智通财经APP获悉,华西证券发布研报称,随着消费级AR设备市场需求升级,光波导技术凭借轻薄化、大视场角优势成为行业主流发展方向。当前表面浮雕光波导占据技术主导地位,而偏振体全息及碳化硅材料应用持续突破。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。
华西证券主要观点如下:
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%。
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。Meta Orion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。
风险提示
AR眼镜出货不及预期,新技术发展不及预期等
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