AR技术路线之争：一拖二方案或将引领未来浪潮

AR技术路线之争：一拖二方案或将重塑产业格局

　　 随着大厂的进入，资本的竞逐以及消费端持续的正向反馈，近年来AR赛道在资本、技术与市场的共同推动下加速演变，行业也逐渐接近爆发的临界点。

　　 谁打造出更轻薄、更高清的AR眼镜，谁就有可能在这场科技盛宴中占据有利位置。 在当前科技快速发展的背景下，AR眼镜正逐渐从概念走向现实，成为消费电子领域的新焦点。轻薄与高清无疑是决定用户体验的关键因素，也是企业竞争的核心方向。谁能在这两个方面取得突破，谁就有机会在激烈的市场竞争中脱颖而出，赢得更多用户和市场关注。随着技术的不断成熟，未来AR眼镜有望在更多场景中得到应用，真正改变人们的交互方式和生活方式。

　　 当前，行业面临的核心难题——光学显示方案的路线选择在今年愈发激烈。棱镜、BirdBath、自由曲面等多种技术方案已被应用于不同产品中。而如今，业内最热门的讨论焦点集中在光波导方案上，尤其是“一拖二”设计，被众多专家认为是引领消费级AR设备发展的最有前景方向。

　　 一拖二设计，其实，这一技术的核心在于使用一台光机，通过特殊设计的光栅结构，将输入的光线分成两路，从而实现双目显示的效果。 这种技术方案在提升显示效果的同时，也展现了光学设计上的巧妙与创新。通过光栅结构对光线的精准分割，不仅保证了画面的清晰度和立体感，也为未来更多元化的显示技术发展提供了可能。在实际应用中，这样的设计或许能在增强现实、虚拟现实等领域发挥更大作用，值得进一步关注和探索。

　　 这一理念最早由衍射波导架构的发明人和奠基人之一Tapani博士在2006年的一项衍射波导专利中提出，而更接近实际应用的一拖二方案，则是由Tapani Levol和CTO Alex Jiang博士在2021年共同研发成功的。

　　 （资料图）

　　 当时，他们推出了一款名为“Lhasa（拉萨）”的一拖二波导结构，并已应用于李未可骑行眼镜等产品中，从而引起了AR行业的关注。

　　 那么，一拖二方案有哪些优势呢？

　　 成本降低，让AR硬件走向更高量级

　　 在AR眼镜的成本结构中，光学显示系统占据了大约40%的比例，而其中光机作为关键组件，价格相对较高。传统设计方案通常为左右眼各配置一套独立的光机系统，包括光源、调制芯片和驱动电路等。这种设计需要根据左右眼之间的差异（约6-6.5厘米的基线差）来呈现具有微小视差的独立图像，以模拟人眼自然观察世界的方式。由于采用双光机方案，硬件成本一直居高不下，因此主要应用于工业级或专业级的AR设备。 从技术演进的角度来看，双光机方案虽然能提供更真实的立体视觉体验，但其高昂的成本限制了消费级市场的普及。未来，随着光学技术的进步和集成度的提升，或许能够通过单光机或多光机优化方案降低整体成本，从而推动AR眼镜向更广泛的用户群体扩展。

　　 （HoloLens 2 工业版）

　　 一拖二方案仅使用一个光机，直接省去了另一个光机，核心显示单元数量几乎减半，大幅降低了物料清单的成本。这不仅让终端产品更具价格竞争力，更重要的是，它为AR硬件迈向更高出货量，如百万级、千万级，扫清了最大的成本障碍，可以说是推动规模化普及的关键因素。 这一技术路径的优化，反映出行业在追求成本控制与性能平衡之间的积极探索。随着AR设备逐渐从高端实验走向大众市场，降低硬件成本成为实现大规模应用的核心环节。一拖二方案的出现，不仅是技术上的突破，更是产业落地的重要一步，有助于加速AR技术在消费市场的渗透与普及。

　　 （资料图，来自光舟官网）

　　 功耗下降，续航能力将得到增加

　　 我们知道，功耗是影响AR眼镜续航体验的关键因素。采用一拖二方案时，只需一个单光机即可运行，其功耗理论上远低于两个光机同时工作的模式。同时，这种设计能够将光机的光能量更高效地分配给双眼，从而提升整体的能量利用率。

　　 续航问题一直是轻便AR设备面临的主要挑战，特别是对于那些希望获得“全天候AR”使用体验的用户来说。采用一拖二方案可以减少光机的数量，从而有效降低功耗，显著提升设备的续航表现。

　　 解放镜腿，设计更加自由

　　 传统双光机方案中，光机通常被安置在眼镜两侧的镜腿上，这往往占据了大量空间，影响了其他元器件的布局，例如摄像头。目前市面上大多数AR眼镜也将摄像头设置在这一区域，导致镜腿部分显得臃肿，影响整体美观与佩戴体验。而一拖二方案则可以将唯一的光机放置在镜框中央，如鼻托或横梁位置，从而有效释放两侧镜腿的空间，使设计更加简洁轻盈。 从产品设计角度来看，这种改进不仅提升了视觉上的美感，也增强了设备的功能整合能力，为未来AR眼镜的轻量化和微型化发展提供了新的方向。

　　 （资料图）

　　 这个那时候，设计师能够创造出更符合人体工学的平衡结构，或将空间让位于其他元器件，甚至在未来实现与普通眼镜相似的极致轻薄设计，这极大拓展了工业设计的想象空间和结构自由度。同时，这种进步也使AR眼镜的外观更贴近普通眼镜，有效降低了产品的突兀感，提升了整体美观度和佩戴舒适性。 从行业发展趋势来看，这种设计上的突破不仅有助于提升用户体验，也为AR技术的普及扫清了更多障碍。未来，随着技术不断成熟，AR眼镜有望真正融入日常生活中，成为人们不可或缺的智能工具之一。

　　 双目融合实现更加自然

　　 传统的双光机方案采用独立光机驱动左右眼波导，理论上是可以通过分别校准实现精准匹配。但实际上会面临两大挑战：一是光机硬件差异（如 Micro-LED 芯片亮度偏差、LCoS 面板响应速度不一致）可能导致左右眼亮度差超过 8%、时延差大于 1ms；二是双光机布局需协调鼻梁两侧空间，光路长度偏差易引发几何畸变（如水平方向放大率差异＞2%）。

　　 这些问题，其实会加剧双目融合的 “调节--辐辏冲突”，用户在观看近距离虚拟物体时（如1米内的虚拟键盘），睫状肌与眼球转动的协调误差可能增加30%。

　　 一拖二方案通过单光机分光设计，从源头上减少了系统变量。该方案利用对称光栅分束技术，使左右眼图像的时序同步误差控制在0.1ms以内，显著优于双光机方案常见的0.5ms水平；同时，亮度均匀性偏差通常小于5%，并且有效避免了双光机因温度漂移（如工作30分钟后光效差异扩大）引发的动态失衡问题。 这一技术路径在提升系统稳定性与一致性方面展现出明显优势，尤其在长时间运行场景下更能体现其可靠性。相较于传统双光机方案，单光机设计不仅简化了结构，也降低了维护复杂度，为高精度显示应用提供了更优的解决方案。

　　 这种“同源性”使得双目融合的校准难度降低了60%，特别是在显示快速移动的虚拟内容时（如AR导航中的箭头指示），重影现象的发生率可从双光机方案的15%下降至5%以下。

　　 也就是说，从技术实现上看，单一光机产生同一源图像，通过对称的光路传输给双眼，从根本上保证了左右眼图像在亮度、色彩、色温、时延上的高度一致性。这极大地简化了后期图像调试和双目融合的算法工作，避免了双光机因个体差异带来的微小偏差。最终呈现给用户的，是视觉负担更小、融合更自然、沉浸感更强的稳定画面，有效减轻了视觉疲劳。

　　 基于这些优势，近年来，业界开始关注并采用一拖二方案，例如奇点临近推出的QIDIVida骑行运动眼镜，重量仅为69克；Rokid公司研发的智能眼镜RokidGlasses，重量更轻，只有49克。其中，RokidGlasses最为人熟知，其采用单光机驱动双目显示技术，并结合单绿色Micro-LED衍射光波导方案。

　　 （Rokid Glasses资料图）

　　 得益于“一拖二”的光学设计，Rokid Glasses在实现单色AR显示的同时，有效降低了硬件成本，并且让设备更加轻便舒适。其整机重量仅为49克，与普通太阳镜相仿，整体性能也表现出色。这一技术进步不仅提升了用户体验，也为AR设备的普及提供了更多可能性。

　　 这款AR眼镜于去年11月正式发布，计划在今年6月底上市。产品一经推出便引发热烈追捧，上市仅一个多月，Rokid创始人兼CEO祝铭明在接受采访时表示，其销量已达到30万台。

　　 再回来谈论“一拖二”方案，目前它的表现也不是百分百完美的，从体验的角度，还是有不少BUG。

　　 彩虹效应（Rainbow Effect）：业内又称彩虹纹，由于采用衍射光波导技术，在特定条件下，光线经过光栅衍射后容易产生色散，从而在画面中出现彩虹般的条纹，用户可能会观察到短暂的、类似彩虹的杂光。这一现象会干扰用户的视觉体验，尤其在显示纯色背景或高对比度画面时更为明显，影响了图像的清晰度与纯净度。

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　　 （资料图）

　　 漏光问题（Light Leakage）： 我们知道，精密的分光系统要求非常高，如果在设计层面不够精细，或者制造工艺层面稍有差错，就可能导致光路串扰。有时候会出现本该进入右眼的光漏到了左眼，或者反过来，本该进入左眼的光光漏到了右眼。这样既早就了能量损失，还会产生鬼影，降低图像对比度，影响了用户的体验。

　　 （资料图）

　　 3D显示问题：3D体验并不是AR眼镜的核心体验，但如果能做到，肯定更好。一拖二方案经常被问怎么看3D的问题。我们知道，要想实现高质量的 3D 显示，核心是解决左右眼图像的视差与深度信息，以此来模拟人眼在真实世界中感知立体视觉的效果。然而，一拖二方案由于自身特殊的架构设计，在调节双目合像会聚角时困难重重。

　　 传统的一拖二方案中，一般情况下是忽略掉3D显示问题的，因为只有一个光机的情况下，很难做到左右眼显示不同的画面，因此无法实现3D显示。在光舟的专利中，其实有提到用液晶快门来让左右眼实现不同的画面。这需要一套精妙的光学与信号控制协同机制，通过内部的图像处理器输入 3D 内容源，按照左右眼视角拆分成两组独立的画面序列，然后将这些画面序列在时间维度上严格交替排列，接着以高刷新率进行输出。但这样会牺牲一定的光效，并容易引发液晶的工作稳定性问题，实际看到的3D效果可能不会那么完美。

　　 眼镜中间向后突出问题：这是一个结构性问题，我们知道，一拖二方案仅使用一个光机，且需要通过特殊的光学结构将光线分别导向左右眼的波导，光机及配套的光学元件往往需要集中布置在眼镜的中间位置。从空间布局来看，单个光机本身具有一定的体积的，再加上用于光线分光、转向的棱镜、光栅等组件，这些部件叠加在一起，必然会占据眼镜中间区域的不少空间。

　　 （资料图）

　　 采用一拖二方案的AR眼镜，在结构设计上可能导致镜架中间部分向后凸起，这种设计在一定程度上影响了佩戴的舒适性。由于该凸起部位贴近鼻梁，可能会引发用户的灼热感，同时从用户体验角度来看，这一设计也可能带来一定的心理压迫感，从而影响使用体验。 在我看来，尽管一拖二方案在技术实现上具有一定的优势，但如何在功能性与舒适性之间取得平衡，仍是厂商需要重点考虑的问题。未来产品设计应更加注重人体工学，减少对用户面部的不适感，才能真正提升整体使用满意度。

　　 在“一拖二”方案中，耦入区通常采用直光栅耦入方式，这种设计在结构上存在一定限制，导致其耦入效率的提升空间相对有限。直光栅的周期、占空比等参数难以同时满足不同角度和不同波长光线的高效耦合需求，从而影响整体性能表现。尽管这一技术已在实际应用中得到验证，但其在多维度优化上的不足，仍制约了系统性能的进一步突破。 从技术发展的角度看，直光栅耦入方式虽具备一定的稳定性和成熟度，但在面对复杂光学环境时，其适应性显得不足。未来可能需要探索更灵活的耦合结构，以实现更宽范围内的高效光耦合。

　　 当光线从光源发出，进入直光栅耦入区域时，由于角度不匹配或波长不符合光栅的衍射条件，部分光线无法有效进入波导结构，从而发生反射或散射，导致光能损失。这也是当前“一拖二”方案在技术实现过程中亟需突破的关键问题之一。 从技术发展的角度来看，如何提升光耦合效率、减少能量损耗，是推动这一技术走向实用化的重要环节。光栅耦合器作为连接光源与波导的核心组件，其性能直接影响整个系统的稳定性和传输效率。因此，针对角度和波长匹配问题进行深入研究，不仅有助于优化现有方案，也为未来更高效、更稳定的光子集成系统奠定基础。

　　 双目合像问题：左右眼视线在虚拟物体上的交汇角度，会直接影响用户对虚拟物体距离感和立体感的感知。一拖二方案中，想要实现双目合像会聚角的精准调控，目前业内还面临着不小的挑战。

　　 光舟的Lhasa波导通过特殊的光栅设计实现了会聚角，但这种设计可能对调制传递函数（MTF）造成负面影响，进而导致显示图像细节丢失、边缘模糊，严重影响AR显示的画面质量。目前来看，该方案在单色显示中或许尚可应用，但在全彩显示领域面临较大挑战。因此，未来的一拖二方案仍需在这一问题上进行进一步优化和迭代。 从技术发展的角度来看，AR显示技术的进步不仅依赖于光学设计的突破，更需要在成像质量与色彩表现之间找到平衡。光舟的探索为行业提供了有价值的参考，但也暴露出当前技术在全彩化道路上仍存在瓶颈。如何在提升显示效果的同时兼顾色彩准确性，将是未来研发的重要方向。

　　 两个镜片之间的夹角问题：前面提到，传统的一拖二方案中，会要求从中央光机到两侧波导的光路尽可能对称且短，因此在设计上会要求两镜片的夹角接近180度。这这与普通人脸的曲面结构是存在矛盾的。

　　 （资料图）

　　 未来是否有可能在不降低光学性能的情况下，实现一定的弯曲设计，使光路更自然地贴合人脸的弧度，从而提升使用体验？

　　 我本人对此充满信心。从李未可骑行眼镜的推出至今不过五年时间，一拖二方案逐渐被更多人接受，并且已经得到了市场的快速认可和积极反馈，迭代速度也非常快。目前出现的一些问题，也会逐步得到修复和完善。

　　 今年的景况，大家在业内应该都能感受到，消费端的积极反馈正在加速互联网巨头的布局。这些巨头的进入，显著提升了市场的普及率，而光学领域的领先企业则凭借自身的技术优势，提供了更成熟的解决方案。在两者的共同推动下，行业迅速形成了良性循环，我们所期待的AR时代，正逐步走近。

　　 即将于9月10日至12日在深圳国际会展中心举办的CIOE中国光博会，被视为光电产业的“风向标”。我注意到，今年业界对AR光学显示方案相关话题表现出格外的关注。

　　 AR作为最具想象力的科技发展方向，经历了多次行业起伏，如今正站在爆发的前夜。它未来的发展方向，将由技术进步和设计创新共同决定。正如当年手机行业的发展历程，当技术成熟后，乔布斯以“触屏”设计推动了行业的变革，迎来了iPhone时代。 在当前的背景下，AR技术的不断突破为行业带来了新的可能性。虽然尚未出现像iPhone那样的标志性产品，但越来越多的厂商正在探索更具沉浸感和实用性的应用场景。可以预见，随着硬件性能的提升和内容生态的完善，AR将逐步从概念走向现实，成为人们日常生活中不可或缺的一部分。

　　 当前的AR产业，正面临一个关键的发展节点。要突破当前的瓶颈，在消费级市场实现新的突破，技术的持续升级和更优化的方案设计显得尤为重要。一拖二方案在成本、功耗、产品设计以及双目融合等方面展现出明显的优势，具备广阔的发展前景。尽管该方案目前仍存在一些不足，但随着技术的不断进步，尤其是在光学领域领军企业加入后，相关问题有望逐步得到解决。