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证 券 研 究 报 告 2024 年6 月20 日【中 泰电 子】AR深度报告：AI 落地 最佳载 体，硬件&生 态 共驱 发 展1分析师：王芳 S0740521120002，杨旭 S0740521120001，张琼 S0740523070004联系人：洪嘉琳目 录一、硬件&生态共振，AI+AR演进趋势清晰二、AR光学：技术持续迭代，光波导方案潜力大三、AR显示：多方案并存，MicroLED前景广阔四、AR产业链核心标的五、投资建议&风险提示2WUDWyRrMmPnMoQnOrMqPoP9PcM8OnPrRoMmQfQmMoQiNnPmN6MpPzQuOrNpQxNpNqN1.1 硬件&生态共振，AR行业有望迎来新一轮增长3来源：智东 西，Lumus，苹 果官 网，亿 欧智 库，中 泰 证券 研 究所 XR 是VR/MR/AR的集合，MR 和AR 均可 实现透 视，MR 采 用基 于摄像 头和屏 幕的视 频透视（VST，Video see-through），而AR 采 用 光 学 透视（OST，Optical see-through），透视效果更真 实，形 态 更轻 便，但 光 学设 计 难度 较 高。硬 件 和 生 态 共 振，AR 行 业 有 望 迎 来 新 一 轮 增 长。2012 年谷 歌发布 首款AR 眼镜Google Glass，AR 行 业 开 始 真 正发展，市场 期望 和 投 资 热 度较 高，然 而 受AR 眼 镜形 态、显 示 效果、生态 应 用等 因 素制 约，整 体 发展 相 对不 及 预期；2016-19年 行业 经历 低谷 期，但 谷 歌、微 软等头 部厂商 软硬件 仍持续 更新迭 代；2019 年开 始Rokid、Xreal、MagicLeap 等 新 品 陆 续 推 出，硬件生 态持续完善，AR 行业 复苏发 展。伴 随光波 导技术 持续迭 代&量 产 落地，AR 眼 镜形态 将趋近 于普通 眼镜，推动C 端市场 渗透普及，与此同时AI 大 模型 也为AR 生态应 用带来 更大想 象空间，硬件 和生态 共振，AR 行业 有望迎 来新一 轮增长。图表：AR 产 业 发 展 历 程图表：AR和MR 透 视 原 理 区 别4来源：维深Wellsenn XR，IDC，中 泰证 券 研究 所 AR销 量 基 数 尚 低，未 来2-3 年 有 望 迎 来 需 求 拐 点。销量：过 去 几年AR 销量 整体呈 稳步增 长态势，2023 年AR 全 球销量51 万台，yoy+21%，其中 国内和 海外销 量分别 为20 万 台和31万台，yoy分别为54%和29%。现阶段AR 销量 基数尚 低，伴 随AR 眼 镜硬件 迭代升 级和AI 应 用 加成，更轻便、更智 能、显示 效 果 更 优 的消 费 级AR 眼 镜有 望 在未 来2-3 年 面 世，带 来行 业 需求 拐 点，根 据Wellsenn XR 预测，2027 年全球AR 眼镜 销量有望达到500 万台，2023-27年CAGR 高达77%。格局：从 销 量来看，现阶 段主推 消费级AR 的 国内厂 商在全 球AR 市 场占据 主导地 位，微 软、谷 歌等海 外AR 厂商 主要 面向B 端市场，根据IDC 数据，2023 年Xreal、Rokid、雷 鸟创新、INMO全球AR 市 场份额 分别为45%、14%、13%、6%。图表：全球AR年 度 销 量 及 预 测（万 台）5 5 812222842516590150500050100150200250300350400450500图表：全球AR 季 度 销 量（万 台）66.77.58.3 8.28.79.715.79.710.81118.811.302468101214161820Xreal,45%Rokid,14%TCL（雷鸟创新）,13%INMO,6%Magic Leap,4%其他,18%图表：2023年 全 球AR 市 场 格 局1.1 硬件&生态共振，AR行业有望迎来新一轮增长qBWX/QOy9V9CJ/R9sD3cF5DzSda0ryHb0G1WUCrSdD6iHLPnYm3MynimoPuoiJrd 5来源：VR 陀螺，各公 司官 网，中 泰证 券 研究 所 现 阶 段 以 分 体 式AR 为 主，未 来 将 向 集 成 度 更 高、更 轻 便 的 一 体 式AR 演 进。分体式AR：处理 器/存储/电 池 等与眼 镜本体 分离，需连接 手机/电脑/主 机 盒子等 外部设 备使用，可以 解决部 分AR 眼 镜的交互 和内容 生态问题，续航 和散热性 能也更 好，但存 在传输 延迟、便 携度不 足等短板，由于 分体式AR 一般搭 配Birdbath 方案，眼 镜本 体 也相 对笨 重。一体式AR：将处 理器/存储/电 池等集 成在眼 镜中，可独立 运行使 用，一 般搭载 光波导 方案，体积重 量显著 下降，可穿戴 性更 强，但 性能、散 热、续 航仍有提 升空间。现状与趋势：综 合考虑 显示效 果和量 产成本，目前Xreal、Rokid 等 头 部厂商 仍以BB 方 案分体 式AR 为 主，雷 鸟、INMO等逐步 推 出 光 波 导一体 式AR，根据IDC 数 据，2023 年 中国分 体式AR 销量占 比约85%。从 趋势上 看，随 着光波 导/散热/主 控芯 片等 持 续 升 级，未 来AR 会向 集成 度 更高、更轻 便 的一 体 式AR 演 进。65%75%7%18%19%19%14%18%69%79%6%13%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%2022 2023 2022 2023分体式 一体式Birdbath自由曲面 光波导 未知图表：分体式/一体式AR 眼 镜 光 学 方 案&发布时间XrealXreal Air MicroOLED+Birdbath 2022.8Xreal X MicroOLED+Birdbath 2022.8Xreal Air2 MicroOLED+Birdbath 2023.8Xreal Air2 Ultra MicroOLED+Birdbath 2024.1RokidRokid Max MicroOLED+Birdbath 2023.3Rokid Max Pro MicroOLED+Birdbath 2023.9 Air MicroOLED+Birdbath 2022.1 Air 1S MicroOLED+Birdbath 2022.10 Air Plus MicroOLED+Birdbath 2023.5 Air2 MicroOLED+Birdbath 2023.10 X2 MicroLED+2023.10INMOINMO Air2 MicroOLED+2022.10INMO Go MicroLED+2023.9图表：头部AR厂 商 主 要 产 品 梳 理（2022 年 以 来）1.1 硬件&生态共振，AR行业有望迎来新一轮增长6来源：Meta 官网，中 泰证 券 研究 所 眼镜是GPT-4o等多模态AI 大 模 型 的 最 佳 载 体。5 月14 日OpenAI 发 布 新一代 旗舰生 成模型GPT-4o，接受文 本/音频/图 像的 任意组 合作为 输入，并生成 任意组 合的输 出，响 应速 度 能 够 做 到与人 类反应 相似，最快232 毫 秒内响 应音频 输入，平均响 应时长320 毫秒。GPT-4o可 以 实 时 理 解视觉、听觉 等信 息 并 与 用 户交互，能够 捕捉并 理解交 流情绪，成为 富有情 感色彩 的智能 语音助 手。相 比于其 他终端，AI 眼 镜易 用性和 灵活 性 更 高，能够 解 放双 手，通 过 摄像 头 和麦 克 风为 大 模型 提 供第 一 视角 信 息输 入，同 时AI 信 息输 出 也有 更 自然 直 接的 呈 现载体（镜片/视觉 信息、眼镜 扬声器/音频 信息），更适 合作为GPT-4o等 多模 态大模 型载体。Meta Ray-Ban搭载Llama 3 多 模 态 大 模 型，打 响AI 眼 镜 第 一 枪。音频眼镜+摄 像头，暂无显 示功能：搭载高通骁龙AR1 Gen 1，照 片 拍 摄从5MP提升至12MP，支持1080P/60fps 视频 录制，存储从4GB 提 升至32GB，开放式 扬声器 低音提 升 2 倍、最 大 音 量提 高 50%，5 个 麦 克 风 阵列，拾音能 力和准 确度更 高。AI为核心卖点：23年12月Meta 为Ray-Ban Meta测试多模态AI更新，24 年4 月底Meta AI 正 式 上 线（仅 限美国/加 拿大 用 户），基于Llama 3，Meta AI 除 了 基 础 的 智能 语音交 互之外，还能 进行视 觉化交 互（例 如，识 别建筑/根据 冰箱食 材推荐 早餐等）。销量可观：2023 年10 月上 市，售 价299 美金，23Q4 销量 超30 万 台，截 至5 月初第 三方估 计Meta Ray-Ban 累计已售100 多 万台。图表：Meta Ray-Ban眼镜 图表：Meta Ray-Ban AI功能1.2 眼镜是AI 最佳载体，AI+AR 演进趋势清晰LED指示灯摄像头7来源：谷歌 官网，VR 陀螺，中 泰 证券 研 究所 AI+AR 演 进 趋 势 清 晰。目前AR 眼 镜 的应 用 主要 包 括观 影 和信 息 提示，AI+AR 眼镜在AI 眼 镜已有 功能的 基础上 新增了 显示功 能，AI 输 出 模式由 单一的 音频拓 展至文本、图像、视频，可以为 用户提供 更丰富 的交互体 验，进 一步拓宽 眼镜应 用边界，如提词、信息查 阅、会议 记 录、导 航、游 戏、观 影等，Meta、谷 歌 以及 国 内AR 厂 商等 均 在积 极 推进AI+AR 落 地。Meta：Meta持续推进AR 眼 镜 项 目，后续由AI 眼 镜 升级 至AR 的 趋势 明 显，有 望于9 月份Connect 大 会 展示 首款AR 眼镜原型，而 下 一 款 消 费级AR 眼镜有 望在明 年推出 并量产，预计 还将引 入肌电 手环作 为交互。谷 歌：谷 歌在2022 年 I/O 大 会 上曾展 示一款AR 翻译眼 镜，2024 I/O 大会 展示了 搭载多模 态AI助手Project Astra 的AR 眼镜原 型。国内厂商：国内AR 产品 持续 向AI 靠 拢，以 进一步 拓宽AR 应用 生 态，雷 鸟X2、ARKnovv A1、INMO Go、MYVU 等AR眼镜已具备AI语音助手/翻 译功能，甚至 是场景/物体/文 字识别、图生 图功能。图表：谷歌于24 年I/O 大 会 展 示 搭 载AI 大 模 型 的AR原型 图表：2023年 国 内AR眼镜AI功能 AI X2 AI APP RayNeo AI ARKnovv A1 Rokid Station Pro INMO Go MYVU Meta Lens S3 1.2 眼镜是AI 最佳载体，AI+AR 演进趋势清晰8来源：艾 瑞咨 询，高通 官网，中 泰 证 券研 究所 AR产 业 链：光 学 显 示、感 知 交 互、主 控 芯 片 是 核 心。AR 眼 镜功能 模块主 要包括 光学显 示单元、计算 单元和 感知单 元，此外 包 括 音 频、存储、散热 等。以 微软Hololens 为 例，光学显 示成本 占比达43%，计算单 元和感 知单元 分别占 比31%和9%。光学显示：作为AR 最核 心的 部 分，是 决定 轻 量化 消 费级AR 能否量 产落地 的关键。光学 方面，现阶段 量产以BirdBath 和自由曲 面 方 案 为 主，后 续往光 波导升 级趋势 明确；显示方 案包括LCOS、DLP、MicroOLED、MicroLED等，LCOS 是 短 中 期 兼具性 价 比 和 显 示效果 的均衡 方案，MicroLED 量 产 技 术待 突破，但应用 前景广 阔。感 知 交 互：AR 感知 交互主 要包括SLAM 空 间 识别、手 势识别、眼动追 踪等，SLAM 是 使虚拟 信息能够 准确叠 加在现实 环境、实 现 空 间 计 算的 关 键技 术，而 手 势识 别 和眼 动 追踪 则 能显 著 提升 交 互自 由 度和 便 捷度，对于 一 体化AR 尤为 重 要，感 知交 互主 要涉及 摄像头、传感器、陀螺仪、加速 度计等硬 件，此 外对软件 算法、芯片算力 也有一 定要求。主控芯片：高通AR 芯片 平台布 局相对 完善，包括AR2 Gen1 和AR1 Gen1，前 者 适 用于6Dof SLAM 和 交 互 功能较 丰富的AR，后 者 适 用 于 具备拍 摄/3Dof/AI/显 示 的 超 轻量 化AR。此外，目前部 分AR 主 打信息 提示功 能，对 芯片计 算性能 要求不 高，或采 用可穿 戴芯片作 为替代 方案降低 成本和 功耗，紫 光展锐、晶晨股 份、炬 芯科技等 国产芯 片均有应 用。1.3 AR 产业链：光学显示、感知交互、主控芯片是核心光学显示单元,43%计算单元,31%感知单元,9%其他,17%图表：AR硬件BOM 成 本 拆 分注：以微软Hololens（衍射光波导+LCOS 方案）为参考图表：高 通 骁 龙AR2 Gen1 图表：高 通 骁 龙AR1 Gen19来源：VR 陀螺，亿欧 智库，各 公 司官 网，中泰 证券 研 究所1.3 AR 产业链：光学显示、感知交互、主控芯片是核心图表：AR产 业 链 图 谱目 录一、硬件&生态共振，AI+AR演进趋势清晰二、AR光学：技术持续迭代，光波导方案潜力大三、AR显示：多方案并存，MicroLED前景广阔四、AR产业链核心标的五、投资建议&风险提示102.AR 光学：技术持续迭代，光波导方案潜力大11来源：VR 陀螺，珑璟光电，中泰 证券研 究所 AR光 学 持 续 迭 代 升 级，光 波 导 是 消 费 级AR 终 极 方 案。AR 光学的 性能评 价指标 包括FOV 视场 角、透 光率、EyeBox、出瞳 距离、光学 效率、畸 变、体 积厚度等。早期棱 镜、离轴反 射 方案 技术简 单，但 短板明显（棱 镜方案 视场角 过小，离轴反 射方案 体积过 大），难以在C 端 普及。自 由曲 面 方案和BirdBath 方 案 均基 于 曲面 光 学，是现 阶段 成 熟度 较高 的量 产 方案，其 中BirdBath 方 案在 消费 级 市场 更为 普及，视 场角、成像质量 和成本 适中，但 模组仍 较厚。光波导 方 案 体积小 重量轻，接近 普通眼 镜的形 态，透 光率高，EyeBox 更 大，是 消费级AR 的终 极方案，具备 在C 端 放量 的 潜力，目前 量产难度 高（阵 列）、视 场角小（衍射）等问题 仍待突破。图表：AR 光 学 方 案 对 比 BirdBath FOV 10-20 80-100 20-40 40-60 20-60 50%-70%40%-50%40-70%25%-30%80%-95%EyeBox 10*10mm 15*10mm 15*10mm 20*20mm 10-20mm 30mm 15-25mm 10-15mm 15-30mm 20%-30%40%-50%20%-40%15%-20%1%-15%10mm 20mm 10mm 20-30mm 1-2mm-2.1 AR 光学：棱镜和离轴反射方案12来源：谷歌，Design and manufacture AR head-mounted，中泰 证券 研 究所 棱 镜 方 案 和 离 轴 反 射 方 案：早 期AR 光 学 方 案，技 术 难 度 低 但 缺 点 明 显，应 用 较 少。棱镜方案：微型 显示器LCOS 屏光 线经过 玻璃内 部的45 半透 半反射 棱镜到 达末端 反射准 直器，反射光 线通过 棱镜出 射至人眼。棱 镜 方 案简单、重量 轻，缺 陷在于 视场角 小（一 般小于20）、亮度 不足、出瞳范 围小，谷歌2012 年发 布的AR 眼镜Google Glass 便 采 用 棱 镜 方 案，视场 角 仅13，遮 挡 视野，且容 易 产生 畸 变，难 以在C 端普及。离 轴 反 射 方 案：显 示屏将 图像投射 到前方 透明的反 射透镜 后直接反 射至人 眼，外部 场景亦 通过该透 镜进入 人眼，从 而实现虚 实 画 面 叠 加。该 方案技 术难度 低、工 艺成熟 且视场 角较大，2016 年发布 的Meta2 便 采 用 该方案，视场 角高达90，但离轴反 射系统 结构笨重，目前 应用较少。图 表：谷 歌 眼 镜Google Glass采用棱镜方案 图 表：离 轴 反 射 方 案 原 理 图 图 表：棱 镜 方 案 原 理 图13来源：青 亭 网，艾 瑞咨 询，中泰证 券研究 所 BirdBath 和 自 由 曲 面 方 案：目 前C 端 较 为 成 熟 的 量 产 方 案。BirdBath方案：通 过 半球 形棱镜 将画面 放大、变焦，经过偏 振分束 器反射 到前方 曲面镜（60%透过/40%反 射），再 通过两层 四 分 之 一 波片使 光相位 旋转90，最 后经 过 偏振 分 束器 进 入人 眼。该 方 案优 势 在于 视 场角 较 大、重 量轻、成本 较 低，缺点 在 于 模 组 较厚、光损 严 重、透 光率 低，BB 方案 可看 作 是短 期 内均 衡 成本 和 显示 效 果的 快 速落 地 方案，也是 现 阶段 消 费级AR 眼 镜 的 主 流方案。自 由 曲 面 方 案：具 有反射 和透射功 能的自 由曲面棱 镜将显 示屏投射 的图像 反射进入 人眼，外部景象 通过曲 面镜直接 进入人眼，其中 补偿器用 于校正 自由曲面 棱镜引 起的环境 视图畸 变。该方 案技术 较为成熟，光损 较低，视 场角适 中，缺陷 在于棱镜 镜 片 较 厚，可能 出现畸 变。伴 随自由 曲面技 术持续 迭代，模组厚 度逐步 减小，高通骁 龙XR2 AR 智 能 眼 镜 参考设 计采用 的耐 德 佳 自 由 曲面 钻 石Pro方案，模 组厚 度 已减 小 至10.4mm，透光率提升至60%。图 表：自 由 曲 面 方 案 原 理 图 图表：Birdbath 方 案 原 理 图2.2 AR 光学：BirdBath和自由曲面方案14来源：VR 陀螺，Rokid Lab，艾瑞 咨询，中泰 证 券研 究 所 光波导：体积/透光率/清 晰 度 等 优 势 明 显，有 望 成 为 主 流AR光 学 方 案。光波导AR 眼 镜包括 显示模 组、波 导片和 耦合器 三部分，显示 模组发 出的光 线通过 耦入器 件进入 光波导，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。按 照耦 入 耦出 器件 的不 同，光 波导 可分 为 几何 光波 导和 衍 射光 波导，其 中 几何 光波 导以 阵 列光 波导 为主 导，衍 射光 波导 又分 为 表 面 浮 雕光栅 光波导（SRG）和体全 息光波 导（VHG）。光 波 导 方 案 在体积、透光 率、清 晰度、视场角 等方面 均具备 优势，有望成 为主流AR 光学 方案。图表：AR光波导方案2.3 AR 光学：光波导方案15来源：Rokid Lab，Lumus，珑 璟光 电，中 泰证 券 研究 所 阵 列 光 波 导：成 像 效 果 优 秀，二 维 扩 瞳 解 决 了 光 机 体 积 与 视 场 角、EyeBox 的 矛 盾。一 维 扩 瞳：光 线通 过 反射 镜 耦入波 导片，在波导片 中经过 多轮全反 射后到 达 半透半 反镜面，部分光 线反射 耦出进入 人眼，未 耦 出 光 线 透过镜 面到达 下个镜 面，重 复反射/透 射过程，直至 最后一 个镜面 将剩余 光线全 部耦出 到人眼。一维 扩瞳阵 列光波导能将EyeBox 从4mm 扩大到10mm+，且杂散光少，光线调制均匀，成像 质 量、色 彩以 及 对比 度 水平 较 高。二 维 扩 瞳：在 两个 区域分 别设置反 射阵列，第一个 区域实 现一个方 向的扩 瞳，同时 将光束 传导至第 二个区 域，进行 另一个方 向 的 扩 瞳，可以 是纵向 横向 扩瞳，也可以 是横向 纵向扩 瞳。二 维扩瞳 阵列光 波导解 决了光 机体积 与视场 角、EyeBox的 核 心 矛 盾，能够 有效增 加EyeBox 和 视场角（可达50%+），显著 减小光 机体积，更好 地满足 消费级 用户对AR 眼镜 的形态体 积以及 成像效果 的要求。优 势 总 结：阵 列光 波导除 了拥有光 波导共 有的轻薄 化优势 外，相比 于已量 产的表面 浮雕光 栅衍射光 波导，其成像效 果更为优 秀（杂 散 光少/色 彩 均匀/EyeBox&视 场 角 较大/分 辨率高），几 乎无漏 光问题（1%-5%），且光损 较低，可以减小光机功耗增 加续航。图表：阵 列 光 波 导 原 理（一 维 扩 瞳）图表：阵 列 光 波 导 二 维 扩 瞳1）Lumus：纵向扩瞳 横向扩瞳 2）珑璟光电：横向扩瞳 纵向扩瞳2.3.1 阵列光波导：成像效果优秀，量产难度较大16来源：艾 瑞咨 询，珑璟 光电，中 泰 证 券研 究所 核 心 问 题：量 产 难 度 大，明 暗 条 纹 影 响 美 观。量产难度大：阵 列波 导 制作 涉 及镜 面 镀膜、贴合、切割 等 流程，阵列 镜 面膜 层 多达 几 十层 且 每个 镜 面反 射/透射 比不同，需要 镀不同 层数的膜，贴合 合时多镜 面间平 行度要求 极高，总良率难 以保证，此外，贴合后 的切割角 度也会 影响成像 质量。若 采 用 二 维 扩瞳技 术，量 产难度 进一步 提升，理论上 量产成 本比一 维扩瞳 高4-5 倍。明 暗 条 纹：半 透半 反镜面 阵列天然 存在明 暗条纹，影响美 观。技 术 升 级 关 键：1）键 合 技 术升 级：分 子键合 技术代 替传统 胶水贴 合，即 利用分 子间范 德华力 使镜片 紧密平 整地贴 合，加 强键合 强度、提 升贴合 面平整度，且不 受胶水折 射率影 响，由于 贴合玻 璃片数量 较多、精度要求 较高，实际工艺 流程中 仍有较大 难度。2）镀 膜、键合 等核心 环节自 动化设 备的开 发；3）支 持 屈 光度 定制，代替外 加近视 镜片的 方案，更加轻 薄化。图表：阵 列 光 波 导 制 备 过 程 切割玻璃基材 研磨抛光 镀膜 贴合 切割波导 片难点1：多 层镀膜 工艺1）为保证出光均匀性，每个阵列镜面的膜 多达几 十层，每 个膜 层厚度 以nm 为单位。2）不同 镜面的 反射/透 射 比不 同，需在镜面 上镀不 同层数 的 膜以控制多 个膜 层的 反 射率 和 透 射率。难点2：贴合 工艺贴合多镜 面堆叠 的胶水 对 折射透射光 的影响 难以把 控，工艺对贴 合后的 平行度 要 求极高，多 膜层难 度叠加 使 得总良率难 以保证。难点3：切 割工艺需按特定 角度切 割成不 同 形状，需保 证超高 精密度，否则出现成 像瑕疵，如黑 色 条纹、出光 亮度不 均匀、鬼 影。2.3.1 阵列光波导：成像效果优秀，量产难度较大17来源：各 公司 官 网，中 泰证 券研 究 所 阵 列 光 波 导 主 要 玩 家：Lumus：全球阵列光波导龙 头，与Meta、苹 果 等密 切合作。率先 提出二 维扩瞳 阵列光 波导技 术，先 后推出Maximus 和Z-Lens两 款二维 产品，Z-lens 分 辨率2K*2K，亮 度3000nit，FOV 50，光机 体积缩 小约50%，可粘 合动态聚 焦透镜（缓解V AC 问题）和 近视 镜 片，无漏 光炫 光 问题。水晶光电：2016 年参与Lumus B 轮融资，与Lumus、肖 特 共 同推 动二维 阵列光 波导量 产落地。其 他 国 内 厂 商：灵犀微 光、珑 璟光电、理湃 光晶、谷东科 技等厂 商在阵 列波导 均有布 局，量 产年产 能在10万片左 右，主 要针 对 一 维 扩 瞳产品，二维 产品处 于小批 量/在 研阶 段。图表：阵 列 光 波 导 主 要 玩 家 梳 理 阵 列光波 导量产 进展/合作 EyeBox LumusMaximus 50-12mm*12mm 3000nits 1440*1440 20g与 肖特、水晶 光 电、广 达等 厂 商共 同 推进 阵 列波 导 片量 产；与Meta、苹果等 科技公 司密切 合作Z-Lens 50-3000nits 50%2K*2K-2D-L 34 20mm 12mm*10mm 800-1500nits 1280*720 8g杭 州、无 锡 自动化 产线，10 万 片年产 能；曾 获红杉 资本、舜宇光 学等投 资2D-40 42 25mm 15m*15mm 500-1000nits 1280*720 12g2D-60 60 25mm 12mm*8mm 500-1000nits 1920*1080 16g LCE2117V 28 20mm 12mm*13mm-854*480-INMO Air2；-G3-E40-70 18mm 10mm*10mm 500-900nits 1280*720 18g 2022 10 M2060 60 22m 12mm*14mm 500nits 1920*1080 18g 多 款一维 阵列光 波导产 品在售，二维 产品在 研2.3.1 阵列光波导：成像效果优秀，量产难度较大18来源：Rokid Lab，WaveOptics，中 泰 证券 研 究所 成 像 原 理：表面浮雕光栅（Surface Relief Grating，SRG）：具 有 周期 性变化 结构/凹 槽 的光栅 结构，一般分 为一维 光栅（矩形光 栅/倾斜光栅/闪 耀 光 栅等）和 二维光 栅（柱 状光栅 等）。衍射原理：光束 入射 光 栅后 会 被分 束 为多 个 不同 方 向的 衍 射级 次，通 过 调节 光 栅周 期/占空 比/深 度等 参数 优 化衍 射 效率，能使 得 某 个 方 向的衍 射光束 具有最 高衍射 效率（通常选 择非0 衍射 级次作 为工作 级次），实现 光束定 向传输。表 面 浮 雕 光 波 导 原 理：基 于上述衍 射原理，通过表 面浮雕 光栅耦入 波导片，在波导 片中全 反射后通 过表面 浮雕光栅 耦出进入 人眼，实现一维 扩瞳，二维扩瞳 一般通 过转折光 栅或二 维光栅实 现。图 表：表 面 浮 雕 光 栅 光 波 导 原 理2.3.2 表面浮雕光波导：量产难度较低，彩虹效应等问题亟待解决图 表：衍 射 原 理 图 表：表 面 浮 雕 光 栅 种 类19来源：Digilens，WaveOptics，中 泰 证券 研 究所 衍 射 光 波 导 二 维 扩 瞳：转折光栅：转折光 栅二维 扩瞳IP 主 要 由微软 和Vuzix 持有，体全 息光波 导厂商Digilens 也 采 用类似 的转折 光栅技 术，如 左图，光 束从入 射光栅进 入转折 光栅，转 折光栅 实现水平 扩瞳的 同时将光 束反射 进入出射 光栅，最终由出 射光栅 完成垂直 扩瞳和耦 出过 程。二维光栅：以WaveOptics 柱 状 光 栅 扩瞳 为例，光束通 过入射 光栅进 入波导 片后，通过出 射光栅（二维 光栅）实现多 方向的扩 束以及 光束的耦 出。二 维光栅设 计难度 非常高，需要控 制耦出光 线的均 匀性，相 比于转 折光栅，二维光 栅扩瞳减 少了光损 耗，增 大 了出射 光栅面 积，有 效扩大EyeBox 范围。图 表：二 维 光 栅 二 维 扩 瞳 图 表：转 折 光 栅 二 维 扩 瞳2.3.2 表面浮雕光波导：量产难度较低，彩虹效应等问题亟待解决20来源：舜 宇奥 来 技 术，增 强现 实 近 眼显 示设 备中 光 波 导元 件的 研究 进 展，中 泰 证券 研 究 所图表：SRG母版制备 表 面 浮 雕 光 波 导 量 产 难 度 较 低：1）母版制备：基于半 导体加 工工艺，旋涂 抗蚀剂 层 干涉/电 子束 曝光 反 应离 子刻蚀 去除 抗蚀剂 层。2）批量生产：一般采 用紫外 线纳米 压印光 刻法批 量生产，母版 步进 母版 旋 涂压 印胶 结 构压 印 紫 外线 曝 光固 化 功能 性 图 层 覆 盖波 导 激光 切割。前 沿 工 艺：残胶层控制：纳米 压印过 程中往 往会留 下残胶 层，而 残胶层 对光学 性能有 影响，因此需 要尽量 减小甚 至去除 残胶层，2023 年Digilens发布的SRG+工 艺 能够 实现无 残胶层 的SRG 结 构。纳米压印+刻 蚀（NIL+Etching）：将 低折 射率 树 脂作 为 后期 干 法刻 蚀 的可 牺 牲层，纳米 压 印后 用 干法 刻 蚀将 残 胶层 刻 透并 刻蚀 至下 方 玻璃 层，再将 树 脂纳 米压 印胶 去 除。这种 工艺 的 光栅 折射 率RI 可达2.0 以上，可靠 性更高，但工艺 难度和成 本都更 高。材质：树脂vs玻璃。树脂密 度仅为 玻璃的1/4-1/3，且 具备 抗摔等 特性，23 年魅 族、努 比亚等AR 眼镜 均采用 树脂SRG 光波导。树 脂 的 缺 陷 在于 折 射率 低，树 脂 折射 率 普遍 为1.74，而 玻璃材 质可达2.0，影响fov 和 色彩均 匀性。从成本 角度，树脂成 本理论上 较玻 璃 低，但由 于目 前 良率 较低，成 本 优势 并不 明显。图表：SRG 大 批 量 复 制 量 产 图表：SRG残胶层 图表：NIL+Etching工艺流程2.3.2 表面浮雕光波导：量产难度较低，彩虹效应等问题亟待解决21来源：Rokid Lab，微软，中 泰证券 研究所 核 心 问 题：彩 虹 效 应，视 场 角 小，光 效 低，漏 光。彩虹效应：相同 的 光栅 周 期，波 长越 长 衍射 角 越大（RGB），因 此不同 波长的TIR（Total internal reflection）往返长度不同，反 弹 次 数不同（RGB），红光fov 被 限制在 较低范 围内，而蓝光fov 相对 较大，此外，同一颜 色的衍 射效率 也会受入射角 度 影 响，两个因 素共同 导致视 场角和 动眼框 范围内RGB 比例不 均匀，即出现 彩虹效 应。视场角小：受入射 角限制 影响，当前SRG 产品视 场角普 遍在20-30。光效低：光 损较为 严重，平均光 效水平 在0.3%-1%，需 要高亮 度的显 示屏配 合使用。（倾 斜光栅 和闪耀 光栅衍 射效率 较高）漏光：光 在出瞳区 域会通 过透射和 反射进 入前方外 界环境，使得镜 片呈现 使用画面，泄漏 用户隐私。多层光波导vs 单 层 光 波 导：设计 多个波 导片（一般二 或三层），分 别传输 不同波 长范围 的光，可以改 善颜色 均匀性，减小彩 虹 效 应，增大视 场角，但不可 避免会 增加系 统的重 量和厚 度。从 产品应 用来看，单色 显示的SRG 单层 波导方 案技术 和量产 难度较 低，应用 较多，全彩显示 更多采 用两层波 导方案，重量和 成本较 三层方案 更优，后续如何 采用单 层波导实 现均匀全 彩显 示 是各 大厂 商努 力 的方 向。图表：单层SRG光波导 彩 虹 效 应 图表：阵列&SRG 漏 光 问 题 对 比阵列光波导：Lumus MaximusSRG 光波导：微软Hololens图 表：多 层 光 波 导 方 案2.3.2 表面浮雕光波导：量产难度较低，彩虹效应等问题亟待解决22来源：Design and manufacture AR head-mounted displays:A review and outlook，中 泰证 券 研究 所2.3.3 体全息光波导：理论优势明显，材料&工艺要求高 体全息光栅（V olume Holographic Grating，VHG）：通 过 双光 束全息 曝光技 术在介 质中形 成干涉 条纹，从而获 得折射 率周期性 变化 的 光栅 结构，当 介 质的 厚度 远大 于 光波 长时 这种 结 构称 为体 全息 光 栅。体全 息光 波 导基 于衍 射原 理，将 体全 息光 栅 作为 光线 耦 入和 耦出 的器 件。体 全息 光波 导 包括 反射 式和 透 射式，其 中反 射 式方 案应 用更 多。全彩-体 全 息 波 导：使用 三 色激 光 器同 时 加工，或采 用 多层 波 导片 方 案分 离RGB 光路，提升 色 彩均 匀 性。二维扩瞳：与SRG 光波导 类似，分为转 折光栅 和二维 矢量两 个路径。相 比 于 表 面 浮 雕 光 波 导，体 全 息 光 波 导 理 论 优 势 明 显：1）衍射 效率更 高：理 论上在 满足布 拉格条 件时，体全息 光栅衍 射效率可达100%；2）成像更 优：由 于体全 息本身 的角度 选择性 和波长 选择性，不存 在漏光 问题，可通过 光机和 光栅设 计优化 大幅 减 弱 彩 虹 效应；3）可能打 破视场 角限制：采用 特殊全 息材料 可打破 波导基 体折射 率带来 的视场 角限制；4）量产 成本低：无需投资SRG 纳米 压 印方 案 中制 作 母版 的 机器 和 母版 制 作的 成 本，在 复用 性 和降 本 上有 明 显优 势。图 表：体 全 息 光 波 导 原 理 图 表：斜 光 轴 全 彩VHG光波导注：全彩 多层体 全息波 导，为减小杂散光，将显 示器和 准 直器光轴相对于 耦合的 全息图 倾 斜10，fov 两端布拉格视差从45nm减小到37nm，色域 从76%增加到120%。23来源：三 极光 电，增强 现 实近 眼 显 示设 备中 光波 导 元 件的 研究 进展，各公 司官 网，中 泰 证券 研究 所 体 全 息 光 波 导 制 造：将 感 光 胶 涂 布在 玻 璃/树 脂基 底上曝 光制造，或在 膜片上 制造成 全息光 栅后复 合或转 移到玻 璃/树 脂波导 上。索 尼 卷 对 卷 工艺：1）双束干 涉曝光 法在光 敏聚合 物薄膜 上形成 体全息 图案；2）通过 注 射成 型 获得 塑 料波 导；3）体全 息薄膜 与 塑 料 波 导对准 贴合后 切割成 指定图 案；4）配 色，将 红、蓝 波导 和 绿色 波 导对 准 并用UV 树脂 封装 固 定。Digilens波导印刷工艺：核 心是超 高折射 率全息 光聚合 物（光 聚合物+液晶），工艺 分为母 版制作 和波导 印刷，灵活性 高，可实 现数 字 化模 板设 计。量 产 难 点：体 全息 光栅是 基于材料 特性而 开发的制 程工艺，因此核 心难点 在于全息 材料的 选择和制 备，材 料将直接 影响全 息涂 层均匀 性和波导Fov 等光 学性 能。此外，实际 量产 时曝 光/生产 的环 境稳 定 性要 求非 常严 格，湿 度/温度/流 通性 都 会影 响效 果。主要玩家：海外 代表公 司包括 索尼、Digilens、Akonia（苹果 收购），国内 包括水 晶光电、谷东 科技、三极光 电等。图 表：索 尼 体 全 息 卷 对 卷 工 艺 2016 LMX-001 Digilens SBG 2023 AR ARGO XR2 30 1280*720 LCOS 2500nits Akonia 2018 Digilens 2024 5 ARGO/40 图 表：体 全 息 光 波 导 主 要 玩 家 梳 理2.3.3 体全息光波导：理论优势明显，材料&工艺要求高目 录一、硬件&生态共振，AI+AR演进趋势清晰二、AR光学：技术持续迭代，光波导方案潜力大三、AR显示：多方案并存，MicroLED前景广阔四、AR产业链核心标的五、投资建议&风险提示2425来源：LEDinside，水 晶 光电，VR 陀螺，中 泰证 券 研究 所3.1 AR 显示：多方案并存，MicroLED前景广阔 LCoS 和DLP属 于 光 调 制 显 示 器，显 示 效 果 中 等 偏 上，但 存 在 体
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