近眼光学显示（VR/AR/MR）技术发展趋势分析

AR显示即将成为近眼显示的主流

目前，市场上近眼光学显示技术主要分为以下三种类型：

近眼光学显示的3种类型

VR（Virtual Reality，虚拟现实）：

VR 是一种通过计算机技术生成的模拟环境，能够完全沉浸用户的视觉、听觉等感官，让用户感觉仿佛置身于一个完全虚拟的世界中。
AR（Augmented Reality，增强现实）：

AR 是将虚拟信息叠加在真实世界中的技术，主要通过智能眼镜设备，将数字内容（如图像、文字、视频等）与真实世界的场景相结合，增强用户对现实世界的感知和理解。
MR（Mixed Reality，混合现实）：

MR 是一种融合了虚拟世界和真实世界的技术，它能够实现虚拟物体与真实环境的实时交互和融合，使得虚拟和现实之间的界限更加模糊。与 AR不同的是，MR 中的虚拟物体可以与真实世界中的物体进行更复杂的交互。同时，MR 技术通常需要更强大的计算能力和更先进的传感器技术来实现高度逼真的融合效果。

VR眼镜由于使用场景受限、佩戴舒适性差等原因，市场发展受限。在过去的一段时间里，VR 眼镜市场经历了起伏。2023 年中国虚拟现实（VR）头显市场出货量同比下滑 61%，为过去五年来最大降幅；全球市场方面，2024 年第一季度全球 VR 头显出货量同比下降 29%，环比下降 51%。MR方面，2024年中开始，苹果公司就已大幅缩减 Vision Pro 混合现实头显的产量。这主要是因为该设备自发布以来，因佩戴舒适性、内容不足和价位过高等原因，需求疲软，市场表现未达预期。

图片来源：internet

相比于AR，Yole 预计 2023 年至 2029 年间，AR 微显示器市场的复合年增长率为 67%。这显示出对 AR 眼镜相关的微显示技术领域的快速增长预期，意味着在这一时期内，AR 微显示器的市场规模将迅速扩大。

资料来源: Yole

其中Yole预测光波导技术在 AR 设备中的渗透率将从 2022 年的 41% 逐步提升至 2027 年的 99%。这表明波导技术被视为 AR 眼镜中光学实现的重要技术路径，未来将成为主流。

资料来源: Yole

AR光波导技术路线

1. 反射光波导：

反射光波导是由微小的半透半反的反射镜组成成像阵列，嵌入波导镜片中。承载着影像数字信息的光信号从边缘进入波导镜片，光线沿着波导的两个轴（通常是 x 轴和 y 轴）扩展并传递到半透半反的反射镜，经过反射后成像进入佩戴者的眼睛。

反射光波导的成像质量高，但设计和制造复杂：反射光波导的设计和制造过程相对复杂，需要精确的镀膜、切片、抛光和成型工艺，还涉及核心的反射镜面堆叠集成技术。尤其是反射镜的制备和排列需要高精度的工艺和设备，这增加了生产的难度和成本。

2. 衍射光波导：

衍射光波导利用光栅的衍射原理来引导光线。光栅是一种具有周期结构的光学元件，其周期通常是微纳米级别的，与可见光波长一个量级，能够对光线产生有效的操控。光机产生的光线通过光栅耦入波导，在波导中通过全反射进行传输，当遇到出射光栅时，光线再次通过衍射从波导中耦合出进入人眼。其轻薄便携，视场角大，是被认为具备量产的潜力的技术方案。

AR光波导技术路线图

光波导组合器 Vs常规组合器

光栅波导的工作原理

在 AR 衍射光波导中，光栅的工作过程主要包括以下几个方面：

1. 光的耦入过程：

光线入射与衍射：光机产生的光线射向光栅，由于光栅是具有周期性结构的光学元件，其周期与可见光波长量级相当（通常在微纳米级别），能对光线产生有效操控。当光线到达光栅时，光栅会对入射光的振幅或相位进行空间周期性调制，使光线发生衍射。

2. 光在波导内的传输过程：

全反射传输：进入波导后的光线，会在波导内不断地进行全反射。由于波导的折射率与周围环境的折射率不同，光线在波导内部的入射角大于临界角，使得光线能够像在 “管道” 中一样来回反射前进，而不会从波导中透射出去，从而保证了光线在波导内的稳定传输。

3. 光的耦出过程：

再次衍射：当经过多次全反射和传输后的光线到达出射光栅区域时，出射光栅会再次对光线进行衍射。出射光栅的结构与入射光栅类似，但面积通常更大，且光栅沟壑的方向与入射光栅可能垂直。

光线导出至人眼：经过出射光栅的衍射作用，光线从波导中耦合出，进入人眼，人眼便能够看到由光机产生并经过波导传输的图像。这样就完成了整个 AR 衍射光波导的工作过程，使得用户能够在现实环境中看到叠加的虚拟图像信息。

资料来源: Waveguide combiners for mixed reality headsets: a nanophotonics design perspective

12寸基的AR波导生产线将会成为量产的主流

以AR眼镜片的尺寸估算以及单副眼镜所需波导片估算，8寸以下的产线将不具备成本优势，12寸产线将成为未来量产的主流。

资料来源: Evatec内部资料

Evatec 为AR光波导量产提供解决方案

Evatec Clusterline® 300E

Cassette to cassette, 12inch 集群式PVD设备，为量产而生
提供金属、金属氧化物以及非晶硅等薄膜沉积
最佳的薄膜性能
最低颗粒度（particle）控制

Evatec New HEXAGON E

Cassette to cassette, 12inch in-line式PVD设备，为量产而生
提供Backside ARC,金属及金属氧化物等薄膜工艺
提供最快的产出
低颗粒度（particle）控制

原文始发于微信公众号（Evatec）：近眼光学显示（VR/AR/MR）技术发展趋势分析

艾邦建有AR/VR产业链微信群，目前有HTC、PICO、OPPO、亮亮视野、光粒科技、影创、创维、佳视、歌尔、立讯精密、多哚（纳立多）、欣旺达、耐德佳，联创电子、至格科技、灵犀微光、舜宇光学、广景视睿、珑璟光电、京东方、海信视像、科煦智能、阿科玛、金发科技、思立可、新安天玉、四方超轻、大族激光、发那科、承熹机电等加入，也欢迎大家长按下方图片识别二维码加入微信群：

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AR VR Display Technology Report

"Summary of New AR/VR Products Launched in 2022 as of November 3, 2022"

AR/VR Industry Chain Forum Presentation PPT on May 27, 2022

AR Waveguide Display Solution Company Introduction

A Survey of 45 Domestic AR/VR/MR Headset Brand Enterprises

The Top 16 AR/VR/Metaverse ODM/OEM Contract Manufacturers

Top 20 AR/VR Polymer Material Suppliers Introduction

Introduction to AR/VR Materials Presentation

Welcome to join by clicking hereAR/VR DirectoryCurrently, there are more than 3000 members, including companies such as GoerTek, HTC, OPPO, Skyworth, PICO, ByteDance, Black Shark, Lenovo, Nreal, Lynx, Luxon, Lingxi MicroLight, Luxshare Precision, Leading Ideal, OFILM, Huaqin, Wentai, Luxshare, Lumus, Sisvel, and Shunyu, among others. Click on the keywords below for filtering.

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