AI AR眼镜系列报告（二）：光学方案百花齐放，光波导升级趋势明确

证券研究报告行业深度研究报告 2025年05月09日 光学方案百花齐放，光波导升级趋势明确 评级及分析师信息 行业评级：推荐行业走势图 463422111 13 202405202408202411202502202505 消费电子沪深300 分析师：单慧伟邮箱：shanhwhx168comcnSACNO：S1120524120004联系电话：联系人：陈天然邮箱：chentr1hx168comcnSACNO：联系电话： AIAR眼镜系列报告（二） 光学技术持续迭代，光波导方案升级趋势明确 AR光学系统作为AR眼镜最重要的组成部分，其核心是追求更轻薄的体积、更大的FOV、更好的成像质量以及更低的成本。目前AR光学系统存在多条技术路线，包括棱镜、离轴光学、自由曲面、BirdBath、光波导等。随着AR在消费级市场的逐步渗透和起量，C端用户对AR眼镜的成像质量、使用场景、佩戴体验等提出了更高的要求。相比而言，光波导方案产品形态更接近传统眼镜，并且具备体积轻薄、高透光率、大视场角等优势，因而更适合用来打造符合日常佩戴体验的轻量化AR眼镜，成为目前AR光学系统的主要发展方向。 技术路线：表面浮雕光波导为主流发展趋势 几何光波导：采用传统的折反射原理实现光线传播。该技术成效效果优秀（光效高、无彩虹效应、漏光率低），但制造工艺繁琐，对光学加工的精度和一致性要求较高，量产难度较大。目前布局的主要厂商包括Lumus、理湃光晶、灵犀微光等。 表面浮雕光波导：采用衍射原理实现光线传播。该技术光栅的设计较为灵活且生产制造难度较低，易于实现批量生产。但同时仍存在彩虹效应、侧面漏光、光效低等问题尚待解决。目前表面浮雕光波导主要有两种制备工艺，分别是纳米压印和刻蚀工艺。其中纳米压印具备易量产、低成本、一致性高的优点，成为目前主流的技术路线；而刻蚀工艺虽然制备工艺复杂，但可大幅提升光波导的光学性能，因此成为光波导制备工艺未来主要的发展迭代方向。当下该技术的布局企业较多，包括WaveOptics、Dipelix、鲲游光电、至格科技、广纳四维等。 体全息光波导：相较于表面浮雕光波导，体全息理论优势较为明显（衍射效率高、量产成本低）。但实际生产中受光敏材料的限制，体全息光波导在视场角、光效率、清晰度及色彩均匀性等方面尚未达到表面浮雕光波导的水平。目前该技术布局企业较少，主要包括Sony、Digilens、三极光电、谷东科技等。 偏振体全息光波导：相较于传统体全息光波导，偏振体全息光波导在保留体全息波导技术高效率、低成本优势的同时，突破了体全息光波导在视场角的限制。但其难点在于理论基础与数理模型指导尚不完善，相关产业链仍在发展中。2024年10月25日，东南大学与立讯精密合作发布首款偏振体全息AR眼镜云雀，重量仅45g。相较于表面浮雕光波导，该产品光效提升300，前向漏光降低80，成本降低60。 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 镜片材料：玻璃树脂为主，Meta引领碳化硅应用 玻璃：玻璃光波导产品技术较为成熟，通过采用高折射率的玻璃晶圆可以提高光波导的视场角。但其缺陷在于无法实现曲面设计，难以实现轻量化，且抗冲击性差、易碎。 树脂：相较于玻璃材质，树脂光波导产品可实现轻量化，且抗跌落和抗冲击能力更强，可大幅提升产品使用寿命和佩戴安全指数。但其缺陷在于树脂材质的折射率限制了视场角的提升，并且树脂材质存在曲面设计难度大、色散问题较严重、良率低等问题，限制了树脂光波导的普及。 碳化硅：2024年Meta首次发布碳化硅光波导概念产品MetaOrion，视场角可达70，是目前市场上采用衍射光波导所达到的最大视场角的产品。MetaOrion的推出为AR眼镜在材料的选择上提出了新的思路。碳化硅材料通过高折射率和高热导率两大核心特性，系统性解决了AR眼镜的视场角窄、彩虹伪影及散热难题。但其难点在于加工工艺复杂，单片碳化硅衬底成本高，且与其他材料的集成难度大。远期随着各大厂商加速布局，碳化硅光波导有望在AR眼镜实现加速渗透。 投资建议 随着AI模型的搭载，叠加各大厂商的积极入局，AR眼镜有望实现加速迭代放量，潜在成长空间巨大。而光波导作为影响其显示效果的核心零部件之一，有望实现深度受益。相关受益标的：1）光波导模组：歌尔股份、水晶光电、舜宇光学、蓝特光学等；2）碳化硅材料：天岳先进，晶盛机电等。 风险提示 AR眼镜出货不及预期，新技术发展不及预期等 正文目录 1光学技术持续迭代，光波导方案实现加速渗透5 2几何阵列光波导：成像效果优秀，量产难度较大6 21基本原理：折反射原理实现光线传播6 22工艺流程：镀膜和贴合环节难度较高7 23主要厂商：Lumus为全球阵列光波导龙头9 3衍射光波导：主流发展趋势，工艺升级提升性能11 31表面浮雕光波导SRG：量产难度低，色散等问题亟待解决11 32体全息光波导VHG：理论优势明显，尚处于初期发展阶段18 33偏振体全息光波导PVG：新技术路线，静待产业化21 4镜片材料：玻璃树脂为主，碳化硅为未来发展趋势23 5投资建议25 6风险提示26 图表目录 图1阵列光波导光学原理7 图2阵列光波导工艺流程7 图3胶合工艺流程图8 图4键合工艺流程图8 图5表面浮雕光栅波导光栅结构SEM图11 图6表面浮雕光栅波导扩瞳方案12 图7彩虹效应12 图8多层堆叠12 图9母版制作工艺流程图13 图10纳米压印工艺流程图14 图11刻蚀工艺流程图14 图12体全息光波导光学原理18 图13透射式和反射式体全息光波导18 图14体全息光波导工艺流程19 图15三极光电产品效果图20 图15谷东科技高亮单绿体全息光波导产品应用效果20 图16谷东科技高亮单绿体全息光波导产品应用效果20 图18偏振体全息双层波导原理图21 图19偏振体全息光波导介质结构示意图21 图20偏振体全息光波导工艺流程22 图21首款偏振体全息AR眼镜云雀22 图22碳化硅衬底24 图23高折射率材料可提升视场角24 图24天岳先进12英寸碳化硅衬底25 图25浙江晶瑞8英寸光学级碳化硅衬底25 表1AR眼镜主要的光学方案对比5 表22023年至今主要搭载光波导方案的AR眼镜6 表3Lumus阵列光波导产品参数9 表5理湃光晶阵列光波导产品参数10 表4灵犀微光阵列光波导产品参数10 表6纳米压印工艺与刻蚀工艺对比15 表7WaveOptics表面浮雕光波导产品参数15 表8鲲游光电表面浮雕光波导产品参数16 表9至格科技表面浮雕光波导产品参数17 表10广纳四维表面浮雕光波导产品参数17 表11奥提赞光晶体全息光波导产品参数21 表12镜片材质参数对比23 表13碳化硅衬底需求测算24 表14光波导市场规模测算25 表15相关受益标的26 1光学技术持续迭代，光波导方案实现加速渗透 AR光学系统作为AR眼镜最重要的组成部分，其核心是追求更轻薄的体积、更大的FOV、更好的成像质量以及更低的成本。目前AR光学系统存在多条技术路线，包括棱镜、离轴光学、自由曲面、BirdBath、光波导等。其中，市场上较为成熟的是BirdBath方案，该方案成像质量较好，并且制造难度低、成本可控适合量产，是当前投屏观影类AR眼镜的首选。随着AR在消费级市场的逐步渗透和起量，C端用户对AR眼镜的成像质量、使用场景、佩戴体验等提出了更高的要求。相比而言，光波导方案产品形态更接近传统眼镜，并且具备体积轻薄、高透光率、大视场角等优势，因而更适合用来打造符合日常佩戴体验的轻量化AR眼镜，成为目前AR光学系统的主要发展方向，未来有望在消费级AR眼镜市场实现加速渗透。 表1AR眼镜主要的光学方案对比 参数类型 几何光学 光波导 几何光波导 衍射光波导 棱镜 离轴光学 自由曲面 Birdbath 阵列光波导 表面浮雕 光波导SRG 体全息 光波导VHG 偏振全息 光波导PVG 光学模组 光学原理形态 棱镜块 头盔式 楔形 眼镜 眼镜 眼镜 眼镜 眼镜 厚度 10mm 50mm 10mm 2030mm 2mm 3mm 3mm 3mm 光学效率 2030 4050 2040 1520 一维1015 二维5 011 011 4 漏光率 5 5 5 5 40 10 10 透光率 4050 5070 4070 2530 8590 8590 8590 8590 视场角 （FOV） 1020 70 2055 3060 2550 3060 2540 3050 眼动范围 （Eyebox） 小 较大 一般 一般 大 大 大 大 画面质量 较好 好 好 好 好 较好 较好 一般 制造工艺 传统透镜冷加工工艺 传统透镜冷加工工艺 传统透镜冷加工工艺 传统透镜冷加工工艺 镀膜、切割、研磨、抛光、胶合键合等 电子离子束刻蚀、纳米压印 湿法涂布、激光全息曝光 湿法涂布、偏振激光全息曝光 主要瓶颈 光学模组体积和视场角大小存在矛盾；透光率较难提升。 纱窗效应；2D阵列波导量产难度大；良品率低；成本高。 彩虹效应；光效低；漏光严重；工艺难度高；设备成本高。 光栅带宽窄；视场角小；色彩较差；显示均匀性差 单层全彩色设计难度大；发展不成熟。 代表公司 GoogleGlass等 Meta、DreamGlass等 EPSON、 亮风台、耐得佳等 惠牛、鸿蚁光电、 Xreal等 Lumus、理湃、 亮亮视野、灵犀微光等 Microsoft、WaveOptics、MagicLeap、Vuzix、Dipelix、至格、鲲游、 驭光、奥来等 Sony、Digilens、Holographic、三极光电、灵犀微光等 Meta、Microsoft、平行视界等 资料来源：VR陀螺，Wellsenn，SdreamLab，量子位等，华西证券研究所 表22023年至今主要搭载光波导方案的AR眼镜 时间 品牌 产品名 光波导方案 显示方案 视场角 2023 OstLoong LYRA 衍射光波导 2023 Nubia NeoAir 衍射光波导 MicroOLED 40 2023 光粒 Holoswim2S 全息树脂光波导 MicroOLED 25 2023 INMO INMOGo 衍射光波导 MicroLED 2023 谷东科技 H4000D 阵列光波导 40 2023 雷鸟 雷鸟X2 衍射光波导 全彩MicroLED 25 2023 李未可 MetaLensS3 衍射光波导 MicroLED 30 2023 奇点临近 QIDIONE开发者版 阵列光波导 LCoS 30 2023 魅族 MYVU标准版探索版 衍射光波导 MicroLED 30 2024 雷鸟 雷鸟X2Lite 衍射光波导 全彩MicroLED 30 2024 Vuzix VuzixZ100 衍射光波导 MicroLED 30 2024 Vuzix VuzixUltraliteS 衍射光波导 MicroLED 2024 OPPO AirGlass3 树脂衍射光波导 2024 逸文 EvenRealitiesG1 衍射光波导 MicroLED 25 2024 星纪魅族 StarVAir2 表面浮雕衍射光波导 MicroLED 30 2024 Meta Orion 衍射光波导 MicroLED 70 2024 谷东科技 Star11S 全彩阵列光波导 MicroOLED 30 2024 东南大学 云雀 偏振全息光波导 MicroLED 2024 Rokid RokidGlasses 衍射光波导 MicroLED 2024 INMO INMOAIR3 阵列光波导 MicroOLED 52 2024 INMO INMOGo2 衍射光波导 MicroLED 30 2024 Snap Spectacles24 衍射光波导 LCoS 46 2025 雷鸟 雷鸟X3Pro 表面浮雕衍射光波导 MicroLED 2025 雷神 雷神AURA智能眼镜 阵列光波导 MicroOLED 2025 ThinkAR