文 / VRAR星球 akua

近些年，VR、AR、MR 消费市场热度一直在上涨。大家在体验不同XR硬件时，能明显感受到产品之间的体验差距，而这些差距的背后其实是底层技术和工程量产能力的差别。

要看一家厂商在XR赛道到底有多深的技术积累，产品落地的能力如何，专利成果是最直观的展示。

歌尔在XR硬件领域已经深耕多年，依靠歌尔股份和歌尔光学等多个主体，搭建起了一套完整的XR专利矩阵。仅歌尔光学的XR相关专利数量就已有3000余项，发明专利覆盖AR光学、VR光路、整机结构、空间感知、微型光机等核心方向。

不少公司的XR专利偏向单点布局，比较零散，但歌尔的专利大多围绕产品研发、量产、用户实际使用过程里遇到的真实问题来设计，每一项核心专利，都对应具体的技术改进，最终形成了一张XR专利版图。

今天，我们就分析歌尔比较有代表性的几项专利发，在文章结尾总结歌尔XR专利的布局思路和核心方向等特征。

01 AR光波导：解决AR眼镜量产与成像的核心痛点

AR眼镜想要进入消费市场，光波导是绕不开的核心光学部件。市面上不少原型产品，很容易出现画面亮度偏低、重影、镜片太厚的问题，这些也是 AR 眼镜大规模量产路上很难解决的工程卡点。

歌尔光学围绕光波导材料、光栅耦合、杂散光抑制申请了一系列专利，专门解决消费产品量产阶段会碰到的光学缺陷。

以CN121899971A专利（“在审”状态）为例，名称为《光波导及头戴显示设备》，是歌尔光学公开的光波导发明专利。

这项专利重新设计波导基底和光栅耦合结构，优化图像光在波导内部的传输路径，减少光线传输过程里的损耗。方案还增加杂散光抑制结构，削弱多余光线造成的画面重影。在提升光学表现的同时，这套方案控制镜片厚度，满足AR眼镜轻量化的设计目标。

02 AR光机模组：攻克大视场成像的工程难题

光波导需要搭配对应的光机模组，才能把图像投射进波导镜片。小视场的AR方案只能简单展示文字信息，想要承载更丰富的混合现实内容，就需要更大的视场角。做大视场又会引出画面畸变、左右眼成像效果不一致等一系列麻烦。

以CN121634551A专利（“在审”状态）为例，名称为《一种AR光机显示模组以及AR智能眼镜》，申请人为歌尔光学。

这份专利提出双光路光波导AR光机架构。屏幕输出图像光之后，分光元件会把光束拆分成两路，两路光线分别经过成像镜头、转折元件，再送入两组独立的光波导器件。这套双光路结构，可以拓宽成像视场角，同时修正画面畸变，平衡左右眼的画面亮度，减少双目成像不一致带来的不适感。

光机模组是AR眼镜里精密程度很高的组件，集成了屏幕、镜头、分光器件、波导镜片等多个零件，装配精度要求很高。这份专利也考虑模组的装配结构，方便产线上组装。从这类专利能看出来，歌尔光学的研发不只停留在光学原理层面，同时兼顾模组量产装配，缩短原型机走向量产产品的周期。

03 AR衍射波导：支撑AR显示的微纳光学方案

衍射光波导是消费AR眼镜走向轻量化的核心路线。但衍射方案有个很直观的短板，画面亮度不均匀，镜片不同位置出光强度差异大，用户看向不同方位的时候，画面明暗会出现明显变化，影响观看体验。

以CN112099141A专利为例，专利名称为《衍射光波导、制造方法、提高出射光均匀性方法、设备》，申请人是歌尔光学科技有限公司。

这份专利针对衍射光波导的亮度不均问题，在衍射光栅表面增设折射率渐变膜。不需要改动光栅主体结构，就可以调整不同耦出区域的光线输出强度，提升整个视场内画面亮度的均匀程度。

衍射光栅属于微纳光学结构，纳米级的结构变化就会直接影响成像效果。想要把衍射光波导做成消费产品，不光要保证基础成像，画面均匀度也是用户很容易感知的指标。这份专利的设计思路，就是优化衍射波导的出光一致性，减少画面明暗落差，提升 AR 眼镜的观看体验。

衍射光波导的量产，依赖纳米压印这类微纳加工工艺。这份专利同时附带对应的制造思路，兼顾光学效果与量产良率。该专利和前面光波导、AR 光机模组专利相互配合，共同支撑消费级AR衍射光波导方案落地。

04 空间定位SLAM：XR设备交互的底层算法支撑

光学负责呈现画面，空间感知算法决定XR设备能不能识别真实环境，实现稳定的空间定位。定位漂移、环境识别突然失效，是VR、MR产品里非常影响体验的痛点。歌尔围绕头戴设备的空间感知、位姿解算布局多项专利，其中一项还拿到中国专利银奖。

以CN112380989A为例，名称为《一种头戴显示设备及其数据获取方法、装置和主机》，申请人歌尔股份，已经获得授权，属于国家级获奖专利。

这项专利面向VR、AR头显，设计多相机数据采集方案。头显上多颗摄像头采集现实环境图像，传输到主机完成环境重建与设备位姿解算，优化SLAM定位逻辑。这套方案可以降低用户快速转头、移动时出现的定位漂移，减少眩晕感，提升设备定位稳定性。

XR设备的定位效果，是软硬件共同作用的结果。硬件需要相机模组，软件依靠算法识别环境。歌尔股份作为整机主体，这类专利更多聚焦软硬件协同。专利方案适配头显硬件结构，在控制算力消耗的前提下，维持定位稳定，适配一体机、串流主机等不同形态XR设备。

05 XR声学：解决头显音频带来的振动干扰

XR头显的声学设计，不只是做好音质。扬声器发声时会产生振动，振动会传递到头戴壳体，带动光学模组轻微抖动，画面跟着晃动，直接影响观看体验。消费 XR 产品还需要控制声音漏音，保护用户隐私。

以CN116069078A为例，专利名称《一种VR/AR音频减振装置的控制方法、装置及其电子设备》，申请人歌尔股份，已授权，获得中国专利优秀奖。

该专利方案会实时采集扬声器产生的振动信号，通过算法算出反向补偿信号，抵消传递到头戴壳体的振动能量。这套方案减少声学振动带来的画面抖动，提升佩戴稳定性，同时配套优化近场声学模块，降低声音外泄。

XR声学本身就是歌尔的传统优势赛道。这份专利的研发思路，依旧从用户真实使用场景出发。用户佩戴头显玩游戏、看视频时，扬声器会持续发声，振动问题会一直存在。这份专利专门解决音频模块和光学模块之间的互相干扰，属于典型的整机集成类专利。

06 头戴整机散热结构：保证长时间使用稳定

VR、MR一体机长时间运行，主控芯片、显示光机都会持续发热，而热量堆积之后，设备会触发降频，画面帧率下滑，头显外壳温度升高，佩戴起来闷热不舒服。那么，散热设计就需要在重量、体积、散热能力之间找到平衡点。

以CN221448999U为例，名称一种散热结构及头戴显示设备，申请人歌尔科技有限公司，属于已授权的实用新型专利。

这套方案在头显外壳预留散热口，腔体内部安装带导流筒体的散热器，风扇放置在筒体形成的导流通道里面。通道内壁增加吸音结构，散热器的出风口对准外壳散热口，进风口布置在远离散热口的一侧。工作时风扇直接把腔体内部热空气从散热口排出，加速设备内外空气交换。同时导流通道搭配吸音结构，可以削弱风扇运转带来的噪声，解决传统头显散热效率偏低、风扇噪音干扰的问题。

XR整机是多项技术的集合体，光学、声学、算力、散热、结构设计之间会互相制约。不少光学方案参数好看，但发热、重量超标，没法做成面向消费者的成品。这类结构专利，解决硬件集成带来的各类矛盾，保障产品长时间稳定运行。

除了以上的方向，公开信息显示：微显示方面，歌尔虽不自建Micro-OLED/Micro-LED外延与晶圆制造，但光引擎设计、封装以及与波导的耦合模组为自研并已量产（0.2cc光引擎、崂山基地微显示模组产线）。

算力层面，歌尔不做通用大模型，但做异构架构与语音前端。其Rubis首发MCU+ISP+NPU三芯异构平台+自研多芯异构通讯架构，把视觉处理负载外移；自研ASR（自动语音识别）语音前处理方案，通过多麦克风阵列定向拾音+深度学习（DNN）降噪，在高噪音环境下实现近场识别准确率98%、远场97%，并支持低功耗芯片实时运行。

结语

从以上专利案例看，歌尔的布局是沿着硬件产品的完整研发链路展开的：从近眼光学（波导片、光机、耦出均匀性），到空间感知、声学、整机电热结构，再到交互、电源等配套环节，每一环都有对应的专利储备，共同支撑XR整机从研发走向量产。歌尔形成了一张以整机产品为导向、覆盖XR全链路的专利版图。

从以上专利看，歌尔的主攻方向是把光学方案从实验室推到产线。以上第1、2、3项专利构成了一个完整的光学链路闭环：波导片→光机→耦出均匀性。更关键的是落点：它们极少停留在“提出一种新结构”，而是反复落在污染、干涉、分界线、角度区间、装配精度上。

更新近的专利同样如此——通过对扩瞳光栅设“抑制区”抑制非成像区干涉、在光机与波导间加滤波部件滤除大角度杂散光、用沉积层填充过渡光栅间隙以消除外观分界线。这些词汇通常出现在产线和品控反馈中，而非论文里。

但歌尔并非只做“约束平衡”。器件层面的这些突破，出发点也是产品发展的实际需求：为了在轻量化的眼镜形态下承载更大的视场角，采用高折射率碳化硅材料，将全彩光波导的FOV提升到50°；为了给整机减重、支持全天候佩戴，将全彩Micro-LED光引擎做到0.2cc/0.5g，把MR Pancake光学模组的TTL压缩到12.5mm；为了支撑衍射光波导的规模化量产，2020年率先建成12英寸晶圆衍射光波导纳米压印量产线。围绕产品需求做深器件能力，在整机层面做好跨模块平衡，构成了歌尔的技术壁垒。

值得单独强调的是，其中有一些属于跨模块耦合类专利。 声学减振和散热结构解决的都不是单一模块的性能，而是模块间的相互干扰。这类专利的数量，直接对应整机集成能力。总之，歌尔光学近两年的公开专利几乎全部落在“工艺缺陷—结构补偿”范式上。

当然，专利数量不能直接等同于产品竞争力。专利代表技术储备，从专利到市场认可，中间还要经过大量工艺调试、可靠性测试。或许本文分析的歌尔专利矩阵并不全面，但这能够证明：歌尔已经在XR全链路硬件上积累了大量工程方案，逐渐铺开一张较为全面的战略地图。

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