灼识咨询：2022元宇宙系列-XR硬件行业蓝皮书_51页_8mb

报告摘要

元宇宙作为人类构建的第一个深度融合现实的虚拟世界，主要由硬件设备层和内容及应用层构成。XR硬件（包括VR、AR、MR）作为通往元宇宙的重要入口，其发展将直接带动内容及应用生态的指数型增长。当前，XR硬件主要通过优化光学系统和交互系统来提升用户的沉浸感和佩戴舒适度。

XR硬件的市场潜力
- 2021年全球XR头显出货量突破1,000万台，2022年PICO 4的发布推动了市场热潮。
- 2022年全球XR头显出货量预计达到3,508万台，复合年均增长率25.2%。
- 企业端市场潜力巨大，预计2026年全球XR头显企业端出货量占比将提升至39%。
光学系统与交互系统的重要性
- 光学系统是提升沉浸感和舒适度的关键，Pancake超短焦光路设计和变焦显示技术是当前发展重点。
- 头手6DoF交互已成为XR硬件的标配，手势追踪和眼动追踪是中短期创新方向。
用户需求与痛点
- 用户需求从高到低依次为：沉浸性、舒适性、互通性、经济性。
- 当前行业痛点包括设备体积大、佩戴不舒适、分辨率低、视场角小、眩晕感、音频沉浸感不足、算力不够等。

Pancake方案
- 基于反射偏振原理，实现超短焦、轻薄化、可调焦。
- 优点：模组轻薄、可调节屈光度、提升佩戴舒适度。
- 缺点：鬼影问题严重、光效较低、对屏幕亮度要求高。
- 未来趋势：融合变焦显示技术，解决VAC（视觉辐辏调节冲突）问题。
菲涅尔透镜
- 技术成熟，可大规模量产，目前被多数VR厂商采用。
- 缺点：在色彩、畸变、厚度等方面存在不足。
非球面透镜
- 成本低、成像质量可控，但存在球面像差问题。
LCPHs（液晶偏振全息）
- 结合全息与液晶光子学技术，具备高光学效率（可达95%以上）和实时动态变焦能力。
- 技术挑战：需要高精度的材料和制造工艺，目前尚无法大规模量产。
自由曲面
- 灵活度高、像差校正能力强，能提供大FOV（54°-180°）和高图像质量。
- 技术难点：制造流程复杂，良率低，难以量产。
光波导
- 光波导技术具有轻薄、高穿透性、大视场角等优势，被认为是消费级AR眼镜的主流方案。
- 反射波导：光路简单，但设备体积较大。
- 阵列波导：具备轻薄、大视场和眼动范围，但制造流程复杂，良率低。
- 表面浮雕光栅（SRG）：节省空间，具备成熟的生产工艺，适合量产。
- 体全息光栅（VHG）：理论上可实现100%衍射效率，但制造技术要求极高，目前无法量产。

VR硬件
- 分为一体式和外接式，一体式因其轻便性成为主流。
- 核心应用场景包括游戏、社交、影视直播、运动模拟、教育、工业制造、医疗辅助等。
AR硬件
- 主要类型为双目式和单目式，当前多用于企业端市场，如教育培训、工业制造等。
- 未来有望向消费级市场渗透，如医疗健康、军事安防、日常娱乐等。

全球市场
- 2022上半年，Meta Quest市占约80%，PICO市占全球第二，中国厂商表现亮眼。
- 技术迭代和内容生态完善将释放企业端市场潜力，全球XR头显出货量预计从2021年的1,142万台攀升至2026年的3,508万台。
中国市场
- XR头显设备出货量全球占比预计从2021年的15%提升至2026年的34%。
- 中国厂商如PICO、大朋VR、奇遇等在光学、交互、传感器等关键技术上持续创新，并获得大量融资支持。

全球XR行业
- 2021年投融资事件和金额达到新高，超过一半的融资额流向硬件领域。
- 光学器件、AR/VR头显、传感器、3D设备是主要投资方向。
中国XR行业
- 投融资活动在2021-2022年持续爆发，涉及VR头显、传感器、光学器件、3D设备等。
- 代表性企业包括PICO、大朋VR、Senodia、Silicon Integrated、Vertilite等，获得数亿元融资。

光学元件
- 轻薄化、高沉浸感、高性价比是未来发展的核心方向。
- Pancake方案将逐步成为主流，但需解决鬼影、光效低等问题。
交互系统
- 头手6DoF交互成为标配，手势追踪、眼动追踪、面部识别等技术持续优化。
- 未来交互技术将向多模态、精细化方向发展，依赖更多传感器和更高算力。
显示技术
- Micro LED和Micro OLED将被用于Pancake方案，以提高光效和亮度。
制造工艺
- Pancake模组加工流程复杂，涉及镀膜、贴膜、组装调整等关键环节，成本较高。
- LCPHs、光波导等技术对制造工艺要求高，短期内难以实现大规模量产。