作者:丁佳 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2019/7/23 21:47:57
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空气成像不是梦

 

“希望同学们不要因为梦想遥远而放弃逐梦远征,要追求更有高度的人生。”

2019年夏天,韩东成从中国科学技术大学正式毕业了,校长包信和在毕业典礼上的这句话,让他感同身受。

创业3年,经历过技术突破的狂喜,资本追逐的疯狂,专利缠斗的惊险……27岁的韩东成感到,自己的这段长征路,还远远没有结束。

因为他们要做的事,只有在科幻电影里才出现过。

“老”发现新启发

眼睛是心灵的窗户,在人类通过感官获取信息的过程中,视觉占到了60%,人类对视觉体验的追求也从未停止。因此,显示行业一直是一个“兵家必争”之地。预测数字显示,到2020年,全球显示产业产值将达到1400亿美元。

人类对显示行业的未来也充满着幻想。在许多科幻大片中,经常会出现从机器里“浮”出一个界面,未来人类在空气里进行各种点击、交互等“神操作”的画面。

2015年,韩东成考入中国科大,在光学专业攻读研究生的他看准了光学显示的发展前景,与舍友范超一道决定创业。

经过调研他们发现,传统显示领域已经发展得很成熟,初创企业很难突围;想要“弯道超车”,就只能另辟蹊径,研究下一代成像技术。

同一年,美国一家增强现实公司在网上发布了一段视频:一条巨大的鲸鱼从篮球场的地面中一跃而起。令人称奇的视觉效果让这家公司的估值一时间炒到了50亿美元。

但第二年,这段视频就被爆出是用特效造假做成的,所谓空气成像仍是空中楼阁。

但韩东成总觉得,虽然前人的探索都失败了,但大家的关注度仍然很高,足见这个方向一定是人们期待的。他们决定坚持走空气成像这条路。

成像离不开光线的反射、折射。通常,当光线进入水、玻璃等材料时会发生折射,光线会沿着原来的方向发散出去,这叫做正折射。人们常见的筷子插入水中像断了一样就是这种现象。

但在1968年,苏联物理学家维塞拉戈提出,当光波进入到具有负折射率材料的界面时,光波的折射与常规折射相反,光线不发散,而是重新聚集成一点,在界面另一侧成像。

“如果我们能通过技术手段,把这种负折射现象给展现出来,是不是就能实现空气成像了?”这个半个世纪前的科学发现让韩东成醍醐灌顶。

最大的善意

2016年8月,韩东成和范超成立了东超科技,这个诞生在中国科大先进技术研究院内的小公司不仅包含了两位创始人的名字,也寓意着要以“东方的速度赶超世界”。

然而,在安徽合肥,人们对创业的认识还比较保守。“都考上研究生了还要出来创业,看上去有点‘不务正业’。”韩东成坦言,最初他们兼职筹措启动资金,研究技术方案,都是瞒着家人和导师偷偷做的。

后来,韩东成创业的事被导师知道了,老师的反应却出乎他的意料。

“老师对我们说,我们要做的是真正的硬科技,值得支持。”韩东成回忆,学校知道了这件事后,也帮他们办理了延期毕业,为他们创造宽松的环境。

韩东成等人实现空气成像的技术思路虽然是基于一个古老的原理,但要在宏观上将其表现出来,却并非易事。这是因为负折射现象只在流动的液体里出现过,而想要做可交互的产品,还是离不开玻璃屏幕。

“我们想,如果能够改变玻璃的微观结构,利用光场重构原理,让光线在这种微观结构里多次振荡、反射、折射,将发散的光线在空中重新汇聚成实像,在宏观上同样也能给人负折射的感觉。”韩东成说,成像后结合体感交互装置,就能够实现人与实像的直接交互了。

这种想法看上去很美好,但产品制造涉及到光学设计、光学加工、化工领域、机械设计、装配制造、电子线路、软件开发等多个领域,加工难度不言而喻。

这时,中科院安徽光学精密机械研究所、中科院等离子体物理研究所等纷纷伸出援手。让韩东成感动的是,中科院安徽光机所光学镜片加工厂60多岁的老师傅也亲自出马,花了一年半时间纯手工打磨,终于做出来了第一块等效负折射率平板透镜样品。

带着这块宝贵的样品,韩东成和范超来到了北京中关村,参加了一次路演活动。

最后一个上场,却得了第一名,11家投资机构伸出“橄榄枝”,接连完成两轮融资……这个20多岁的在校生,一夜之间成了“香饽饽”。

专利狙击战

凭借“第一桶金”,东超科技开始将成果从实验室搬到车间,正式建立了中试生产线,准备大展拳脚。

可很快,他们就遭到了竞争对手的阻击。

2019年2月到3月,东超科技先后收到关于“一种实现空气成像的光学平板结构”、“单列多排等效负折射率平板透镜”、“多排多列等效负折射率平板透镜”等三项专利的无效宣告请求受理通知书。

为何产品还未量产,专利就被“无效”?目前,全球范围内做空气成像技术产品的企业并不多,其中,日本某企业处于垄断位置,国内销售多为其代理产品或小范围改进。售价高达数十万元每平米。

而东超科技的等效负折射率平板透镜,不仅在技术上进阶到更高技术水平的全息影像技术,击破了“屏幕依赖、错觉虚像、无穿透性、无交互性”等行业四大痛点;同时随着垄断局面的打破,由于行业原材料的低廉和稳定,量产后可将价格降至十万级左右。

更重要的是,空气成像不仅在教育、汽车、户外媒体、展览展示等行业中有着广泛的应用前景,还在军工领域有巨大的应用潜力。比如在保密方面,在空气中点击密码不会留下指纹,可以极大地增强信息的安全性。

那么,究竟东超科技是否能在专利上站得住脚呢?韩东成拿着他们的产品,到北京应诉。5月7日,国家知识产权局专利局复审和无效审理部对该案件进行了公开审理,当庭对比后发现,双方的平板透镜结构并不相同。

7月3日,国家知识产权局公告称,东超科技“一种实现空气成像的光学平板结构”、“单列多排等效负折射率平板透镜”维持专利有效;“多排多列等效负折射率平板透镜”因公司没有采用这种技术路线去生产,没有相应产品,被宣告无效。

“专利风险预警是对可能阻碍企业发展的与专利相关风险进行提前防范,尤其是高技术企业,更需要具有知识产权风险防范意识。”中科院西安光学精密机械研究所大数据应用工程中心知识产权大数据实验室主任黄伟才评价称。他同时建议高技术企业不但要防范创新保护缺失问题和专利侵权风险,最重要的是要系统性、前瞻性地进行积极的专利布局。

虽然在企业创立之初就经历了专利战的“洗礼”,但经此一役后,这家年轻的高科技企业也成熟了许多。在更具前瞻性的空气电离成像技术领域,他们已经在提前布局赛道,申请了国内外相关专利共8项,为应对竞争做好了战略准备。

 
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