2016-2023 年 AR 头显全球出货量及预测
AR 最终将脱离手机成为独立计算平台，云 AR 或解决算力矛盾。25 年前后实现 C 端分体式产品定义后，我们认为 AR 将逐渐从分体式向一体机过渡，最终变成独立终端硬件，实现虚实三维融合，以丰富交互功能解放双手，实现对智能手机的替代。这一过渡过程需要 5G、云计算等底层技术的发展，将渲染计算导入云端，降低 AR 眼镜的零件要求、体积和成本，预计将花费 10-15 年时间，即 AR 有望在 2032-2037 年的阶段成为下一代独立计算平台。
AR 初期因硬件和通信等技术所限，将作为手机外设配件（延伸屏幕）的形式过渡；未来，将真正替代手机，成为下一代生产力工具和计算平台。整机角度，轻薄需求导致 AR 眼镜中短期以分体式为主，光学、显示方案尚未统一。AR 长时间佩戴，需要轻量化，与高算力和性能矛盾。因此功能强大的AR 把计算和通信在手机上完成，分体式眼镜主要起显示功能，成为手机配件；而一体式 AR 功能简单，多为信息提醒和观影等。轻薄设计同时限制底层光学、显示、电池等发展，尚未形成如 VR 的统一路径，不利于产业链成熟。
光波导技术作为 C 端设备渗透的关键，技术和制造仍不完善；显示搭配的 Micro LED 技术无法大批量产全彩屏幕，芯片、通信等底层基础也难以支持 AR 的理想功能，导致 AR 设备处于发展初期。
现阶段 AR 设备集中于 B 端，高昂定价限制出货，如微软出货量仅为十万级。C 端 AR 多为尝鲜，无法推动实际渗透。Meta 和苹果有望先后在 2025 年前后发布 C 端 AR 眼镜，考虑到两者技术积累，尤其是苹果拥有定义智能手机的先例和用户优势，我们认为消费级 AR 将可能在 2025 年前后由苹果或 Meta 完成产品定义，真正作为手机配件开始 C 端渗透。25 年前仍主要受 B 端驱动，需求增长相对缓慢，出货量预计维持在 100-200 万台。
2016-2023 年 AR 头显全球出货量及预测
25 年前后实现 C 端分体式产品定义后，我们认为 AR 将逐渐从分体式向一体机过渡，最终变成独立终端硬件，实现虚实三维融合，以丰富交互功能解放双手，实现对智能手机的替代。这一过渡过程需要 5G、云计算等底层技术的发展，将渲染计算导入云端，降低 AR 眼镜的零件要求、体积和成本，预计将花费 10-15 年时间，即 AR 有望在 2032-2037 年的阶段成为下一代独立计算平台。
3、光学：光波导发展趋势清晰，三大技术路径持续 技术迭代和制造精进
AR 光学满足VR 光学类似性能的基础上，具有两个额外特性，一方面 AR 更轻量和小型化，形状趋于日常眼镜，对光学模组的厚度和重量要求更高；另一方面，由于同时接收虚拟和现实信息，显示屏内容需经反射或衍射入眼，使成像效果和光学效率性能变差，现实信息需穿过光学组件入眼，模组透光性也成为核心指标。
因此，AR 光学核心性能指标中，1）透镜厚度和重量至关重要，驱动 AR 光学方案持续迭代，2）成像质量、3）光学效率、4）透光度在轻薄基础上尽可能提高，同时应关注 5）视场角 FoV 和 6）眼动范围。
AR 光学方案多样，经历离轴光学、棱镜、自由曲面、BirdBath 到光波导的演进过程。其中自由曲面、BirdBath 目前量产成熟，但光波导因突出性能成为未来 AR 的必然选择，技术持续突破，近年来已搭载多款先进 AR 眼镜落地。离轴光学和棱镜作为早期方案，因笨重和小视场角已退出历史舞台。离轴光学和棱镜结构设计和成像原理都很简单，量产和制造无难度。但简单结构导致离轴光学厚重；而棱镜的视场角与光学模组厚度存在矛盾，轻薄眼镜将伴随超小视场角和较差成像效果，无法满足沉浸性和交互感。
自由曲面和 BirdBath 小幅改善镜片厚度、其他性能良好、量产制造成熟，成为近几年的过渡方案。
1） 自由曲面方案由表面形状不能被连续加工、具有传统加工成型的任意性曲面担当反射镜，对显示屏光线进行准直和成像，因此成像质量较高，色彩饱和度和光学效率表现优秀。但自由曲面结构局部精度低，带来低分辨率和画面扭曲，使得现实世界和虚拟世界光线传递时存在畸变现象；
2） BirdBath 方案下，显示屏光线经 45 度角的分光镜反射至曲面镜弹射入眼，而现实光线透过曲面镜和分光镜入眼。光学结构简单，光效高、视场角大；但眼动范围受限，同时透射入眼面临图像畸变、光线透过率低的缺点。自由曲面和 BirdBath 光学结构相对简单，一方面光效高，显示屏选择灵活，另一方面制造难度低，可以较低成本规模量产，成为目前中低端或消费级 AR眼镜的主要光学方案。但其他性能一般，存在畸变等问题，致命的是，为实现可用视场角，镜片厚度压缩极限为 8mm，无法做到日常眼镜般的轻薄机身。
光波导解决体积和视场角矛盾，大幅压缩镜片厚度，众多性能优越。光波导将微显示器的光线经光栅耦入波导片中，经过数次全反射，再将光束经光栅耦出至人眼。过去光学方案利用光学结构来平衡镜片体积和视场角，光波导不受此约束，可将厚度压缩至 3mm 以下，同时具备视场角大、透光度高、分辨率高、眼动范围广等优秀性能，虽光效很低，但配合高亮度显示屏将有效缓解。
搭载光波导的 AR 眼镜才可真正渗透消费端，光波导成为大势所趋。消费级 AR设备，为实现长时间佩戴需超轻薄；同时，不同于 B 端可专用于某一特殊场合或流程，C 端 AR 眼镜应用多样，这要求镜片的视场角和眼动范围较大。因此，只有光波导技术才可满足这两个矛盾需求，在光波导实现技术和量产突破前，AR 眼镜很难实现 C 端大规模落地。
光波导优越性能吸引众厂商入局，已推出诸多技术路径。2021 年 Rokid、亮风台、小米等 8 款 AR 眼镜采用光波导，根据原理差异，光波导可分成几何和衍射两类，几何光波导利用传统光学元器件实现全反射，而衍射光波导使用更平面的衍射光栅。而根据耦入和耦出光栅材料的不同，将延伸成四类技术路径。光学元器件与材料差异使得不同技术路径的技术性能和量产制造情况不同，首先对比各路径的技术性能表现。因四类技术路径均满足轻薄需求（
光波导方案存在多种技术路径
综合当前各性能指标，阵列光波导表现最优。和两个衍射光波导技术性能相反，阵列在成像效果占优，但面临眼动范围窄的问题。但成像质量和光效指标更为重要，且二维扩瞳技术实现突破、逐渐落地，将缓解阵列光波导眼动范围不佳的缺陷。体全息光波导目前在三者中表现较落后，但其中远期理想性能使其备受关注，积极布局。
AR 光波导各技术路径梳理，阵列光波导显示效果优越，衍射光波导眼动范围自由
