3D识别到AR眼镜，从输入到输出的创新之路_

如果您认可我们，记请在文章末尾，给我们点赞吧，以示鼓励

导言

Magic Leap通过发布AR头显Magic Leap One，官网显示开发者版本将于2018年发货。Magic Leap此前经历四轮融资，总额达到19亿美元。新产品Magic Leap One包含AR眼镜以及计算引擎、控制手柄共三款产品，拥有数字光场、视觉感知、持久化对象、声场音频、高性能芯片组和下一代交互等特性。与HoloLens不同，该款头显采用不同于立体显示的光场显示技术，从根本上解决AR设备常有的眩晕问题。

AR眼镜中长期将与手机平台协同发展，从专业级到消费级发展路径。手机端AR虽具备成本低、开发便捷、操作简便等特性，AR眼镜具备解放双手、沉浸感强、交互性强、用户体验佳等优势。基于此我们中期看好AR眼镜结合手机计算平台的模式。由于价格、体验等问题，此前消费级AR眼镜发展较慢，今年开始，AR眼镜在专业领域率先兴起。我们看好AR眼镜通过手势识别、语音识别、眼球跟踪等多种交互方式，成为独立的小型计算中心，在专业级+消费级市场共同发展。预计2017-2021年，独立AR设备年出货量由100万件增长至2700万件，市场复合增速达228%。光学是AR眼镜整机的核心环节，预计AR眼镜的爆发将主要集中在自由棱镜式以及阵列波导式的产品上。

光学零组件产业链角度看：水晶光电（3D传感器发射及窄带滤光镀膜、AR光机制造）、联创电子（DOE、衍射屏及3D传感器镜头）、福晶科技（AR光机光学组件）、欧菲光（3D传感器模组）。从ODM整机角度看：闻泰科技（分离式VR设计、高通平台开发支持）、歌尔股份（VR及AR产品开发）。

风险提示：3D sensing渗透不及预期，AR眼镜推进不及预期

正文

时间：2017年12月21日

观察分析员：天风证券电子团队

1. 苹果搭载3D摄像，Magic Leap公布新产品，AR快速普及

1.1. Magic Leap公布最新AR头显产品

2017年12月20日北京时间晚上10点整，Magic Leap正式更新了其官方网站，并通过官网发布了旗下神秘AR头显Magic Leap One，开发者版本将于2018年发货。我们此前一直看好2018年AR眼镜的机会，此次Magic Leap公布AR头显设备，是第一次兑现。公司产品此前一直处于概念阶段，经历了四轮融资，融资总额达到19亿美元，估值达到近60亿美元。

表1：Magic Leap融资之路

时间
投资方
金额
2014.2
私募资金
5000万美元
2014.10
谷歌领投，高通、传奇影业等跟投
5.42亿美元
2016.2
阿里巴巴领投，摩根大通、摩根士丹利、谷歌等跟投
7.93亿美元
2017.10
淡马锡领投，EDBI、 Grupo Globo、 Janus Henderson Investors等跟投
5.02亿美元

根据官网公布的消息，Magic Leap One包含AR眼镜以及计算引擎、控制手柄共三款产品，拥有数字光场、视觉感知、持久化对象、声场音频、高性能芯片组和下一代交互等特性：

• 数字光场：产生不同深度的数字光，与自然光无缝融合，生成共存于真实世界中逼真数字对象；

• 视觉感知：基于机器学习的视觉感知，传感器套件可以检测表面、平面和对象，从而可以对物理环境进行数字重建；

• 持久化对象：光场对象能够维持在初始位置，不随人体的移动而移动；

• 声场音频：模拟现实世界声音的传递，声音强度会反映物体的远近；

• 高性能芯片组：提供高保真的，游戏质量级别的图形，提供笔记本电脑的功率和性能；

• 下一代交互：空间界面包括多种输入模式，包括语音，手势，头部姿势和眼动追踪。

图1：Magic Leap One
图2：Magic Leap显示效果：3D购物
资料来源：Magic Leap，天风证券研究所
资料来源：Magic Leap，天风证券研究所

Magic Leap采用的是不同于以Holoens为代表的立体显示技术的另一种显示技术，称之为光场显示，其原理是模拟四维光场实现立体感。与目前的立体显示技术相比，其最大的优势在于解决了聚散冲突问题，即人眼可以选择主动聚焦，不会产生眩晕感。但同时光场显示的计算量非常大，因此计算平台轻量化和电池续航能力是一个很大的挑战，可以看到在Magic Leap One中配备了一个便携的独立计算引擎，来支持庞大的计算功能。

表2：Hololens VS MagicLeap技术方案

Holoens
Magic Leap
显示技术
立体显示全息光波导光学技术
光场显示虚拟视网膜显示技术（VRD）
成像原理
利用双目视差实现立体感
模拟四维光场实现立体感
显示方案
采用一个半透玻璃，从侧面DLP投影显示，是一个二维显示器。
向视网膜利用光纤投影整个四维数字光场
显示结果
可视角度受限，40度左右，沉浸感不强；采用传统双目虚拟显示技术，引起聚散冲突，产生眩晕感
人眼可以直接选择聚焦，实现主动选择性聚焦，解决了眩晕的问题
定位技术
没有大的区别，都是空间感知定位技术。使用SLAM技术（即时定位与地图构建），通过各种传感器（激光雷达，光学摄像头，深度摄像头，惯性传感器）的融合将得出设备自己在三位空间中的精确位置，同时又能将周围的三位空间实时重建
局限
晕眩问题
计算设备的轻量化；电池续航能力的提升；操作系统对交互的支持；实现触感，手柄硬件等设备升级

资料来源：Hololens,、Magicleap官网，天风证券研究所

1.2. 3D sensing打开AR\VR应用场景

3D Sensing 从字面意思理解，就是将原来 2D 的摄像头转换为 3D 数据，不仅让成像显得立体，更让每一个像素能够除了 x、y 轴数据外，还有 z 轴（深度 / 距离）数据。所以简单的说 3D Sensing 就是原有的摄像头再新增一个测算深度数据的模块。

3D sensing打开多样化应用场景，不仅仅包括现阶段大家最关注的iphone X人脸识别功能，在此之后的手势识别，乃至AR\VR融合，带来硬件+软件升级变化，才是我们本篇报告关注的重点。

• 应用场景1：人脸识别，3D摄像头拍摄人脸深度信息，相较传统人脸识别方式大幅提升准确率。

• 应用场景2：手势识别，利用3D摄像头技术，人机交互方式通过捕捉手势变化进行识别处理。

• 应用场景3：AR\VR，AR\VR采用3D摄像头技术，1）获取周围环境图像的RGB数据和深度数据，进行三维重构；2）实现手势识别、动作捕捉等交互方式。

图3：3d sensing发展路径
资料来源：Lumentum，天风证券研究所

1.3. iPhone X全面升级，3D sensing功能应用空间广阔

苹果此次iPhone X 搭载原深感摄像头系统（The TrueDepth camera system），通过这套系统实现3D sensing。根据下图可以看到，iPhone X"刘海"部分共有 8 个传感器，包括 5 个常见的传感器：距离感应器、环境光传感器、扬声器、麦克风、700 万像素摄像头，以及 3 个与3D SENSING相关的传感器：点阵投影器、泛光感应元件、红外镜头。

图4：苹果原深感摄像头系统
资料来源：SITRI，天风证券研究所

点阵投影器（Dot Projector）：通过将 30,000 多个肉眼不可见的光点（红外）投影在用户脸部，绘制出独一无二的“脸谱”。iPhone X内部的点阵投影器中有一颗VCSEL芯片、一个准直镜头、两片反射镜片以及一个DOE衍射光栅，VCSEL芯片发出的红外光经由准直镜头射出，经过两次反射之后通过DOE形成3万多个红外结构光点射出。

红外镜头（Infrared Camera）：读取点阵图案并捕捉它的红外图像，然后将数据发送至 A11 仿生芯片中的安全隔离区，确认是否和已知的“面谱”匹配。

泛光感应元件（Flood Illuminator）：借助不可见的红外光线，即使在黑暗中也能识别用户的脸。在iPhone X中，VCSEL芯片起到泛光感应（发射红外光）的作用，与距离传感器及一颗控制芯片被封装在一起。

图5：点阵投影器结构原理
图6：泛光感应元件所在模组结构
资料来源：SITRI，天风证券研究所
资料来源：SITRI，天风证券研究所

苹果原深感摄像头系统（The TrueDepth camera system），在实现 Face ID 功能的同时，也推出了一个结合3D SENSING的AR小应用：Animoji。Animoji运用iPhone X的深感（True Depth）摄像头来追踪五十多个面部动作并进行实时处理。有十二款表情可以进行这样的个人定制，比如熊猫、独角兽等表情。用户录制一段视频再上传，软件将用户面部表情数据和动物结合，看起来就像真的动物在做表情那样。

图7：iPhone X人脸识别
图8：苹果ANIMOJI表情效果
资料来源：苹果，天风证券研究所
资料来源：苹果，天风证券研究所

1.4. 3D SENSING打开手机AR成长空间

今年iphone X和其人脸识别平台给了3D SENSING应用足够多的关注，但是实际上一系列搭载3D SENSING产品已经面向市场。最早的3D SENSING应用为微软在2010年11月面向XBOX游戏平台推出的Kinect体感设备，它实际上是利用其搭载的3D SENSING系统，通过即时动态捕捉、影像辨识、麦克风输入、语音辨识、社群互动等功能让玩家摆脱传统游戏手柄的束缚，通过自己的肢体控制游戏，并且实现与互联网玩家互动，分享图片、影音信息。以下图为例，用户通过XBOX，即可实现在家中打沙滩排球的效果。

图9：Kinect XBOX游戏机游戏演示
资料来源：Zaker，天风证券研究所

1.4.1. 游戏机的用户是千万级，手机的用户是十亿级

Kinect XBOX每年的销量在千万级，而智能手机的用户在十亿级以上，我们看好智能手机通过搭载3D SENSING，融合AR后打开AR更广阔的成长空间。

目前我们看到除了苹果ARKIT外，2017年8月安卓手机也推出了相应的AR方案：谷歌的AR CORE，即基于安卓平台的AR SDK。继苹果之后，安卓手机AR普及也将是大趋势。暨谷歌自己的手机PIXEL系列搭载AR CORE后，三星和谷歌也宣布了一项合作，将谷歌的增强现实开发平台ARCore引入三星Galaxy智能手机系列。

图10：各代游戏主机的出货量和平均售价
资料来源：Trendforce，天风证券研究所

表3：近年来搭载3D SENSING应用产品

产品
3D sensing类型
供应商
平台
上市日期
Google Pixel 2
TOF
GOOGLE
ARCORE/Tango
2017/10
iphoneX
结构光
Apple
ARkit
2017/11
Zenephone AR
TOF
Asus
Google Tango
2017/8
Windows Mouse Camere
结构光
Mouse
Windows Hello
2017/2
Microsoft Windows
结构光
Microsoft
Windows Hello Security Engine
2015/6
Intel Real Sense
结构光
Intel
Windows Hello
2015/2
Kinect
TOF(13年前SL）
Microsoft
XBOX
2010

资料来源：谷歌、微软、Intel、XBOX官网等，天风证券研究所

2. 3D SENSING产业链投资机会

2.1. 3D 摄像头技术方案分类

目前 3D Sensing 市场上有三种方案，成熟度按照从高到低顺序排列为：结构光、TOF 和双目。其中最成熟的结构光方案已大量应用于工业 3D 视觉领域，而 TOF 方案已出现在 Google 的 Project Tango 方案中，双目由于算法开发难度高，在不在乎功耗的机器人、自动驾驶等新兴领域应用较多。

1）结构光

结构光方案通过激光的折射以及算法计算出物体的位置和深度信息，进而复原整个三维空间。其原理是通过发射特定图形的散斑或者点阵的激光红外图案，当被测物体反射这些图案，通过摄像头捕捉到这些反射回来的图案，计算上面散斑或者点的大小，跟原始散斑或者点的尺寸做对比，从而测算出被测物体到摄像头之间的距离。

2）TOF

TOF系统是一种光雷达（LIDAR）系统，可从发射极向对象发射光脉冲，接收器则可通过计算光脉冲从发射器到对象，再以像素格式返回到接收器的运行时间来确定被测量对象的距离。TOF系统可同时获得整个场景，确定3D范围影像。利用测量得到的对象坐标可创建3D影像，并可用于机器人、制造、医疗技术以及数码摄影等领域的设备控制。

图12：面光源结构光一次性扫描获取深度信息
图13：TOF利用相位差计算获取深度信息
资料来源：谷歌、天风证券研究所
资料来源：谷歌、天风证券研究所

3）双目多角立体成像

该方案使用两个或者两个以上的摄像头同时采集图像，通过比对这些不同摄像头在同一时刻获得的图像的差别，使用算法来计算深度信息，从而多角三维成像。

3D视觉三种方案各有优缺点：双目立体成像方案软件算法复杂，技术还不成熟；结构光方案技术成熟，功耗低，平面信息分辨率高，但是容易受光照影响，识别距离近；TOF方案抗干扰性好，识别距离远，但是平面分辨率低，功耗较大。比较结构光和TOF两种方案，综合来看，结构光方案更加适合消费电子产品前置近距离摄像，可应用于人脸识别、手势识别等方面，TOF方案更加适合消费电子产品后置远距离摄像，可应用于AR、体感交互等方面。

表5： 3D视觉三种方案比较

结构光
TOF
双目立体成像
原理
单相机和投影条纹斑点编码
红外光反射时间差
双相机和图像相关
响应时间
慢
快
中
低光环境表现
良好，取决于光源
良好（红外激光）
弱
强光环境表现
弱
中等
良好
深度精确度
mm-cm，中等
um-cm，高
cm，低
分辨率
中等
低
高
识别距离
极短（mm）至中等（4-6m），受光斑图案限制
短距离（不足1m）至长距离（10m），受光源强度限制
中等，依赖于两颗摄像头的距离
软件复杂程度
中等
低
高
材料成本
高
中等
高
功耗
中等
低
低
缺点
容易受光照影响，强光照下不适合
总体性能好，但是平面分辨率低
昏暗环境，特征不明显中不适合
代表厂商
PrimeSense、英特尔、谷歌、奥比中光
意法半导体、英飞凌、微软、TI、舜宇
LeapMoTion、英特尔、微软

资料来源：Primesense，英飞凌，奥比中光等，天风证券研究所整理

2.2. 3D 视觉应用方案群雄逐鹿

基于结构光、TOF、双目三类技术路线，各大厂商分别推出了各自的3D视觉应用方案，主要国内外玩家包括：

• 结构光：Intel、Google、Mantis、Himax、奥比中光、图漾科技、华捷艾米

• TOF：Microsoft、Google、英飞凌、TI、STM、舜宇光学、海康威视、乐行天下

• 双目： Microsoft、 Intel、 LeapMoTion；图漾科技、纵目科技、凌云光技术、西纬科技、弼智仿生。

目前苹果采用的是AMS（Heptagon）的方案搭载自己的CPU，模组为LG和Sharp，我们认为，未来随着国产安卓机在3D视觉功能方面的跟进，将可能采用高通&Himax/Mantis的方案，其他摄像头模组厂商会参与。

表6：国产安卓机型未来可能采用的3D解决方案

厂商
合作关系
技术路线
合作产品
产品进程
应用
高通 Himax
高通提供核心算法，Himax提供晶圆光学，传感，驱动和模块集成技术
结构光、双目
三款基于Spectra ISP图像信号处理芯片的摄像头模组产品
已推出
面部识别、物体3D重建与制图
Mantis 欧菲光
Mantis提供3D建模，算法及校对调试，欧菲光提供硬件系统设计及量产
编码结构光
近红外激光源，红外摄像头及RGB摄像头
尚未商业化
智能手机及其他移动终端，VR/AR/MR产品，机器人，3D扫描仪，专业3D摄影机等
舜宇 AMS
舜宇提供光学组件、模组制造，AMS提供传感器、VCSEL、WLO
编码结构光、TOF
3D感测解决方案的开发销售
尚未商业化
消费电子、汽车电子

资料来源：AMS、VCSEL、舜宇等，天风证券研究所整理

高通17年8月推出了三款基于Qualcomm Spectra ISP芯片的模组：前置iris生物识别模组、入门级计算机视觉摄像头模组、高端计算机视觉摄像头模组，DOE和WLO采取Himax的方案。9月高通宣布与Himax合作，开发商业化高分辨率，低功耗3D深度感测解决方案，专为3D重建移动设备的场景感知和虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术等应用而设计。我们预期高通与Himax合作将加速安卓端3D sensing渗透提速。

图14：高通Spectra Module Program
图15：高通与Himax合作推出3D摄像头模组
资料来源：高通，天风证券研究所
资料来源：Himax，天风证券研究所

入门级计算机视觉摄像头模组包含两颗摄像头，通过两个摄像头的角度差来拍摄两幅图像，最后重叠，算出来物体到摄像头的距离。其优点在于功耗低，不需额外光源；缺点是暗光下受到影响。

高端计算机视觉摄像头模组包含红外发光器、IR 摄像头及RGB 摄像头。通过红外发光器发射出一束光，形成光斑，再通过IR 摄像头读取该图案，并对点状图在物体上发生的扭曲、以及点与点之间的距离进行计算，再加上RGB图像，结合起来构成3D模型，其优点在于黑暗中效果也很好。

图16：高通入门级计算机视觉摄像头模组
图17：高通高端计算机视觉摄像头模组
资料来源：高通，天风证券研究所
资料来源：高通，天风证券研究所

Mantis的方案目前大部分尚处于TBD阶段，其中LENS部分由欧菲光自行设计，样品已经完成验证。从方案披露的大致结构我们可以看出，Mantis的方案只使用了一个镜头。

根据Mantis此前申请的专利《 3D GEOMETRIC MODELING AND MOTION CAPTURE USING BOTH SINGLE AND DUAL IMAGING 》（US8208719），我们可以大致推测，该方案使用编码结构光技术，通过将编码图案投射到测量场景中，并在与投影方向成一定角度的位置用摄像机摄取场景的投射图像，通过投射图像与编码图案对应点的匹配获取三维信息。

图18： Mantis方案的模组结构
图19：Mantis方案专利图片
资料来源：天风证券研究所
资料来源：Mantis，天风证券研究所

图20： Mantis/欧菲光投影结构方案
图21：高通/Himax结构光方案
资料来源：Mantis，天风证券研究所
资料来源：Himax，天风证券研究所

2.3. 3D SENSING产业链

TOF（Time of flight）相较结构光需要额外的计时装置和驱动器，但核心零部件基本一致。我们以结构光方案来阐释3D SENSING 结构：

结构光3D摄像头主要硬件包括四部分：红外光发射器（IR LD或VCSEL）、红外光接收装置（IR CIS或者其他光电二极管）& 可见光摄像头（Vis CIS）、图像处理芯片。其与传统摄像头在硬件上最大的不同是前端引入了VCSEL模组。

以下图表示3D摄像头的成像原理：首先红外激光发射器发射出近红外光，经过人手或人脸的反射之后，被红外图像传感器所接收，这个图像信息用来计算人手所处的位置（Z轴）；同时，可见光图像传感器采集二维平面（X与Y轴）的人手信息（Vis Light）；两颗图像传感器的信息汇总至专用的图像处理芯片，从而得到人手或人脸的三维数据，实现空间定位。

3D sensing供应商上游环节有红外传感器、红外光源、红外滤光片、镜头等，中游包括传感器模组、摄像头模组等，下游为终端厂商。我们认为核心环节包括：红外发射、接受、图像处理芯片和系统组装，判断3D SENSING产业链兴起将给国内企业带来发展机会。

国内企业在组装制造及原材料环节具备优势，如VCSEL制造环节的三安光电、红外接受部分窄带滤光片供应商水晶光电、具备3D SENSING组装能力的水晶光电、欧菲光、舜宇光学、联创电子等。

表7：结构光3D sensing产业链构成

环节
国外厂商
中国厂商
上游
红外传感器
意法半导体、三星电子、Sony、豪威、AMS、松下、三星
OV、思比科
图像处理芯片
意法半导体、英飞凌、德州仪器、英飞凌、恩智浦、高通
X-Chip
红外光源（VCSEL）
Lumentum、II-VI、Finisar（设计）；稳懋、宏捷科（制造）；联钧、矽品（封测）
光迅科技（设计）、三安光电（制造）
红外滤光片
Viavi、Materion
水晶光电
DOE
Primesense、CDA、Silios、Holoeye
Himax
准直镜头
Heptagon（AMS）、Princeton（AMS）
晶方科技、华天科技
光学镜头
玉晶光、KT
联创电子
中游
传感器模组
LG、SHARP、同欣电子、Globetronics
光宝、舜宇、联创电子
摄像头模组
LG、SHARP、高伟
欧菲光、舜宇、联创电子、丘钛、信利
光源检测
Chroma
WLC
Heptagon（AMS）、Princeton（AMS）
Himax
下游
终端厂商
苹果
华为、联想

资料来源：Primesense、Heptagon等，天风证券研究所整理

3.移动AR打开行业应用空间，AR眼镜空间广阔

3.1 AR眼镜发展呈现轻量化趋势，商用成熟度高

AR眼镜经历了从普通手机+软件到独立眼镜AR的发展历程。从设备来看，呈现轻量化、便携化的趋势，从谷歌眼镜开始，逐渐从实验室走进现实。

图47：AR眼镜发展历程
图48：AR眼镜轻量化趋势
资料来源：天风证券研究所
资料来源：天风证券研究所

AR产品主要由硬件+软件产品构成，软件产品由硬件产品衍生。根据Digi-capital预测，至2020年全球AR市场将达1200亿美元，是VR市场规模的4倍，其中AR硬件市场规模占比超过1/3，预计未来1-3年将有大量AR硬件被推向市场。其中，AR眼镜凭借其商用成熟度高、下游应用多样、轻量化的特点，将成为最重要、应用最广泛的产品。

图49：2020年AR市场规模将达1200亿美元
图50：主流AR产品分类
资料来源：Digi-capital，天风证券研究所
资料来源：IDC，天风证券研究所

3.2. AR眼镜中长期将与手机平台协同发展

我们判断移动端AR凭借其1）add on 成本低；

2）开发便捷；

3）基于人们熟悉的手机操作体系，会加速AR软件生态的建立。

然而手机实现AR功能毕竟尤其局限性：

1、沉浸感差，主要受手机尺寸限制，即便换成IPAD，视角仍然局限再屏幕范围内。

2、配合度差，无法彻底解决双手束缚，需要手举着手机完成操作。手机AR很难真正完成手势控制。

故我们认为手机AR将局限再轻量级的AR应用，如游戏、电商等等，沉浸式的AR体验用手机并不合适。

AR眼镜相对于手机AR，其优点非常突出：1）可以解决双手，大大改善用户体验，用户和AR设备交互性大大提升；2）用户沉浸感更强，游戏、工作体验更好。

图51：手机AR需要举着手机操作，且视角局限在手机屏幕内
图52：AR头盔彻底解放双手，同时沉浸感更强
资料来源：谷歌，天风证券研究所
资料来源：谷歌，天风证券研究所

中长期看好AR眼镜结合手机计算平台的模式，手机AR主要作为轻量级的AR应用，实现AR小游戏、AR电商等等功能，作为AR的移动端体验渠道，让更多的手机用户了解、体验AR，同时丰富AR的软件应用场景，为AR眼镜普及打下良好基础。

AR眼镜打开深度C端+B端应用场景：而AR眼镜一方面，可以满足重度AR C端消费者需求，承载照相、屏幕显示、游戏、社交等功能。现在AR眼镜难以普及的很大一部分原因还是软件端配套不完善，我们认为伴随手机AR 开放平台（ARKIT+ARCORE）打开软件市场，软件市场逐步成型，对AR眼镜也将有极大的销量促进作用；另一方面，AR眼镜在工业、军事、医疗等企业级应用上前景广阔。

图53：手机和眼镜AR定位不同，协同发展
资料来源：IDC，天风证券研究所

谷歌眼镜已经推出商业应用版本：谷歌今年7月推出谷歌眼镜企业版，谷歌眼镜企业版专注于改善工人的工作效率。比如一个带着谷歌企业版眼镜的工人只要通过看向一类零部件，就可以快速鉴别出零部件的种类、状态、维修日志等所有有价值的信息，大大提升工人的工作效率。研究机构Forrester Research预计到2015年，将会有1440万美国工人装配AR眼镜工作。

图54：谷歌眼镜企业级应用版
图55：AR在工业机械领域应用
资料来源：谷歌，天风证券研究所
资料来源：谷歌，天风证券研究所

图56：AR设备再TO C端成长机会
资料来源：IDC，天风证券研究所整理

3.3. AR眼镜在专业领域率先兴起

近年来包括Microsoft、Dell、索尼、Asus等全球消费电子龙头都曾推出过AR眼镜。包括Amazon和苹果也在积极推进包含3D图像识别技术带眼镜产品。

但是此前专业级AR头衔设备在消费级市场可谓举步维艰：最受资本关注的Magic Leap技术不成熟，始终不能推出正式的产品；Meta 2作为一款需要连接电脑的AR头盔，线缆极大地限制了使用场景，今年出货量预计不会超过1万部；眼镜类产品如国内一体式眼镜0Glass售价近2万元，发售至今未销量超过1000台，Google Glass去年销量也仅有4万台；而当前市面上体验最强大的微软HoloLens一体式头显，重量大，视野窄，续航短，因此不能长时间使用，同时近3000美元的售价也相当昂贵，主要面向B端用户，去年销量也不过3 万台。总而言之，专业级AR当前很难起量，出货量尚不及VR，没有涌现出任何一款标杆级设备。

专业级AR头显在消费端发展较慢，主要原因包括1）如“聚散冲突”、视角问题、计算能力等，现有的产品仍不能达到消费者所预期的“虚实完美结合”效果，加上专业级AR较贵，难以被消费者普遍接受；2）专业级VR移动性差，应用非常窄，价格贵，续航短，再消费端市场很难打开。

3.3.1. 今年开始，AR眼镜在专业领域率先兴起

2017年以来，AR眼镜行业新闻不断，企业融资方面，ODG、Lumus、Digilens三家海外AR眼镜解决方案商，以及国内的影创科技、Realmax、珑璟光电、亮亮视野、Oglass先后获得新一轮融资；5月份，微软AR眼镜Hololens正式在中国开启销售；苹果公司发布的AR平台ARkit被认为是为下一阶段研发AR眼镜铺路；而6月下旬，曾被认为进军市场失败的谷歌眼镜，也完成了两年多以来的首次软件更新。

我们汇总了今年国内外推出的部分主流AR眼镜产品，有别于前几年消费级AR定位（如Google Glass一代产品），我们发现今年推出的AR产品很多开始标榜“专业级应用”：前文已经讨论了Google Glass专业版眼镜，面向制造业，物流，现场服务和医疗保健等专业应用。此外我们看到爱普生新机器BT350面向博物馆、工业等行业应用；枭龙科技Techlens T2面向智能安防、智能医疗、智能仓储物流、智能巡检等行业应用；OGLASS推出OGLASS PRO2这款面向商用级产品。

表16：今年发布的部分代表AR眼镜产品

公司
产品名称
价格
上市时间
应用
爱普生
爱普生BT350
$1,399
Jun-17
行业应用，如博物馆，工业维修等；其他如观影等
枭龙科技
Techlens T2
$499
Oct-17
行业应用，智能安防、智能医疗、智能仓储物流、智能巡检
耐德佳
NED+GlassX2
￥8999
2017年底
企业版+开发者版
ODG
R9
$1,800
2017年底
企业、游戏、娱乐等
0GLASS
0GLASS PRO 2
￥16000
2017年8月
面向工业级B端产品，涉及多个工业领域
亮亮科技
GLXSS Pro
2017年2月
已经在数家大型企事业单位投入使用，以医疗和IT领域为主
悉见科技
Seengene X1
￥6000/8000
从文化旅游方向切入
Sony
SED-E1
$899
面向工业市场
Google
Google glass企业版
$1,550
2017年8月
面向制造业，物流，现场服务和医疗保健等
智视科技
EST-A2S
￥3999
2017年3月
消费类AR眼镜
Rideon
Ski goggles
2017年
为滑雪设计

资料来源：各大公司网站，天风证券研究所

从产品形态上看，商业级AR价格更高，但是性能也更强，与此同时牺牲了一部分便携性和续航，大大改善AR专业应用领域的工作效率。我们看好AR产品再专业级市场率先普及。

图57：AR设备商业级应用广泛
资料来源：IDC，天风证券研究所整理

3.3.2. AR应用爆发+交互方式变化带动消费级AR发展

长期来看，伴随移动端AR设备打开AR应用市场+AR头显价格下降+质量提升，AR头显设备在移动端同样空间广阔。基于摄像头的人工智能识别、SLAM空间感知及自然语言类的交互能力，都将颠覆原有PC/智能手机的虚拟桌面交互，让AR眼镜成为用户黏性更强的移动终端，并基于工作、娱乐场景，为开发者们带来更大的想象空间。

图58：交互方式的变化
资料来源：IDC，天风证券研究所整理

我们看好AR眼镜通过手势识别、语音识别、眼球跟踪等多种交互方式，成为独立的小型计算中心，大幅革新用户与智能终端的交互体验，在专业级+消费级市场共同发展。IDC预计2017-2021年，独立AR设备年出货量由100万件增长至2700万件，市场复合增速达228%。

图59：AR\VR硬件出货量及增速
资料来源：IDC，天风证券研究所

3.4. AR光学：核心环节，波导技术是未来趋势

3.4.1. 光学环节是AR眼镜整机核心部分

AR眼镜主要由操作系统、处理器、光学组件、摄像头和传感器、存储器几部分构成，作为头戴式设备，光学环节对于AR眼镜尤为重要，对显示视野、分辨率、刷新率、延时、眩晕、定位跟踪精度等都提出了较高的要求。

从成本拆解来看，以Hololens为例，其主要硬件是全息处理模块、2个光导透明全息透镜、2个LCos微型投影以及6个摄像头，其中光学环节（包括透明全息透镜和高清光引擎）的成本占比接近50%，是整机的核心。

图60： Hololens拆解图
图61：Hololens成本分拆
资料来源：EEPW，天风证券研究所
资料来源：EEPW，天风证券研究所

3.4.2. AR光学技术经历四代发展

从技术路线看，AR光学技术经历四代发展：离轴光学--->棱镜光学--->自由曲面棱镜--->波导（分为阵列波导和全息波导），四代技术镜片厚度递减、视场角递增、技术壁垒及成本递增。

表17：四代AR光学技术

离轴光学
棱镜光学
自由曲面棱镜
波导
厚度
头盔式
>10mm
>8mm
超薄
视场角
可以做到很大
15°
30°
30-60°
技术壁垒
很低
中等
较高
高

资料来源：Magicleap等，天风证券研究所整理

离轴光学是AR界的“古董”技术，其实质在于以自由曲面的设计，再加上对偏振分光器的简化而成，能够在很大程度上扩大视场角，以Meta 2为例，能够扩大到90°，其弊端在于体积很难缩小，这项技术很久之前就被运用在了军方飞行员的头盔上。

棱镜技术是第一代商用AR眼镜——Google Glass所使用的技术，使用该类技术的AR眼镜侧面会伸出一块偏振分光器玻璃块到眼睛前方位置，用于把侧面的微显示器投影的信息通过偏振分光膜反射到人眼中，同时外界光线的一半也会以同样的光路进入人眼，产生所谓的叠加感。这类眼镜的厚度和显示区域尺度上呈正比。

自由曲面棱镜技术是为了削减棱镜技术局限性带来的影响而推出的，在设计的过程中通过精密的计算，把原本的偏振分光器立方体表面做成弯曲的表面，甚至偏振分光膜层也做成弯曲的，最大程度地利用每一个位置的分光效果，就能够扩大显示的范围和视场角，同时不产生体积上的夸大。

波导技术的产生是为了解决光线的横向传输问题。前几代方案中因为光线宽度的制约，影响到了镜片厚度，波导技术利用光线在镜片内的全反射，在实现光线的横向传输的同时减少对镜片厚度的要求。再根据光线选择处理手段（偏振分光膜和光栅），波导技术又可分为阵列波导和全息波导，全息波导技术相对不成熟，成本也更高。

图62：光在平板波导中的传播
资料来源：EEPW，天风证券研究所

统计国内外主流VR眼镜厂商技术路线我们可以发现，目前国际主流大厂很多已经开始采用波导技术，国内厂商仍以第三代为主，灵犀、珑璟已有阵列波导产品的布局。其主要原因在于自由曲面棱镜目前制作工艺已经较为完善，良品率高，成本正逐渐降低，性价比高；而波导技术由于其纤薄的显示镜片制作工艺难度较大，成本偏高，其应用也会相对受限。

天风电子团队认为，产品的大规模应用和附加功能的集成要以AR眼镜整机制造水平提升、成本降低、计算能力和续航能力提升为前提。考虑到全息波导技术仍不成熟，预计AR眼镜的爆发将主要集中在自由棱镜式以及阵列波导式的产品上。

表18：国外主流VR眼镜厂商

品牌
技术路线
主要市场
Meta
离轴反射
综合
ODG
棱镜光学
企业、游戏、娱乐等
Google
棱镜光学
制造业、物流，现场服务、医疗
EPSON
自由曲面棱镜
博物馆、医疗、物流、工业
DAQRI
阵列波导
工业
Atheer
阵列波导
工业、医疗
Lumus
阵列波导
综合、Atheer&DAQRI供应商
HoloLens
全息波导
综合
Sony
全息波导
工业

资料来源：IDC、虚拟现实联盟网，天风证券研究所

表19：国内主流VR眼镜厂商

品牌
技术路线
主要市场
0glass
离轴反射
工业
亮风台
自由曲面棱镜
工业、游戏、教育、医疗
蓝斯特
自由曲面棱镜
工业、游戏、教育等C端、B端
影创科技
自由曲面棱镜
工业、军事、教育、物流等B端
悉见科技
自由曲面棱镜
文化旅游
枭龙科技
自由曲面棱镜
智能安防、医疗、物流、巡检
耐德佳
自由曲面棱镜
企业版+开发者版
灵犀微光
阵列波导
各细分行业B端
珑璟光电
阵列波导
各细分行业B端

资料来源：IDC、虚拟现实联盟网，天风证券研究所

3.5. AR声学：骨传导技术受关注

顾名思义，骨传导是指声音通过头骨、颌骨传导到听觉神经，引起听觉的一种声音传输方式。日常使用的耳机主要是通过空气传导的方式将声波传到耳朵里（也会有小部分骨传导），这个过程中外界噪音形成的干扰会比较大。而骨传导耳机则不同，它通常通过颅骨传到听觉中枢，传输过程中几乎没有杂音，即便是很小的声音也可以被听到，声音传递的效率更高，对耳道的伤害也减轻，适合于听力受损人群的使用。

此外，骨传导耳机通常采用耳挂和后挂式设计，佩戴时振动单元位于太阳穴附近，由于使用时耳朵是完全开放的，不会影响到正常听觉。

图63：骨传导的原理
图64：骨传导耳机的佩戴方式
资料来源：Google，天风证券研究所
资料来源：中关村，天风证券研究所

骨传导技术此前一直在军事和医疗领域有所应用，第一次受到大众关注是2013年1月，谷歌获得了骨传导耳机的专利，这个名“Wearable Computing Device with Indirect Bone-Conduction Speaker”的专利表明Google Glass会采用这一技术，以满足用户佩戴时避免使用分离耳机的需求。