导语：
2022之于AR行业并非销量丰收之年，但却称得上战略调整之年，为2023年的开局打下了基础。
根据IDC在9月预估的数据，到2022年底，全球AR头显出货量约26万台，较2021年同比下降8.7%。其实，下行的行情并非只波及AR，近期数据研究公司CCS Insight的数据也显示，预计2022全年的VR/AR设备出货量将达到960万台，较2021年同比下降超过12%。从数量来看，2022年AR头显的出货量与VR头显相比仍存在着数量级的差距。
▲图源：CCS Insight
实际上，AR头显出货量落后于VR并不是什么新鲜事。AR、VR技术虽然经常被同时提及，但从出货量来看，AR的出货量一直是VR的零头，从技术成熟度来看，AR仍在攀登VR已经翻过的大山。
不过即便AR的市场表现暂时不佳，业内人士仍对AR抱以远超VR的期待，坚信AR出货量终将反超VR。Strategy Analytics乐观预计，到2027年，全球专用AR头显设备市场出货量将接近6000万部。
完成出货量从几十万到几千万的跨越似乎很不可思议，但要是从AR技术的进步空间思考，一切便不无可能了。而光学方案对AR头显无疑是最重要的决定性因素，光学方案的发展制约着AR头显在体积、重量以及外观设计方面的进步。如果把VR光学的发展阶段比作“金矿”的开采期，那么AR光学则是处于更早的“金矿”勘探期：
一方面，各类AR光学都呈现出巨大的不确定性，不管是共轴棱镜、共轴空导（Birdbath）、自由曲面棱镜，还是最近业内备受瞩目的光波导方案距离实现理想的AR视觉效果仍相去甚远；
另一方面，由于AR与现实环境强交互的特质，从业者普遍认为当AR进入成熟期必然将拥有比VR更广泛的应用场景，带来更具想象力的市场空间。
那么，到底是什么阻碍了AR设备的大众化？从小众走向大众还要过几道关卡？当下AR厂商的生存之道究竟是什么？要想拨开迷雾看清新局，一切还得从往事说起。
AR光学面前的“三”座大山
过去二十年间，智能手机时代到来引发了爆发式的生产关系变革，把互联网科技的发展推向了新高度。然而，随着近几年智能手机进步空间与市场的逐渐饱和，人们开始将目光移向更新兴的技术领域，寻找智能手机潜在的“继任者”。AR眼镜正是被视为最有希望接替智能手机，担任下一代计算平台的产品形态。
世界VA/AR协会中国区主席牛一鸣表示，单看技术的话AR的确潜力无穷，并有机会像智能手机一样渗透到我们生活的方方面面，很多科幻题材的影视剧已经让大家超前认识到AR技术的可能性。《黑镜》《心理测量者》《钢铁侠》等作品给大众建立起了AR无所不能的印象，人们理所当地相信AR可以识别物体、打电话、收发邮件，既能提供生活娱乐活动，也能够支撑生产工作。
从替代智能手机这一思路上来讲，意味着AR设备的发力点是C端。市场对AR设备的造型、舒适度、交互功能、价格等方面都会与高度成熟的智能手机产品，以及影视剧中特效堆砌而成的“AR眼镜”进行对标，在大众心理层面形成较高预期。而如此高的期待也直接导致了AR产品的全方位“失格”。
灵犀微光市场负责人周星恺告诉93913，AR眼镜对于消费者其实没有那么贴近，光学显示方案门槛高、工艺不易复刻、不易量产，让我们今天只能看到零星几家企业推出了面向消费市场的产品。
与传统电子消费品相比，AR眼镜有更多与现实环境进行交互的需求，既要有虚拟界面，也要保证用户看到现实。
AR眼镜更多的交互功能意味着更高的环境识别能力，以及更复杂的制作工艺。目前，VR、AR大都采用SLAM技术进行实际的空间定位，但AR环境识别更复杂的点在于不仅要输出信息，还要通过摄像头获取虚拟物体在现实环境中的三维坐标，在CPU完成计算之后才能完成图像投射。
也就是说AR眼镜运作起来要经过三道流程——输入、计算、输出，而VR主要完成输出流程，不需要进行混合虚实环境相关的计算，这一点导致AR设备需要更多算力，也在MTP（Motion To Photon）动显延迟方面相比VR设备面临着更严格的要求。
可惜的是，更高的门槛、更多的投入并没有帮AR吸引到更多的早期尝鲜者。
硬件生态圈有这样一个底层逻辑，当一个产品在市场上的存货达到100万台的量级，那么一定会吸引一批开发者会为其打造内容生态，而更好的内容生态也会反过来加持硬件的销量。VR是这个逻辑的受益者，但对于AR来说这条逻辑却在短期内都行不通了，因为AR面临着核心应用场景缺失，或者说应用场景太泛带来的失焦问题。
耐德佳CMO焦亚超告诉93913，以VR作为参照对象，目前VR眼镜的应用场景主要集中在游戏、观影、社交这几个确定范围内，大众也已经普遍接受VR眼镜单次佩戴最多一两个小时的设定。但这距离大众对AR眼镜的认知相去甚远，因为AR眼镜应用场景不止局限于室内，于是轻薄、好看、续航能力强便成了用户的核心需求，以及供应商的核心难题。
除了应用场景太泛之外，AR眼镜的画面显示效果一直差强人意。其中镜视场角过窄便是槽点之一，视场角（FOV，Field of View）一般指以双眼中心为顶点，与视野范围两条边缘点形成的夹角，也就是在佩戴者在头部静止的状态下转动眼睛能看到的视野范围，沉浸感便与其息息相关。
遗憾的是，目前市面上大部分AR眼镜的视场角都在50度左右，这不仅意味着沉浸感不佳，同时还需要佩戴者在使用AR眼镜时改变用眼习惯，要知道人类的正常视场角一般在120度左右，为了将就目前AR眼镜的视野范围，佩戴者不得不在使用过程中限制自己的动作幅度。
另外，现有的AR光学方案的成像质量即便与手机相比都有较大差距，更不用说分辨率、亮度都更高的电脑显示器与电视。重影、畸变、低清晰度，以及“彩虹”效应（光波导方案独有）都是饱受消费者诟病的缺陷，也是阻止AR大众化的重要因素，而这些成像质量问题都归因于AR光学的不成熟。
AR光学演进史
AR光学的主流方案大致可分为共轴棱镜、BirdBath（共轴空导）、自由曲面棱镜、光波导（阵列光波导、浮雕光栅光波导、体全息光波导）四种，但AR光学的迭代并没有呈现出VR光学般明显的迭代。此前我们曾经采访过的VR硬件厂商普遍认为，VR光学方案从非球面、菲涅尔到Pancake的演进有明显的优胜劣汰逻辑，但这个逻辑放在AR光学领域并非十分贴切。
▲图源：ScienceDirect
从时间线看来，最先进入大众视野的AR光学技术路线是以2012年Google Glass为代表的共轴棱镜路线，到15年为止，市面上的AR眼镜都是以共轴棱镜技术路线为主流，包括爱普生BT系列，2015年之后便进入了自由曲面棱镜时代，主要厂商为联想、Meta Glass（不是由Facebook更名而来的Meta）。随后以Rokid、Nreal为代表，与自由曲面棱镜结构颇为相近的BirdBath方案也进入大家的视野。
牛一鸣表示：“其实自由曲面、几何曲面相当于是以棱镜为基础的技术变形，在成本方面较棱镜有优势，但在制作工艺方面却更复杂一些。”
共轴棱镜和自由曲面棱镜两条技术路径之间的确存在演进和替代的关系，值得一提的是，以Rokid、Nreal为代表产品的BirdBath光学，便是自由曲面棱镜技术路径的再升级，其镜片相比自由曲面棱镜镜片更薄，分辨率等光学指标也更出色。但是，被视作AR光学的作为后来者的光波导技术在刚刚向市场推出时，在分辨率、视场角等关键视觉参数上相比更早的共轴棱镜方案却没有特别大的优势。
光波导在业内打出的声量主要与几家明星企业息息相关，2016年是其关键时间节点。在技术方面，以微软Hololens为代表的初代光波导设备爆发出了市场潜力，备受泛科技爱好者关注；在资本方面2016年阿里领投Magic Leap，总投资金额接近2亿美元，2017年初阿里再度向军工领域AR公司Lumus注资600万美元，而Magic Leap与Lumus正是备受行业关注的光波导技术公司。此后光波导一度被推上最先进AR光学的位置。
周星恺表示，AR光学方案之所以不能简单的用代际关系来描述，是因为AR光学的发展还没有达到人们设想中一套方案解决所有问题的阶段，大家更倾向于针对不同的适用场景、不同的市场定位采用不同的AR光学方案，成本和用法才是核心。
那么AR行业为什么开始向光波导方向靠拢？
牛一鸣直言，对于AR眼镜来说轻量化也是一个不可忽视的需求，性能和佩戴舒适度成了AR厂商难以两全的天秤两端。过去，如果AR厂商个要追求性能，那么厚重便不可避免，如果要追求轻量化，那么就不得不牺牲全彩，做成单绿显示。
焦亚超举例：“原来VR眼镜重量在300~400克的时候确实饱受诟病，当Pancake光学把VR眼镜压缩到两三百克，大家已经觉着这是革命性的进步，但对于AR眼镜来说，100克的整机重量只不过是及格线而已。说到底，不管是重量还是其他方面人们都对AR的期待太高了。”
▲图源：网络
而光波导的出现为色彩和轻量化的两全提供了一种可能性。值得一提的是，在轻薄方面光波导的确做到了棱镜、自由曲面难以匹敌的程度，对于棱镜、自由曲面路径的AR镜片来说，把厚度做到1厘米已经实属不易，而光波导镜片却能达到2毫米的轻薄度。
美中不足的是，光波导带来的轻薄化是有代价的。从成本方面看，其造价是自由曲面棱镜的10倍以上；从显示效果看，虽然光波导在轻薄化的基础上实现了全彩，但显示效果并不如棱镜、自由曲面镜片理想，且普遍存在“彩虹”化（色散）现象。
而且在光效方面，光波导方案与共轴棱镜、自由曲面相比也是垫底的存在。自由曲面棱镜、共轴棱镜、光波导的光效分别为15%、50%、0.1~1%，低光效意味着采用光波导方案的AR眼镜对显示面板的亮度更高要求，带来了新的难题。
目前AR眼镜常用的显示面板主要有三种，分别为LCoS、Micro OLED、Micro LED。在理想状态下，Micro OLED显示面板的亮度能达到5000尼特，LCoS显示面板亮度能达到5万尼特以上，而Micro LED显示面板甚至可以做到50万甚至上百万尼特。
▲LCoS微显示面板，图源：网络
结合光效与显示面板的亮度看来，共轴棱镜光学方案采用Micro OLED显示面板便可达到入眼亮度750尼特，足以应对大多数场景；自由曲面棱镜光学方案光效更高，对显示面板选择的自由度也同样很大，理论上三种方案都可以满足；而光波导光学方案不得不用最亮的显示面板，LCos和Micro LED是唯二的选择。
焦亚超表示，目前Micro OLED显示面板是AR眼镜最具性价比的选择，已经形成了非常可观的量产规模，其供应链成熟度是Micro LED与LCoS短期难以超越的。
“我们也关注到，Micro LED是理论上亮度最高的显示面板，并且体积也占有优势，但该方案现阶段还没到比较成熟的状态。单色Micro LED显示面板有一些产品问世，但并不是特别稳定。目前市面上推出的Micro LED显示面板也大都是单绿色并且不会大批量产。彩色Micro LED显示面板目前仍在探索一些方案，但是并没有成熟的产品出来，还都是Demo阶段”，周星恺透露。
另外，对于供应商而言，光波导镜片也同样造价高且制作复杂，更令人头疼的是其生产流程的自动化程度较低，这也直接导致了良品率难以提升。据业内人士透露，目前光波导镜片的良品率至多在70%，而这一数字很难支撑光波导镜片的进一步规模化。
基于上述这些因素，光波导光学方案虽然似乎已在AR业内形成共识，但这更多地来自于HoloLens、Magic Leap这样的明星企业形成的AR与光波导的强绑定，也来自于市场对AR光学突破的殷切期待。
如果拉长时间线，给光波导10年、20年的发展时间，那么它的确有希望突破目前的瓶颈，成为AR主流光学技术的存在，但如果回到短期地、迫在眉睫的产品落地问题上，业内人士对各类AR光学的判断就变得谨慎起来了。
焦亚超表示：“AR光学发展仍充满了不确定， BirdBath、自由曲面棱镜、光波导等技术路线其实是齐头并进的关系，没有主流非主流之分，因为现阶段谁也拿不准最终那条技术路线是赢家，所以大家宁愿走得更稳妥一些，而不是押注单一光学路线。”
周星恺也认为，一般而言光学模组技术的迭代期长，市场使用周期也会比较长。在大厂的推动下这个进程会加快，但目前行业早期阶段仍是百家争鸣的状态，因此还是需要一个制定标准的角色出来，才能加速技术路线的统一。
光场，是AR光学的终极吗？
其实就在前几年，AR行业还出现过一个颇为轰动的光学路径——光场（Light Field），这个概念的兴起与没落都和Magic Leap——更确切的说是15年那条在体育馆翩然跃起的鲸鱼，有着千丝万缕的关系。
▲图源：网络
2015年，Magic Leap发布了那条著名的鲸鱼在室内体育馆纵身一跃的宣传视频，不得不承认这条视频的视觉效果的确令人心潮澎湃，Magic Leap和其强推的光场技术都在极短时间内破圈，备受国内外媒体、资本的追捧。
光场属于算法光学的一种，与传统AR光学以镜片特性划分的方式不同，算法光学、几何光学、波动光学则是在物理规律的基础上一种光学分类。
光场之所以能在2015至2017年让AR行业兴奋，是因为一般的视觉呈现是需要左眼光学和右眼光学的结构配合，而光场在理论上可以实现裸眼3D的效果。另外，光场理论上还能实现自动变焦，通过算法让显示配合场景完成焦距调节。
然而，当初的宣传片中的大鲸鱼有多令人惊艳，Magic Leap交出的答卷便有多令人失望。自短片发布后至2016年初Magic Leap一直没有办法攻克光场硬件小型化问题，为了完成交付不得不从光场路线转向光波导路线，最后的结果当然差强人意。
因此，即使光场技术在理论上的确集各种优点于一身，近几年也零星的有一些从事光场技术研发的企业出现，人们始终对这项技术抱有极其谨慎的预期，早已不复当年的关注度。
2017年底Magic Leap 1终于面市，这款产品的最终销量不过数千台，与创始人Rony Abovit预计的百万销量相差甚远。现在，业内已经很少有人再提光场了，Rony Abovit也引咎辞职卸任CEO，但Magic Leap还没有离场。
在经历过2020年裁员、估值暴跌、管理团队大换血之后，Magic Leap在2020年5月与2021年9月终于再次融得共计8.5亿美元的资金，为其第二代AR眼镜的面市创造了可能。2022年10月，Magic Leap 2终于在美国、加拿大、英国、欧洲等国家地区正式发售。
那么这一次它会让市场失望了吗？答案是没有更多的失望，但也没有太多的突破。
值得一提的是，Magic Leap团队终于从激进、招摇的风格转变得务实了一些。据各路测评数据，轻量化是Magic Leap 2较上一代产品的显著优点，在重量上减轻了20%，在体积上缩小了50%。另外，Magic Leap 2的对角线视场角从一代的50度扩大到70度，摄像头也从200万像素升级到了1200万像素的级别，在显示效果方面颇有进步，同时还支持分段调光。
▲图源：kguttag
但Magic Leap2不尽如人意的地方也有不少，比如续航远没有宣传片中所说的3.5小时，再比如量产难度，采用了LCoS显示屏的二代产品注定了产能的上限。
虽然Magic Leap光学副总裁Curtis在SPIE 2022大会上解释过LCoS优于Micro LED屏幕的诸多原因，比如量产问题，但却闭口不提AR行业内极具性价比的Micro OLED屏，以及正是因为光波导方案的超低光效才不得不迫使Magic Leap在更贵、更难量产的LCoS与Micro LED之间做选择。
牛一鸣表示，Micro LED显示面板的量产公认的难题，但LCoS也至今没有企业进入大规模量产的阶段，一片LCoS面板的成本仍需花费几百乃至上千美元，而对于to C的AR眼镜来说，如果不能把镜片成本压到150美元以下，那么它在市场上是很难有机会的。
即使LCoS能提供更好的显示效果、更小型化光学器件，但从Magic Leap 2高达3299美元的起售价便可推测其造价不菲。另外，从Magic Leap 2推广计划看来，这款产品的上市时间从今年年初初推迟至10月，且只在部分国家地区发行，这其中也许有疫情的因素，但量产难、良品率低也是不能够忽视的因素。
在周星恺看来，相比虚无缥缈的光场，未来 3年内阵列光波导将是轻薄型AR眼镜最常用的显示方案，而体全息光波导则是5到10年后会引领整个AR潮流的技术。
沉稳向前，迈向AR的星辰大海
近几年AR眼镜出货的量级虽然还没到飞跃的时刻，但在另一些地方AR行业已经发生了质变。
首先，行业面对前沿光学方案少了一些浮躁，多了一些沉稳，至少大家已经能够理智地看清各个光学路线的优缺点，少了很多光场时期造神论。焦亚超表示，光波导方案的出现虽然在极大程度上解决了AR眼镜的轻便化需求，但是现阶段的光波导远不能和AR光学的未来画等号，行业还竭尽所能地解决光波导的量产与成像质量问题。
业内针对光波导镜片的量产问题已经提出了一种解决方案，那就是用树脂光波导镜片替代玻璃材质的光波导镜片。由于树脂硬度低、易于塑性，在制作难度上与玻璃材质镜片相比极具优势，从理论上来说的确有助于光波导镜片的生产提速，但是树脂材质的光波导镜片也在一些地方难以取代玻璃光波导镜片。
因为光效本就是光波导的一大软肋，若是用折射率更低的树脂材质代替玻璃材质的光波导镜片，那么光波导方案的理论功效仍有进一步下降空间，而且树脂镜片的平整度是无法与玻璃镜片比拟的，用坑坑洼洼的树脂做AR镜片还会进一步影响光效。
焦亚超表示，其实现在也有企业试图解决树脂镜片的折射率问题，比如光波导厂商DigiLens就在和三菱化工做这一方向上的研究，但这必然是个长期的探索，我们很难期望在短时间内看到巨大突破。
好消息是，光波导和自由曲面这两种光学方案的互补性正逐渐成为业内的新关注点，波导和自由曲面结合这一新路也许有望成为AR光学的下一个突破口。在2022年3月的SPIE大会上，Waveoptics公司CTO Phil Greenhalgh便介绍了这种光波导与曲面透镜相结合的新光学组合，即由两片3D打印的曲面透镜包裹一片光波导镜片光波导镜片外加光机。
在刚刚闭幕的CES 2023上，老牌VR企业蚁视转型的新公司Ant Reality Optics也推出了类似的光学方案，将BirdBath与光波导结合从而大大改进光学结构的厚度与视场角。
▲图源：Ant Reality Optics
焦亚超还提出了另一种思路，若树脂材料在AR领域真的有所突破的话，不妨直接把自由曲面镜片的面型刻在树脂光波导镜片上，这样也许既能继承自由曲面的高光效，又能满足轻薄化。
另外，近几年国内AR产业格局也发生了一些微妙的变化。
2016年前后，AR概念的从国外烧到了国内，一批创业公司也是在这个阶段嗅到了机会，并依托于中国成熟、灵活的制造业体系，把国内的AR市场培育了起来。
“从全球AR供应链的层面看来，中国AR供应商是性价比超群且技术领先的存在”，牛一鸣表示。国外要价几千美元的光波导光学模组，国内供应商能够将价格压到几百美元还保证一定的盈利空间。对于全球AR厂商来说，中国制造业的破坏式创新的确能给整个行业带来福利。
焦亚超也告诉93913：“中国制造业接受新事物的速度的确令人刮目相看。从2018年开始，国产BirdBath和常规自由曲面棱镜镜片的质量就已经不输国外，到了2020年之后，国产光学模组不管从质量还是成本方面都开始超越国外。而且除了部分垄断专利技术以外，中国AR产业链已经走到了全球的最前沿。”
一方面中国有大量垂直于AR/VR领域的供应商，它们每年都会迭代产品和思路，可以满足不同应用场景的定制化需求。国外的蔡司、爱普生等明星供应商固然尽管技术雄厚，但国外企业对中国市场的敏感度显然比不上国内企业。
今年AR行业还有很值得一提的一个趋势，那便是应用场景的聚焦化、垂直化。
过去各个AR厂商总抱着憋大招的心态做产品，要功能多、要场景全，但若是什么都要做，却最终什么都做不好，垂直发展反而成了盘活AR市场的一部好棋。
以Nreal为例，该品牌推出的AR眼镜Nreal Air主要瞄准大屏观影场景，把一般AR眼镜必备的SLAM功能砍掉，专注于提高画面显示体验，所有配置只为观影这一具体场景服务，并且把价格压低到三四百美元，在同类竞品中极具性价比优势。在Nreal之后，更多AR厂商也瞄准了观影这块蛋糕，若在电商平台搜索AR眼镜，不难发现雷鸟、Rokid等品牌也在展示页打上了“追剧达人”的标签。
随着AR观影市场被发掘，厂商们开始解锁新领域。比如适用重机摩托的AR头盔，可以为骑行用户提供导航、行车记录功能，既方便也提高了驾驶安全；再比如专门为听障人士服务的AR眼镜，力图在现有科技能触及的最大范围内，帮助更多人更好的生活。
与其追求科幻片中过分超前的功能，对于目前的AR眼镜来说深挖小而美的细分领域也许是一个更好的思路。
有AR从业者感叹道，我们相信AR的未来很广阔，但这一切都得建立在AR企业能生存下去的前提下，“只有我们今年卖一些货，明年在此基础上再进步一些，并不断在实战中复盘，才有可能一点点接近所有AR人都向往的那个星辰大海。”
