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AI眼镜最大增量:光学环节概念股梳理

冰女   / 01月06日 08:16 发布

AI眼镜在与传统配镜价格相仿的前提下,新增以AI交互、摄像、音频等多项功能,在相似成本条件下给用户更加丰富的智能体验。

基础眼镜-AI眼镜-AR眼镜演进图:

图片

资料来源:Wellsenn XR

2012年开始各大厂商积极探索可行的AR光学方案,早期主要方案有棱镜方案和离轴光学方案,代表产品如GoogleGlass等,但是目前棱镜方案由于设计限制和性能问题已逐渐被淘汰。

2016年,EPSON推出BT-300产品,采用自由曲面镜的方案逐渐成熟。

2000年,以色列公司Lumus首先提出“几何光波导”的概念,为AR设备以眼镜形式存在奠定了基础。

2021年,Rokid推出了采用衍射光波导技术的RokidVision2。

2022年,MagicLeap使用了衍射光波导技术,加速解决了BirdBath方案的重量和视场角问题。

 

BirdBath光学方案

BirdBath方案是AI/AR眼镜的主流光学方案之一。利用半透半反镜和凸透镜的组合,将微显示屏幕上的图像放大并投射到用户的视野中,从而实现虚拟大屏的效果。

AI眼镜不仅要求具备高质量的显示效果,还需要集成多种传感器和AI算法,以实现更加智能化的功能。但是该方案在图像质量和视场角方面可能存在一定的局限性。BirdBath方案的代表产品有RokidAir、XREALAir系列等。

光学模组方面,视涯科技、耐德佳和惠牛是Birdbath技术的主要供应商,其中视涯科技占据较大市场份额。

光波导技术

光波导技术因其轻薄、高亮度和一体化设计成为近年来的发展趋势。

光波导工作原理

图片

光波导其实就是一个玻璃基底,可以使一定条件打进去的光产生全反射,就能实现我们想要的将光从光机搬运到人眼睛前面的任务。

图片

光通信传导的光纤、海底的光缆都是用这个原理,传输的介质要满足两个条件

第一个条件就是图中的折射率n,n1要大于n2

第二个条件就是光进入波导的时候入射角需要大于临界角,临界角就是通过n1和n2之间的关系计算出来的。

如果满足了这两个条件,光在达到表面穿梭时都会将近百分百地反射回来。

在AR眼镜中的光波导基本上说的是玻璃的基底,为了达到更好的效果,一般都是用小于1毫米的基底。

几何光波导技术

通常也被称为阵列反射光波导或反射光波导,通过几何光学反射原理来实现图像的无损输出和画面画幅的扩大。图像光线在阵列内的每一次反射都会经过反射波导进入人眼,增大了动眼眶范围。

该技术方案色散控制较好,不存在杂色、彩虹效应等问题;且具备轻薄和高视场角优势,成像质量较高;不过成本问题亟待解决,存在量产难度大,单片价格高等问题。

目前在一些高端AR眼镜产品中有所应用,代表产品有INMOAir2等。

该技术方案业界代表厂商有以色列的LUMUS和国内的上海理湃光晶技术有限公司。

国内相关厂商中,水晶光电持股LUMUS;比依股份投资理湃光晶,并与之形成了战略锚定;紫建电子和视源股份参投理湃光晶。

衍射光波导技术

利用光栅的衍射特性来设计光路,将微显示屏幕上的图像耦合到波导中,并在波导内以全反射的形式向前传播,最后通过耦出器件耦出光波导进入人眼成像。

这种技术能够实现更轻薄的光学模组,提高眼镜的佩戴舒适度,但是量产难度相对较高。

衍射光波导方案的代表产品有雷鸟X2等;衍射光波导技术方案代表厂商包括水晶光电等,在衍射光波导技术上,水晶光电拥有自主的技术储备,也与美国Digilens独家战略合作,共同推进衍射光波导技术的发展。

该技术方案国内相关布局厂商中,舜宇光学科技参股鲲游光电成立合资子公司,鲲游光电的衍射光波导方案采用晶圆级光学平台技术,实现高精度光学元件制造;歌尔股份收购的驭光科技衍射光波导方案已具备量产能力;以及包括蓝特光学(玻璃晶圆加工)和苏大维格(纳米压印+干涉曝光机)等也在该领域有所布局。

衍射光波导模组方面,国内鲲游光电、视格、广纳四维和光舟等是主要厂商。

提全息光波导技术

利用全息光学技术制作的全息光栅,将微显示屏幕上的图像耦合到波导中,并通过全息光栅的衍射作用,将图像以特定的角度和方向投射到用户的眼睛中。

该方案光栅结构制造极其灵活,衍射效率高;双轴光瞳扩展可实现大视角、定制出瞳大小和适眼距。

该技术量产成本相对较低,具备走向消费电子级的条件。

虽然目前提全息光波导技术在市场上的应用相对较少,但随着技术的不断成熟和成本的降低,未来有望得到更广泛的应用。

整体来看,光波导方案凭借其轻便性和高市场角的优势,逐渐受到各家厂商青睐,有望成为未来AR眼镜所收敛的方案。目前各大光学公司也在不断攻克衍射和反射方案相关问题,行业厂商正加快朝着光波导方案量产实现上努力。国内主要光学布局厂商包括水晶光电、舜宇光学科技、蓝特光学等都在加速布局光波导技术。

终端厂商方面,代表厂商如雷鸟创新X3Pro等采用双目全彩Micro-LED光波导方案,Rokid与时尚眼镜品牌BOLON合作,推出了一体化设计的AI眼镜,如RokidGlasses等,采用光波导技术实现高清显示,并搭载AI大模型提供丰富的交互功能。

AI眼镜光学产业链相关厂商中,华灿光电用于AR近眼显示的微显示屏幕已实现0.12寸3.75微米屏幕动态画面展示,2024年将进行产品化;国星光电开发的0.39寸单绿色MicroLED微显示屏,主要是应用于AR眼镜;纬达光电具备AR/VR眼镜用偏光片的技术及生产能力,产品已批量交付客户使用;永新光学、联合光电、宇瞳光学、波长光电、思泰克都厂商也有所布局。

光波导技术优点与缺点

优点

1. 实现了把眼睛周围很庞大的光机搬到旁边去,比如在侧面、额头等,可以不挡住视线,通过光波导这样一个传输的媒介,再把光带到眼睛前面来。

2. 可以增大动眼眶(戴上眼镜之后,眼睛在系统中心点周围移动多大的x和y的范围仍然能够清晰地看到图像)的范围。

因为光波导是动用了扩瞳技术,所以可以增大动眼眶的范围,在做产品时更加容易适应所有的人群。

3、更加有利于外观的改善。

4、提供了“真”三维图像的可能性。

缺点:

光学效率相对较低,

几何光波导来说制造工艺流程比较繁冗复杂,对于衍射波导来说会有一些色散导致的彩虹现象以及色彩不均匀,而且设计门槛要高一些。来自海涵财经


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