2026-01-04_AR 眼鏡的演進與核心技術解析
AR 眼鏡的演進與核心技術解析
☘️ Article
AR 眼鏡四階段演進論
- L1 基礎感知階段:代表產品 2023 年的 Ray-Ban Meta。不帶顯示或僅單色顯示,可拍攝及 AI 語音互動,銷量 400 萬台
- L2 智慧助理階段:代表產品 Meta Ray-Ban Display。全彩顯示、深度整合 AI 助理、具備訊息提示與導航功能
- L3 AR 協同階段:代表產品 Meta Orion。視場角 (FOV) 達 50 度以上,實現虛實結合。技術上可能採用碳化矽衍射波導或高折射率玻璃陣列波導
- L4 空間運算階段:目標將 Apple Vision Pro 的功能 (FOV 70 度以上、沉浸式體驗) 濃縮進普通眼鏡形態中
核心光學技術
- L2 階段,Meta 選擇了二維陣列光波導,而非衍射波導。此選擇基於以下幾個技術優勢:
- 無彩虹效應與高光效:陣列光波導從原理上避免了衍射波導常見的顏色不均 (彩虹紋) 問題。其光能利用率大於 5%,能實現高達 5000 尼特的入眼亮度,足以應對戶外強光場景 (類似手機在陽光下需調高亮度)
- 隱私保護 (防漏光):透過特殊處理,陣列波導的外部反射率可控制在 1% 以內,外界幾乎無法看到佩戴者眼中的內容,解決了衍射波導正面漏光的隱私痛點
- 小型化突破:技術從「一維擴瞳」進化至「二維擴瞳」,使得投影模組體積大幅縮小,能做到與普通眼鏡鏡腳相當的尺寸,且外觀更接近一般眼鏡
- 製程升級:業界正從膠水貼合工藝轉向「分子鍵合」工藝,透過化學鍵直接黏合玻璃,使鏡片外觀更通透、條紋更不可見。
LCoS 為何優於 Micro-LED?
- 儘管 Micro-LED 被視為未來,但 Meta 現階段選擇了 LCoS (矽基液晶),原因如下:
- 成本與成熟度:LCoS 產業極為成熟,成本較低。相比之下,全彩 Micro-LED 成本高昂,且紅光效率仍是瓶頸
- 全彩顯示需求:L2 級別眼鏡必須具備全彩顯示 (用於看圖、導航),LCoS 是現階段最好的方案
- 人們常誤以為 Micro-LED 必須配衍射波導,其實陣列光波導可搭配任何光源。雖 Micro-LED 在低畫素點亮 (如單純顯示圖標) 時更省電,但在觀看影片等全畫面顯示時,LCoS 的功耗與其差距不大
- 二維陣列光波導的量產良率預計在 1-2 年內可提升至 90% 以上,證明了其大規模商業化的可行性
- 建立一條陣列光波導產線的固定資產投入遠低於蝕刻型衍射波導 (後者動輒需 10 億以上資金)。在 L2 階段,陣列波導具備明顯的成本優勢
- 玻璃是主流基底材料。樹脂穩定性不足;碳化矽雖折射率高但透光率低 (僅 60-70%) 且昂貴,較適合 L3 階段的大視場角產品,而非目前的 L2 產品
- Meta 預測未來兩年眼鏡出貨量將達 2000 萬台,這數字是 AirPods 首年銷量的兩倍
- https://zhuanlan.zhihu.com/p/1954600697917084179
✍️ Abstract
AR 眼鏡的演進與核心技術解析
- AR 眼鏡的發展被劃分為四個階段:L1 基礎感知 (如 Ray-Ban Meta)、L2 智慧助理 (Meta Ray-Ban Display)、L3 AR 協同 (Meta Orion) 以及 L4 空間運算 (如輕量化的 Vision Pro)。
- 在 L2 階段,二維陣列光波導成為技術主流,優勢在於無彩虹效應、高光效 (入眼亮度達 5000 尼特)、強大的隱私防漏光保護,以及能將投影模組縮小至與普通眼鏡鏡腳相當的尺寸。
- 現階段顯示方案選擇 LCoS 而非 Micro-LED,主因是 LCoS 技術成熟、成本低、具備全彩顯示能力,且在全畫面顯示時的功耗表現與 Micro-LED 差距不大。
- 生產工藝正從膠水貼合轉向分子鍵合技術,這能使鏡片條紋更不可見、結構更穩定,並預計在 1 到 2 年內將良率提升至 90% 以上。
- 玻璃是目前最合適的鏡片基底材料,而高折射率的碳化矽雖然適合大視場角 (FOV) 需求,但因透光率較低且價格昂貴,目前尚未成為主流。
- 市場前景看好,預測未來兩年的智慧眼鏡出貨量將達到 2000 萬台,其普及速度可能超過早期的 AirPods。
專有名詞
- 陣列光波導:又稱幾何光波導,透過在玻璃內嵌入多層半反射鏡面來傳遞光線。其優點是影像品質高且無色散,但製造工藝相對複雜。
- 衍射光波導:利用光學納米結構 (光柵) 產生衍射現象來引導光線。雖然輕薄且易於量產,但常有彩虹紋現象與光效較低的問題。
- LCoS (矽基液晶):一種反射式微型顯示技術,將液晶層置於矽基 CMOS 驅動電路之上。技術非常成熟,常用於投影機與頭戴式顯示器。
- Micro-LED:將發光二極體微縮至微米等級的顯示技術。雖然被視為未來趨勢,但全彩化 (尤其是紅光效率) 與成本仍是目前的主要瓶頸。
- 分子鍵合:一種不使用黏合劑,而是透過化學鍵讓兩個材料表面直接結合的工藝。在光學零件中能減少雜質、提高光學性能與耐用度。
- 視場角 (FOV):指人眼透過光學設備所能看見的圖像張角範圍。FOV 越大,用戶感受到的畫面越寬廣,沉浸感越強。
- 二維擴瞳:光學技術中的一種擴展機制,能讓光線在水平與垂直兩個方向擴大,從而縮小投影儀體積,並增加使用者眼睛觀察畫面的舒適範圍。
