自从2021年Facebook改名Meta、抖音集团花费50亿元收购VR硬件厂商Pico等事件发生，重新让市场嗅到了元宇宙正从未来缓缓走进现实的味道。近日，索尼PSVR2的即将推出、Meta宣布Quest 2全系涨价100美元、传闻苹果的MR硬件明年推出和多项专利的曝光、创维发布6DoF短焦VR一体机PANCAKE 1等一系列产业动态，都能明显感受到VR\AR是大佬们的必争之地，产业发展如火如荼。作为新的计算平台，AR、VR有望成为未来的智能终端霸主，虚拟世界的硬件入口。
虽然二级市场还没怎么反应，但不必过于在意，二级市场反应过来后节奏切换的很快，当下确实新能源汽车产业链的吸引力和趋势更强，只要产业趋势在，总有一天资本会趋之若鹜。
近眼显示技术是科技巨头的重点布局领域。由于近眼显示技术对VR/AR硬件的产品性能及用户体验起决定性作用，因此光学和显示是VR/AR的核心零部件，价值量占比较高。VR近眼显示技术的趋势为折叠光路+Micro OLED；AR近眼显示技术的趋势为光波导+Micro LED。由于传统透镜存在小焦距和薄镜片的矛盾，因而采用传统透镜的VR设备受制于体积和重量，不利于用户长时间佩戴。为实现VR硬件轻薄化，目前VR设备普遍采用菲涅尔透镜方案，并向折叠光路（Pancake）方案持续升级突破。超短焦光学帮助VR头显设备实现轻便化，是VR头显光学方案的主要发展方向。超短焦光学按照视场角的大小可划分为自由曲面和基于反射偏振的折叠光路技术两种方案：自由曲面透镜加工工艺复杂、成本更高、应用条件更为苛刻，难以量产；而折叠光路技术（Pancake）量产潜力较大，目前是超短焦光学的主要解决方案。其原理是图像源进入半透半反功能的镜片之后，光线在镜片、相位延迟片以及反射式偏振片之间多次折返，最终从反射式偏振片射出。也就是说，该方案通过折叠式光学元件使光线在更窄的空间穿越同样的距离，将原本光路“折叠”，从而实现光学镜头和显示屏之间空间的压缩，显著缩小VR头显体积。折叠光路技术的成熟应用有望带来VR设备里程碑式的体验提升。
1.折叠光路实现分辨率与视场角突破。据Semiconductor engineering数据显示，用户双眼视场角超200°。而目前市场的主流VR头显设备选用菲涅尔透镜方案，视场角平均在90-110°区间，用户的沉浸体验受限。据Oculus首席科学家表述，菲涅尔透镜的理论上限为单眼4K分辨率和FOV 140°，而折叠光路技术有望实现视网膜分辨率和FOV 220°。因此，折叠光路技术的成熟有望进一步提升VR设备的整体体验。2.折叠光路实现头显设备轻薄化。对比市面上的主流VR头显产品，HTC Vive Pro 2和Oculus Quest 2采用菲涅尔透镜方案，重量为785g、503g，厚度为73.5、80.1mm。而Huawei VR Glass和Arpara VR采用折叠光路方案，重量为166、200g，厚度为26.6、30.0mm。更像是一副眼镜的状态，而不是一个设备的感觉。搭载折叠光路方案的VR头显设备重量和厚度显著低于搭载菲涅尔透镜方案的产品。虽然目前折叠光路技术方案已初步商用，但仍存在较多技术难点：1.光学效率低，对显示屏幕亮度要求高。据Meta数据显示，折叠光路技术光学效率仅为25%，因此需要搭配高亮度屏幕，例如Micro OLED/Micro LED，以改善折叠光路方案的效果。2.技术门槛高，易出现鬼影影响用户体验。折叠光路技术所采用的半透半反镜片会在折返过程中产生鬼影，需采用偏振膜维持准确的偏振态消除影响，否则鬼影会降低画面对比度，影响用户体验。但是偏振膜在材料、耐热性、精密加工等方面的技术门槛较高。3.精度要求高，轻薄与广视角难以兼得。折叠光路技术对精度要求较高，需考虑注塑精度、杂散光、光轴对准调焦、脏污等问题。同时，受限于材料、镀膜、贴合组装等技术难点，轻薄与显示效果难以兼顾。现有搭载折叠光路技术的VR产品显示效果已实现或超越搭载菲涅尔透镜的VR产品，但是实际视场角效果距离理论上限（220°）仍有较大差距，厂商工艺待进一步优化改善。VR设备的显示效果由三项核心参数决定，分别为视场角（FOV）、角分辨率（PPD）以及视觉暂留（Persistence）。其中显示技术方案对VR设备的角分辨率和视觉暂留起决定性作用。PPD（Pixel Per Degree）决定显示的清晰程度。与传统屏幕不同，VR等近眼设备采用PPD衡量屏幕的清晰程度，PPD代表VR视野中每一度视场角的像素密度（PPD=PX/FOV）。同时还引入了PPI（Pixels Per Inch）像素密度指标。提升PPD有两种方式：提升PPI和降低FOV。由于降低FOV会降低用户的沉浸式体验，因而厂商只能采取提升PPI的方式提高VR头显的显示效果，但这也对显示屏幕提出更高的要求。视觉暂留（Persistence）决定用户的眩晕程度。视觉暂留现象是指光对视网膜所产生的视觉在光停止作用后，仍保留一段时间的现象。弱化Persistence有两种方式：提高刷新率和降低响应时间。其中，提高刷新率会显著增加系统功耗，降低像素响应时间可以削弱视觉暂留带来的眩晕感，但是也对驱动技术和像素带来更大的挑战。Fast-LCD是目前消费级VR的主流选择。初代VR采用的OLED屏幕刷新率有明显的优势，但受蒸镀掩膜技术限制，像素密度提升困难，纱窗效应明显，且成本较高。与OLED相比，LCD屏幕的次像素间距更小，能够有效的减轻纱窗效应。同时改良后的Fast-LCD技术使用全新液晶材料（铁电液晶材料）与超速驱动技术（Overdrive），有效提升刷新率至75-90Hz，同时也具备较高量产稳定性及良率，兼具效果与性价比，因而逐渐成为VR厂商的主流选择。Micro OLED/Mini LED是VR显示中长期的主要发展方案。Fast LCD存在响应时间限制，且功耗相对较高，中长期升级空间有限。伴随着显示技术的持续升级迭代，具备高分辨率、高刷新率、轻量化等优势的Micro OLED/Mini LED，在VR显示领域的中长期发展趋势明确；同时，长期来看，各方面参数更为突出的Micro LED在实现技术突破和量产落地后，或将成为VR显示技术的最终解决方案。目前VR头显设备交互技术主要有手势识别、语音识别、眼动追踪、控制手柄等，其中眼动追踪是最重要的交互方式之一。随着消费者对VR体验要求的不断提高，眼动追踪开始由早期的外设配件逐步发展成为VR的集成配置，并逐渐在消费级设备上实现搭载。眼动追踪方案未来有望在VR设备中实现普及。眼动追踪技术在VR中主要运用于：注视点渲染、屈光度校正、眼控交互、目标识别、虹膜识别等场景。眼动追踪技术路线主要分为瞳孔角膜反射法、结构光/光场建模法、视网膜反射光强法以及角膜反射光强法，其中最常见的是以Tobii为代表的技术提供商所采用的瞳孔角膜反射法。该方案下的眼动追踪主要由眼动摄像机、光源和算法共同完成。光源发射红外光在眼角膜反射形成闪烁点，眼动摄像机捕捉眼睛的高分辨率图像，再经由算法解析，实时定位闪烁点与瞳孔的位置，最后借助模型估算出用户的视线方向和落点。目前已有多款VR头显设备，例如Pico Neo 3 Pro Eye、HP Reverb G2 Omnicept Edition等搭载Tobii的眼动追踪技术。豪威推出新型摄像头方案CCC（Camera Cube Chip），并与Tobii合作开发眼动追踪方案。目前主流方案——瞳孔角膜反射法的核心器件是红外摄像头。传统摄像头模组通常由镜头、VCM马达、Sensor、底座、驱动IC、PCB电路板和连接器等零部件构成，体积和重量相对较大。豪威集团推出了小尺寸摄像头解决方案CCC，该模组由WLO晶圆级镜头和CIS键合，并在外层覆盖黑色遮光罩，从而组成完整的CCC模组。CCC模组可以有效缩减体积空间，减轻设备重量。此外，CES 2022期间，豪威集团与Tobii达成合作，共同研发眼动追踪方案，新的解决方案采用了豪威集团用于眼动追踪的超小摄像头模块OC0TA。AR光学显示方案价值量占比较高。AR光学显示系统是使用微显示器作为光源，投射到成像模组，而后进入人眼。AR头显设备达到理想状态需要在亮度、对比度、刷新率、分辨率、功耗、温度和使用寿命等方面均实现较高参数，因此对AR光学显示方案提出更大挑战。AR光学成像发展趋势明确，光波导备受市场关注。目前市场上比较成熟的光学成像方案包括棱镜、离轴反射、自由曲面、Birdbath以及光波导方案。早期AR光学成像采用的棱镜方案与离轴反射方案由于在体积和视场角上不具有优势，目前逐渐淡出市场。短期来看，由于自由曲面和Birdbath光学方案成本可控、工艺较为成熟、可规模量产、视场角适中、光效高、对适配光源要求低，是当前消费级AR眼镜厂商的普遍选择。长期来看，光波导可以解决视场角与产品体积之间的矛盾，并且在减少设备体积和重量的同时，形态上更为接近传统眼镜。光波导方案一般由显示模组、波导和耦合器三部分组成。显示模组发出的光线被入耦合器件耦入光波导中，在波导内通过全反射向前传播，到达出耦合器件时被耦出，并进入人眼成像。根据耦合器件，光波导方案分为几何光波导和衍射光波导方案。由于几何光波导采用传统几何光学设计理念、仿真软件和制造流程，没有涉及微纳米级结构，因此成像效果较好，但是需要完成多片光学玻璃切割、铣磨、胶合、抛光，在量产性和良率方面存在较大挑战。衍射光波导可进一步划分为表面浮雕光波导和体全息光波导，相较于几何光波导，光栅的设计和生产更具灵活性，可量产性和良率更高，成长性较大。AR光源方案多种并存，Micro LED成为业界共识。市场当前已提出的AR光源方案主要有LCOS（Liquid Crystal on Silicon）、DLP（Digital Light Processing）、LBS（Laser Beam Scanning）、Micro OLED以及Micro LED方案。其中目前主要采用是DLP和LCOS方案，但业内已对Micro LED方案达成共识，Micro LED被很多人视为下一代AR/VR设备重要的显示技术，其具有亮度高、对比度大、寿命长等优秀特性。Nanosys（美国知名量子点和Micro LED技术厂商）近日发布公告称已在B轮股权和债务融资中筹集了超过5000万美元。
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