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AI眼镜对光学镜头的八大要求,不只是轻薄

2025-03-28 16:49
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导语随着谷歌、苹果、微软、亚马逊、小米、华为、三星、字节跳动等国内外众多科技大厂入局,未来在产品创新、软硬件适配完善以及Agents应用拓展的推动下,AI眼镜有望出现类似当年AirPods那样的爆款产品,行业规模也将迎来指数级增长。
 火爆的AI眼镜领域,让光学厂商又找到了新的兴奋点。

 

自去年10月发售起,meta雷朋眼镜已经在全球销售量超200万台,而且预期在2027年产量增至千万级,成为AI眼镜市场的爆款单品。

 

随着谷歌、苹果、微软、亚马逊、小米、华为、三星、字节跳动等国内外众多科技大厂入局,未来在产品创新、软硬件适配完善以及Agents应用拓展的推动下,AI眼镜有望出现类似当年AirPods那样的爆款产品,行业规模也将迎来指数级增长。

 

市场机构预测,2025年全球智能眼镜出货量将达1280万台,同比增长26%;到2035年AI眼镜年销量有望达14亿台。

 

摄像头将成为AI眼镜中关键部件,主要包括影像拍摄和基于AI视觉的功能,在环境感知、AR交互、AI分析等方面具备较强的应用优势。

 

 

根据潮电智库不完全统计,截至2024年,包括Ray-Ban meta、雷鸟V3,李未可View、Rokid Glasses,以及即将推出的小米AI眼镜在内,几乎所有已发布或爆料的产品都配备了摄像头‌。

 

潮电智库认为,由于目前行业标准缺失,功能应用尚在初级阶段,AI眼镜一般只是搭载一颗摄像头,但借鉴智能手机的发展路径,以后从单摄进入多摄时代的可能性完全存在。这对于光学厂商来说,会是一个非常值得的出货领域。

 

从产品特性来看,相比手机终端,搭载于AI眼镜的光学镜头要求更高,主要体现在以下八个方面。除了战略性先导入局,技术创新与量产能力,会是光学厂商在新赛道的重要博弈点。

 

01轻薄化与微型化

 

AI眼镜需长时间佩戴,镜头必须极度轻薄(通常厚度<5mm),避免增加鼻梁负担或破坏外观设计。

 

为了实现轻薄化与微型化,在技术路径方面,目前主要有非对称光学设计,减少镜片堆叠层数的自由曲面镜片、利用光波衍射原理压缩光路,替代传统折射透镜的衍射光学元件(DOE),以及通过多次反射折叠光程,大幅缩小模组体积的折叠光路(Pancake Lens)的三种方案可供选择。

 

02高光学性能

 

一是高分辨率与低畸变。

 

主要技术有非球面镜片和动态畸变校正算法。非球面镜片用来消除球面像差,边缘畸变<1%,动态畸变校正算法可以结合摄像头反馈实时调整光学畸变,如微软HoloLens 2就是采用这种技术。

 

二是宽视场角(FOV)。

 

AR眼镜FOV需≥50°(目前主流产品如Magic Leap 2为70°,仍低于人眼自然FOV 120°),不过宽FOV易导致边缘模糊和图像拉伸,需采用多层复合光学或光波导技术平衡视野与体积。

 

 

此外,AI眼镜被视为AR的过渡性产品,也有着高透光率与抗反射的要求,需同时透射真实环境光(透光率>80%)与显示虚拟图像,镜片需多层镀膜减少反射损耗。

 

03动态对焦与可变焦

 

用户需在不同距离间快速切换焦点,传统固定焦深镜头易导致视觉疲劳。基此需求,通过电压改变液滴曲率实现毫秒级变焦的液态镜头,以及多焦面叠加模拟人眼自然对焦,与眼动追踪联动的焦面阵列技术就可以派上用场。

 

04多光谱感知兼容性

 

从技术方向来看,AI眼镜需集成RGB摄像头、ToF深度传感器、红外夜视、激光雷达等多种传感器,镜头需支持多波段光透射。

 

因此,产品需要宽带镀膜以覆盖可见光(400-700nm)、近红外(800-1500nm)等波段,并通过分光棱镜将不同波长光导向对应传感器。

 

05自动调光与耐高温

 

AI眼镜镜片需具备自动调光功能,防止虚拟图像被环境光淹没。同时,材料需要采用耐高温聚合物,以便适应-20°C至60°C的极端温度环境,表面硬度需达9H防刮擦。


06生物兼容

 

镜头需预留红外光透射通道,配合眼动追踪摄像头。显示模组光源需符合IEC 62471光生物安全标准,如Micro LED的波长控制在450nm以上,避免蓝光危害。

 

07量产成本控制

 

由于自由曲面、光波导等复杂工艺良率低(初期良率<30%),需突破纳米压印或晶圆级光学技术降低成本。目前,Vuzix通过全息光波导将成本降至百美元级,WaveOptics用注塑工艺替代玻璃研磨,都是进一步降低量产成本的有效探索。

 

08材料革命与制造工艺

 

超表面光学利用纳米结构调控光场,可替代传统透镜。短期内光波导+Pancake方案或成主流,长期来看,超构表面材料和晶圆级制造工艺可能以与AI算法的协同创新实现技术突破,进而重塑行业格局。

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