Magic Leap作为最早开始被人记住的AR硬件公司，迄今为止的融资总额达到了26亿美元左右，它的股东包括了谷歌、高通、JP Morgan、阿里巴巴以及后来入场的日本电信NTT；Apple早在2013年就开始为自己的AR硬件铺路，2018年更是直接收购了生产用于AR眼镜上的波导反射镜片公司 Akonia Holographics，同时也在一边申请了200多个包括头戴式显示系统在内的AR硬件相关技术专利；不仅国外大厂如此，国内的众多AR硬件生产公司也在2019年年初纷纷拿到了风投，在短短的几个月内，出现了近十笔涉及AR硬件核心技术的投资，每笔规模都在数千万人民币以上。尽管所有人都认为AR会变成像智能手机一样强大，但是我们至今仍未能够在市面上看到一款令人满意的AR眼镜，这样庞大的投入和关注都未能带来一款撑得起口碑的产品，AR眼镜的难点究竟是什么？

AR产业链的关键部分

首先让我们来看看AR硬件整个生态现在的情况如何。我们抽取其中最关键部分归纳为 光学，整机，操作系统及软件开发工具 ，内容 。

光学

简单来说，AR眼镜的光学部分 ，就是智能手机的屏幕。 AR（增强现实，Argumented Reality）本质上是将设备生成的影像和现实世界重叠，大部分的技术都是通过光学组件进行反射、折射、衍射，最终到你的视网膜上成像。现在 AR 的光学，依然处于发展阶段。早期的AR产品，大概类似于诺基亚年代手机的屏，亮度低，可视角小，笨重，耗电。而以不同的光学技术为核心制造出来的AR眼镜，存在着相当大的差别，甚至可以理解为不同的物种；没有一个统一的产品形态，内容、平台等等的生态只是没有基础的空中楼阁。在我们看来，AR光学一天没有标准，不能做到大视角、轻便、省电、低成本，AR眼镜就不可能普及。AR光学是创业团队能突围而出的领域，所以也是VC投资的热点，当然也是这整个文章的重心所在。

AR光学，分成小棱镜类，曲面反射类（大曲面，小曲面），光波导类（反射光波导，蚀刻光栅波导，全息光栅波导），小孔成像等其他类别。

1、小棱镜类Prism

Google Glass上使用的光学方案。通过投影到带有切割反射面的小棱镜上成像，光的传播路径上，较多采用半透半反平面和球面的反射的方式（称为Birdbath）。也有采用其他镜面做反射的产品，但普遍以棱镜为主。一般视场角约20度，重量约50克。

棱镜的光学部分成本大概只需小几十美金，方案比较成熟，技术门槛低，已经有多家厂家推出过类似产品。由于重量轻，容易布置到普通眼镜上，在很多信息提示的应用场景中被推荐使用，例如公安执法，工业远程协助。因为不会遮挡人眼的视线，有案例指出，工人在工业使用中认为棱镜类方案甚至比微软Hololens2更方便实用。

因为视场角小，小棱镜类方案大概只能成为Apple Watch或小米手环等显示通知的配件，是没可能实现Magic Leap的鲸鱼在体育场跳水的AR效果，和大众对AR的期望有差距。除了个别行业应用，小棱镜类很难会出现消费级的产品。

2、曲面反射类Surface Reflection

曲面反射类主要利用镜面反射的原理成像，在光传播路径的设计上，可采用Birdbath方式，或投影到镀膜曲面上进行反射（称为离轴反射）等光学方案。但以光路和组合镜的方式来划分对普通读者过于复杂，所以我们只简单分为大曲面与小曲面类。大曲面与小曲面的类别的区分其实并不严格，市场上有一些产品已处于分类的边界。

3、光波导类Waveguide

光波导方案，利用光在玻璃镜片中的全反射原理，可以做到在一块仅为2mm厚度的镜片上传输影像。产品在重量大小和形态上是最接近传统眼镜，长远来说是最有潜力的消费级AR光学方案。

我们将其分为以下三类。

（1）反射光波导Reflective Waveguide

市场上最早出现的近似普通眼镜的AR方案。反射光波导利用投影光在超薄玻璃中全反射，到特定位置反射入眼成像。视场角约30-50度，重量可以到100克以内。

反射光波导早期由于做到接近于日常佩戴眼镜的厚度的观感而受到高度关注。因为全色彩的反射，使得镜片很薄的同时，成像效果清晰，色彩还原度高。

但是以色列厂商LUMUS在此方案上积累了很多的专利，国内外大部分厂家要出口产品的话，目前都很难绕过。而且阵列反射光波导因为本身工艺的复杂（玻璃的切割，镀膜，粘贴，打磨），造成了生产良率较低，很难提高，所以单片光学模组成本较贵。

反射光波导带显示电路的模组价格高达数百美元。

（2）蚀刻光栅波导DOE

目前微软和Magic Leap的AR眼镜方案采用的光学方案。衍射光波导利用投影光在超薄玻璃中全反射，在特定位置遇上蚀刻的光栅，发生衍射现象，折射成像。视场角目前大约30-50度，整机重量数百克。

衍射光波导只需要在镜片上蚀刻压印出规律性的纹理，所以可以用很小的面积来成像。也有厂家通过多层镜片的叠加，做出多个焦距的画面。蚀刻的工艺可以采用半导体行业成熟的制造技术，所以大批量生产时良率很高，成本远低于几何光波导方案。半导体工艺与设计的要求，使得技术和资金壁垒很高。

但是光的衍射会造成色散，使得画面成像时需要按照色彩的分布规律重新绘制图案，需要一定的算法设计能力，由于原理上的缺陷，依然会出现色彩与原图案的差别，普遍存在色彩还原度较差的问题，画面出现彩虹效应。

目前带显示电路的衍射波导模组，价格高达数百美元，但长远来讲，量产成本会逐步降低。

（3）全息光栅波导HOE

最接近普通眼镜形态的全彩色AR眼镜，但也是最不成熟的方案。全息光波导利用光在超薄玻璃中全反射，在特定位置遇上全息材料的薄膜，反射成像。虽然名称中有全息，但只是利用了全息照相的原理在镜片上制作一层薄膜，并非代表成像效果具有全息景深。一般视场角约30-40度，整机重量可以在100克以内。

全息光波导可以在曲面形状的单层镜片上进行曝光形成全息膜，所以可以生产出最接近传统有曲面的眼镜的AR产品。而且不需要大型的生产设备，成本只依赖玻璃和全息膜，可以做到最便宜的光波导方案。但是全息镀膜的化学一致性较难控制，而且全彩色时有图像色彩吻合等问题，暂时没有成熟的彩色量产产品。全彩色的全息波导的光学镜片，价格一般几十美元，甚至有团队宣称未来可以做到接近20美元。