浅谈轻量化AR眼镜的产品之路

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上图为自2014年以来的主流AR眼镜的重量曲线图，可以明确看出轻量化是各大AR厂商公认的必要产品要素。

All in One

Google glass作为第一款AR眼镜，面世以后受到众多科技爱好者的热烈追捧。但受到当时微投光机、电池、芯片等技术的限制，且初代Google glass仅能实现15°视场角的单右目显示，显示图像质量不尽如人意，以及大众担心的隐私侵犯，造型怪异等问题，Google glass并未在市场上激起太多浪花。2023年，Google正式宣布停止Google glass项目，一款具有划时代意义的产品至此正式退出了历史舞台。虽然Google glass 并不是一款大卖的“成功”商品，但如果我们仔细剖析Google glass这款产品，可以发现当年Google其实在定义时就已经考虑了轻量化（整机仅33g）、近视兼容、独立计算&交互，这些对于AR眼镜至今仍然十分重要的产品要素。

继Google glass之后，再次让AR市场沸腾起来的是微软在2015年发布的HoloLens。为了改善Google glass单目显示所带来的怪异体验，微软在HoloLens中创新性地使用了衍射光波导双目显示方案，并且为此定制了一款计算芯片，加入了手势识别等功能，让HoloLens成为一款真正意义上的AR眼镜。虽然Alex Kipman在发布会上的演示十分酷炫，但当用户真正拿到这款产品时，“显示画面过小、亮度较低、沉浸感不够、设备太重（579g）”等负面评价接踵而至。2019年，微软新发布了HoloLens 2，对用户的“吐槽点”进行了针对性改善，例如使用Butterfly架构将FOV从35°提升至52°，从人机工程方面改善佩戴体验，将整机重量从576g降低至546g，但大部分用户在体验之后仍然觉得产品重量过重。

究其原因，一体化的产品思路是限制HoloLens重量改善的一大因素。为了进一步减轻AR眼镜给用户造成的佩戴负担，另一家明星AR初创企业Magic Leap在定义时使用了分体机的方案，即将显示单元和计算单元分割成两个独立的部分运行。通过这种方式，极大地降低了AR眼镜本体的重量 - Magic Leap one 316g和Magic Leap 2 248g。同时，通过增大FOV的方式进一步提升画面显示质量和沉浸感体验，Magic Leap One的FOV为52°（与HoloLens2相当），Magic Leap 2的FOV则提升至70°。

即便Magic Leap使用了分体机的方案，但其产品的整体尺寸和重量仍然与C端消费者的预期相距甚远。另外，由于HoloLens和Magic Leap都将AR眼镜定位为能够独立运行的整机产品，为了能够独立运行，需要较多的功能性模块，例如操作系统模块、环境感知模块、空间计算模块、人机交互模块等，这些模块的集成和运行本身就需要在整机产品中占据较大的尺寸和重量。因此对于这类独立运行的整机产品，如果想要降低产品的整体尺寸和重量，只能在产品性能上做一些牺牲。Snap公司在2021年发布了一款Spectacle AR眼镜（开发者版本），同样采用了一体机的方案，但整机重量降低至120g左右，其代价便是在FOV、续航等性能方面进行了一定的妥协。

我们可以发现这些做”All in One” AR产品的厂商有一个共同点，他们都没有匹配便携式AR眼镜（搭配手机工作）运行的硬件生态，因此他们需要自己搭建出一个独立的AR计算平台和内容平台。

Wearable AR

受现阶段芯片、电池等硬件的限制，“All in One”的AR眼镜很难实现符合消费者预期的产品形态，并且现阶段的显示技术和空间计算能力也很难让“All in One”这类高性能的AR眼镜有比较好的用户体验。

因此，一部分AR厂商开始尝试适当降低产品的性能要求，搭配智能手机、手表等计算&内容平台，开发具有明确功能性的Wearable AR眼镜。例如：

ROKID ：针对观影、巨屏显示的AR眼镜 - ROKID MAX，使用OLED+Birdbath的光学方案，在实现50°视场角的同时，可以将整机重量降低到75g。

Form：针对游泳领域专门开发一款AR泳镜 - Smart swim，使用OLED+光波导的光学方案，单色显示，整机重量可降低至65g左右。

另外，随着MicroLED显示技术在亮度等性能方面的突破，越来越多的厂商看到了用MicroLED光机+衍射光波导方案实现轻量化AR眼镜的可能性。但受到MicroLED低分辨率和白光低亮度的限制，大部分采用此方案的AR眼镜被定位为轻量信息提示产品，例如：

影目：INMO GO AR眼镜，使用MicroLED+衍射光波导的光学方案，搭配智能手机使用，整体重量可降低至52g左右。

随着AR厂商逐渐意识到轻量化对于AR眼镜的必要性，为了满足市场对产品极致轻量化的需求，采用树脂基底的衍射光波导方案逐渐初露锋芒。树脂波导方案在轻量化以及对人眼安全的防护上天生具有优势，利用MicroLED光机+树脂衍射光波导方案，AR厂商可以将AR眼镜的重量降低至40g左右，已经十分接近普通眼镜的重量范围，其中比较有代表性的产品有：

OPPO：OPPO Air Glass 2， 双目单绿显示，搭配手机使用，整机重量可轻至38g左右。

星纪魅族：MYVU AR眼镜，双目单绿显示，整机重量为43g左右。

但是受树脂基底材料折射率较低的限制（RI<1.76），使用单层树脂基底很难实现高性能的全彩显示，所以部分AR厂商开始探索用双层树脂基底来实现全彩显示的AR眼镜。例如：

星纪魅族：MYVU Discovery AR眼镜（2023年），使用X-cube MicroLED光机+双层树脂基底方案实现全彩显示，整机重量为71g左右。

OPPO：OPPO Air Glass 3（2024年），同样使用X-cube MicroLED+双层树脂基底方案，整机重量降低至50g左右。

虽然树脂波导方案在促进产品轻量化方面效果显著，但是树脂低折射率特性导致的波导效率低下、彩虹纹等问题对整体产品的体验影响较大，特别是双层树脂波导中产生的彩虹纹问题对用户体验的影响更甚。

因此，依旧有部分AR厂商仍然坚持选择性能优先的玻璃基底方案，例如：

雷鸟：RayNeo X2 Lite眼镜（2024年），使用X-cube MicroLED+单层玻璃基底方案，整机重量控制在60g左右。

随着AR厂商对AR眼镜轻量化要求越来越高，从2023年开始，很多AR眼镜产品的形态和重量都在逐渐往普通眼镜靠近。

虽然AR眼镜的形态已与消费者的预期十分接近，但是目前发布的AR产品都未实现远超预期的“大卖”。其中很重要的原因是消费者在拿到这些产品实际体验时，发现这些产品能使用的场景与厂商所宣传的场景体验差异巨大或这类产品所创造的场景需求在实际生活中并不强烈，并没有产生很强的产品黏性。

因此，即便AR眼镜的硬件形态已经十分接近C端消费者的预期，但“AR眼镜能够干什么”逐渐成为需要整个行业共同思考的一个问题。

AI Smartglasses

在挖掘AR眼镜应用场景的过程中，一款产品的爆火让AR行业看到了希望，那就是Ray-Ban Meta眼镜的意外大卖。

Ray-Ban Meta并不是Meta对外正式发布的第一款智能音频眼镜产品，早在2021年，Meta就发布了Ray-Ban Stories AR眼镜，Meta对它的销量预期目标为47.8万副，但在整个生命周期的销量实绩只有39.4万副左右。因此，当市场看到Meta发布的第二款音频智能眼镜 - Ray-Ban Meta的销量在当年Q4超过30万副，累计销量超过100万副时，都感到非常意外。

仔细对比Ray-Ban Stories和Ray-Ban Meta的硬件规格，Ray-Ban Meta除了进行一些摄像头、音频、电池等方面的更新外，还增加了一个新的AI助手功能 – Meta AI。在遍地开花的AI大模型的洪流中，不论是AI大模型研发者还是普通用户都在好奇AI大模型的硬件落地场景在哪里，这其中出现多种不同方案的探索，例如AI智能手机，AI Pin这类智能硬件等。Ray-Ban Meta这种智能眼镜的形态为AIGC市场挖掘到了一个新的落地场景，并且结合Ray-Ban本身的时尚属性，这个新增的多模态AI应用可能是促进Ray-Ban Meta 销量跃迁的一大内因。

虽然AIGC有可能帮助AR厂商找到其产品的核心应用场景，但同时也存在很多的挑战，其中最直接的一个问题是：AR需要AIGC，AIGC为什么需要AR？Ray-Ban Meta作为一个纯音频智能眼镜能够实现爆火销量，但并不一定意味着其添加显示功能之后还能继续得到市场的认可。

其中有一点值得我们注意的是AI智能眼镜的产品定义逻辑与之前面世的AR眼镜是完全不一样的。AR眼镜研发的出发点基本上以“显示优先”，其中显示方案的优化是比较重要的一环。但是，对于AI智能眼镜来讲，“佩戴优先”是其产品的根本，这类产品的定义开发都是围绕如何才能让消费者愿意佩戴使用是进行的。而我们可能不得不接受一个现实 – 显示对于AI智能眼镜来讲只是一个辅助功能，而非核心。

AI智能眼镜在目前的大多数应用场景中，即使不具备显示功能，已能基本满足日常使用，显示功能的加入可能会为AI智能眼镜带来的潜在好处：

 信息显示更直观

 可帮助开拓更多的应用场景

但同样也会为AI智能眼镜产品带来更多挑战：

 显示会增加整机的续航负担

 显示会增加整机的重量负担

 显示会新增产品对不同人群的近视兼容问题

 显示方案所带来的的外观、透过率、彩虹纹等问题

AR光波导从形态上来讲，是较为适配AI智能眼镜形态的光学方案，但针对前面提到的一些挑战，作为衍射光波导供应商的我们需要进一步思考如何对产品进行优化才能符合AI智能眼镜的需求。

共迎挑战

舜宇奥来技术作为舜宇光学科技旗下核心子公司，秉承舜宇“共同创造”的核心价值观，持续深耕于晶圆级微纳光学解决方案的创新研发，不断挑战探索AR光波导的性能边界。针对当前AR领域所面临的显示难题，经过持续不懈的方案优化、工艺开发，已经在以下方面取得了一定的进展。

 轻量化玻璃基底衍射光波导方案的开发

为了满足AR眼镜极致轻量化的产品诉求，舜宇奥来技术经过持续不断地材料开发及工艺优化，创新性地移除了所有的空气间隙，使用极致轻薄的保护盖板，将整片光波导的重量降低至4g以内（1WG+2CG），整体厚度控制在0.75mm以内，平均效率维持在800nits/lm以上。

 前向漏光的抑制

衍射光波导方案的前向漏光问题给AR眼镜的用户带来了不小的隐私困扰，严重影响了用户体验。相比于传统上使用倾斜光机耦入的方法，舜宇奥来技术致力于前向漏光强度的降低与改善。经过持续不断地开发探索，我们研发了一种特殊齿形的光栅及膜层架构，可以将光波导的前向漏光强度比例降低到5%以内。虽然经过实测之后发现，这种强度比例的漏光依然不能完全解决隐私泄露问题，但舜宇奥来技术将继续在这方面进行深入探索，并与行业同仁分享最新进展。

 衍射光波导彩虹纹的优化

彩虹纹问题是所有衍射光波导方案面临的共同难题，它是由于光栅固有的衍射特性引起的，因此不可能完全消除，只能优化彩虹纹在人眼观看视野范围内的位置及长度，尽量将彩虹纹移出FOV或Eye box所对应的角度空间外，尽量减弱彩虹纹对于用户体验的影响。

通过特殊优化的光栅及膜层结构，LM3027显著地改善了彩虹纹问题，基本实现Eye box角度空间内观察不到彩虹纹，即用户在使用搭配这款光波导的AR眼镜时基本不会受到彩虹纹问题的困扰。

另外，我们也在波导落球试验、均匀性提升、效率提升等方面进行了探索。在内部摸底的落球实验中，已有部分方案可以通过FDA drop ball要求的127cm高度测试；在颜色均匀性的改善方面，已有部分方案可以实现∆uv<0.02的均匀性规格；在波导效率的提升优化方面，我们已找到一些创新方案可以在单片全彩光波导中实现2000nits/lm以及更高的波导效率。上述光波导产品将陆续亮相CIOE中国光博会、SPIE AR|VR|MR 2025，敬请期待。

舜宇奥来技术期待能与行业同仁携手共进，共创微纳光学行业的美好明天！

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