么。

很快,朱力与两位清华的老同学汪博和吕方璐一起,创立了光鉴科技。

汪博毕业于斯坦福大学电子系,曾担任硅谷自动驾驶公司 Zoox Inc (后被亚马逊收购)深度学习平台负责人,负责自动驾驶感知系统机器学习模型的训练与优化。

吕方璐毕业于加州大学伯克利分校,在硅谷科技咨询公司Exponent担任高级咨询师,对硬件消费电子很熟。

也就是说,创业前,朱力、汪博和吕方璐,分别从3D感知产业的产品、软件、硬件三个不同角度,参与到了3D视觉行业中。

「光鉴科技」成立之后,团队研发出了一套能规避苹果知识产权风险的3D结构光方案,即“EEL+WFP纳米光子芯片”。这套方案已经在多个产品中得到验证,开始并应用于移动端。

“这套方案的难点与苹果的3D结构光方案一样,核心问题都是如何将激光发射出去。”

朱力表示,苹果采用的是成熟的衍射原理,将激光分束;光鉴采用的是21世纪初发展起来的纳米光学技术,实现结构光所需的红外随机散斑。

相较之下,纳米光学技术能大幅提升激光投射的功能和效率,并且光源系统更简洁、边发光激光器的成本更低。

朱力认为,这套方案一旦在消费端大规模量产,很有可能掀起整个产业的再一次升级

但是将激光器中发射的光,通过光学器件,准确的投射到纳米光子芯片上,而后进行再次分光投射,其中对光学对准的要求非常高。

为此,光鉴团队最早采用纯手工的方式,通过精密的结构调整,验证了将一束光分成九万束光的可行性,但手工完成一个摄像头模组,通常需要一天时间。

要将一个3D相机模组,变成能够批量生产的商业化产品,就必须实现自动化。

“我们花了两年左右的时间,寻找合适的生产工具,设计合适的软件系统,解决了很多工程上的问题,现在一台自动化设备每小时可以做出300多个摄像头模组。”

另一边,在WFP纳米光子芯片的基础上,光鉴也并行布局了ToF技术路线

虽然结构光也能进行远距离识别,但体积较大,并且误差会随距离呈平方增长,而ToF技术则非常适合远距离识别场景。

在朱力看来,3D结构光和ToF则是两种非常互补的方案,一个解决近距离与人的交互,一个解决远距离与空间的交互

“这和苹果的iPhone前置结构光,后置ToF是一样的。”

朱力表示,在屏下摄像头成为未来趋势的情况下,如何将3D结构光技术做到屏幕下方,是一个核心痛点。

这件事情的难度在于,技术上要将激光系统的效率和性能提升20倍,需要在屏幕、激光、算法上做出全方位优化,包括与终端厂商之间的合作,涉及到整个生态的配合。

实现屏下3D结构光最大的技术难点,是屏幕透光率问题

当摄像头处于屏幕下方时,激光发射器的传递与接收,需要两次穿过屏幕,会导致透光率变低,图像信号传递变弱。在实际场景中,透光率受到的干扰会更大。

光鉴科技从器件模组和算法两方面下手,弥补了光通过屏幕时所造成的能量损耗。

元器件方面,在发射端增强光的能量。相较于VSCEL方案,光鉴科技将激光发射模组从电到光的整体转换效率提高了100%;同时基于EEL边缘发射激光器减短脉冲,将激光散斑亮度提升至VSCEL方案的20倍左右

算法上,光鉴科技通过自研算法实现对激光信息的构建,在保持同样效果的情况下缩减算力,不必依靠ASIC芯片,以减少计算成本。

2021年初,光鉴初步解决了屏下3D结构光的技术问题,到2022年,在柔性屏幕上也实现了屏下3D技术,且所有元器件均实现了国产化

 

“农村包围城市”or“大海里捞鱼”?

 

关于怎么进入市场,光鉴内部曾出现两种完全相左的观点。

一部分人认为,当时考虑到行业内已经存在奥比中光这样已经实现规模化的企业,光鉴应当采取“农村包围城市”的战略,先打小仗、胜仗;反对的人则表示,光鉴应当“到大海里捞鱼”,直接进入正面战场。

朱力选择了“到大海里捞鱼”。

  • 行业内虽有奥比中光这样的竞争对手,但并没有形成绝对的差距;

  • 重点场景的竞争,并不遵循先来后到原则,后来者也可以通过更好的技术和产品取胜;

  • 创业公司如果一开始就回避竞争,自我边缘化,那么也同时意味着将更好的市场机会、融资机会,更多的供应链资源拱手让人。

“在激烈的市场竞争中,失败了也没什么大不了,只要自己不认输,把产品做好一点,仍然可以卷土重来。”朱力表示。

以2020年和2021年作为分界点,光鉴的发展可以大致划分为三个阶段:

2020年之前,光鉴科技主要聚焦于早期产品送样测试,在市场刷存在感;
2020-2021年,开始与大客户联合开发,完成产品定义;
2021年之后,相机模组开始规模化量产。

2019年底,光鉴科技做出了第一代产品,开始以送样测试的方式,进入市场。

微信支付的合作,是光鉴科技的第一个大规模落地案例。

彼时,微信支付人脸识别产品正在向3D人脸支付升级迭代,光鉴将自身的相机模组送样之后,成功打入微信支付3D视觉供应链,成为供应商之一。

2021年年底,微信支付和光鉴合作的第二款产品,在接近一年的研发之后,终于开始规模出货,为光鉴科技带来了规模性发展的第一桶金。

目前,光鉴科技与微信支付联合研发的相机模组,已经覆盖交通出行、购物支付等多维场景,拿下了微信近乎100%的市场份额

朱力认为,3D视觉正在经历一个拐点,光学硬件的成熟,以及价格的日趋平民化,正使其慢慢渗透进各个行业。

不同于定制化要求非常高的工业级应用,消费级应用可以按照统一标准迅速复制;3D视觉技术已经应用在物流、新零售、安防、智能终端、自动驾驶、机器人等场景。

“未来几年,3D视觉在手机、汽车、机器人、AIoT等领域会得到更广泛的应用与落地。”

不过,消费级市场需求的快速迭代,给创业公司带来很多机会,然而跑得太快,也可能掉进跑偏的陷阱,这个过程需要时刻保持对市场的清醒认知。朱力表示。

 

组织即产品

 

2020年夏到2021年,是光鉴与大客户合作深入开发产品的关键阶段。

这段时间,外部的施压,让光鉴团队获得了一次重要成长。

“有时,内部传导压力,团队感触并没有那么深,但当外部施压时,大家反而会很快调整。”

以与微信支付的合作为例,当时竞争者并非光鉴一家。

对手的产品迭代速度比光鉴快了很多,这给朱力带来很大震撼。在此之前,他自认为光鉴处在“一个比较好的推进速度上”。

朱力意识到,想要在赛道中获得生存机会,仅凭技术优势还不够,还得在满足市场需求的前提下,压缩研发、生产、交付的速度。

对于创业公司来说,如果你不是first,凭什么是best?

想要达到更好、更快的交付要求,就必须提高团队的执行能力,这是一个涉及组织结构、项目规划、产品开发、供应商配合等科学系统的工程。

于是,朱力对整个团队的产品开发组织形态,进行了重新调整和设计。

其中,最大的改变,就是使团队年龄结构更趋于“年轻化”,让更多有能力、有冲劲的年轻人,去开疆拓土。

这次大动干戈的调整,来源于朱力当初在苹果的经验。

当时朱力从“无名小卒”直接空降为摄像头模组设计主管,并且出色完成了任务。

这让朱力相信,将一个具备足够驱动力和能力的人,扔到真正的战场中,给予足够的装备,是可以成长为一名优秀的士兵乃至将领的。

到现在为止,我打磨过最好的产品,是我们的组织。”朱力说。

 

结语

时间拨回到2006年7月,新加坡南洋理工大学举办的第37届国际物理奥林匹克竞赛上,朱力获得了一枚金牌。

台下的评委,是包括杨振宁在内的数位贝尔物理学奖获得者。

在交流与分享环节,杨振宁说了一句让朱力至今印象深刻的话:

“人生最终的价值追求,应当是追求在短暂的生命周期内,留存下一些能够长期存在的东西。”

彼时朱力年仅十七岁,还无法回答这个哲学问题。

如今,已过而立之年的朱力,作为一位3D视觉领域的创业者,对这个问题有了全新的认知:

为行业提供另一种更有价值的选择。