輕量化智能眼鏡:AI與微型顯示引領可穿戴設備新潮流
要點
各品牌仍在探索眼鏡類設備的潛在應用場景,包括觀影眼鏡、AI眼鏡和增強現實(AR)眼鏡,統稱為“智能眼鏡”。其中,觀影眼鏡作為可穿戴顯示設備,可為機頂盒或智能手機等連接設備提供近眼媒體體驗;AI眼鏡(如Ray-Ban Meta)則是在普通眼鏡基礎上增加了連接功能,通過配對手機提供AI助手服務。Ray-Ban Meta是首款被廣泛采用的智能眼鏡產品,銷量已突破200萬臺。

智能眼鏡的設備與應用趨勢
AI眼鏡與AR眼鏡之間沒有嚴格的定義界限,關鍵區別在于是否配備微型顯示屏。實質上,AR眼鏡是在AI眼鏡基礎上增加了微型顯示屏(如硅基液晶顯示、硅基OLED顯示(OLEDoS)、硅基LED顯示(LEDoS)),用于疊加AR內容。觀影眼鏡則不適合行走或日常佩戴,而AI眼鏡和AR眼鏡設計上可像普通眼鏡一樣佩戴,并提供增強智能功能。用戶多在室內使用觀影眼鏡進行娛樂,其內容來源可以是智能手機、電腦、電視等。由于室內光環境較為穩定,微型顯示屏的性能要求通常較低。
相比頭戴式設備,眼鏡形態更輕便,但這種減輕重量往往以犧牲傳感器、計算能力和整體功能豐富度為代價。Apple Vision Pro是一款優秀的混合現實(MR)設備,支持空間計算和視頻透視(VST, video-see-through)式MR體驗,并具備手勢感應和眼動追蹤等直觀操作界面,減少對觸控或手持控制器的依賴。然而,其重量和體積(頭戴設備650g,外置電池353g)不適合長時間佩戴。相較之下,智能眼鏡更強調舒適性和長時間佩戴體驗。
大多數智能眼鏡設備重量在40g至100g之間(AI眼鏡結構簡單,通常小于50g),設計上類似普通眼鏡。由于形態限制,這類產品會在功能和性能上有所取舍,更強調核心優勢。與支持手勢和眼動追蹤的Apple Vision Pro不同,大多數AI和AR眼鏡采用更簡單的輸入方式,如語音命令或鏡臂觸控板;而觀影眼鏡則通過連接設備(如智能手機)進行控制。

智能眼鏡的設計與規格
在智能手機上集成眾多傳感器已經很有挑戰,更別說可穿戴的XR設備了,因此權衡和妥協不可避免。設備的功能性與所配組件直接相關,而高性能通常意味著更高的功耗和更大的電池。與手持形態的手機不同,XR設備必須考慮長時間佩戴的舒適性。VR設備(包括基于VST的視頻透視MR,如Vision Pro)采用頭戴式設計并完全遮光,因此較大的體積可以容納更多組件。但對于智能眼鏡或基于AR的應用,這種體積是不可接受的。Microsoft HoloLens雖然是AR領域的先進先驅,但市場接受度有限。
大多數基于OST(直接透射,optical-see-through)應用的設備在功能上被迫做出權衡,因此在“有線連接模式”下,性能更高、續航更長的手機成為主要驅動器。設備端只保留必要組件(如處理器、微型顯示屏和光學元件),以降低重量和體積。雖然基于VST的設備可以實現更高規格,但不適合長期使用。要解決這一困境,需要更先進的半導體工藝節點和封裝技術來進一步縮小設備體積(見圖2)。

帶AI輔助的語音很可能是AI眼鏡和AR眼鏡最有效的用戶界面——尤其是在考慮現實使用場景時。盡管Ray-Ban Meta眼鏡搭載了Snapdragon AR1芯片,但要實現完整功能仍需通過藍牙與智能手機連接。內置麥克風僅作為接收器,AI的訪問依賴于手機。但視頻錄制可以僅使用眼鏡獨立完成。AI和AR眼鏡充當前端設備,實現基于手機的AI訪問,從而支持免提交互。智能手機作為關鍵支撐,提升了這些智能眼鏡的用戶界面體驗。一些內置攝像頭的型號還支持視頻錄制和基于AI的視覺識別功能。
隨著微型顯示技術在成本、體積和戶外可用亮度上的成熟,AR眼鏡將變得更加平價并獲得更廣泛應用。微型顯示屏可將AI交互和信息展示直接可視化,而沒有顯示屏的AI眼鏡無法實現這一點。盡管目前的AR體驗本質上是將數字內容光學疊加到現實世界中,但已經證明具有實用價值。增加更多傳感器將進一步提升交互的直觀性和對環境的感知能力,但在半導體技術實現更高集成度之前,這類設計在實際產品中仍難以落地。
本文作者

謝忠利(Calvin Hsieh) 高級研究經理,顯示研究







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