电子行业深度：检测维度与精度大幅提升，XR检测设备腾飞在即

XR是消费电子行业正在快速增长的重要创新方向，光学显示系统、交互传感系统是核心的产品升级方向，且升级持续性强。XR具备巨大的成长潜力、行业发展进入良性循环，出货量有望高速增长。主要升级方向中，光学显示以及传感系统是核心升级方向。从价值量看，Quest Pro中屏幕/摄像头/光学合计BOM成本占比约40%、HoloLens中合计占比57%。从创新方向上，显示和光学沿着沉浸感/成像质量/体积及重量/成本四个维度前进，不同显示和光学的搭配带来更多的整机方案； 多维交互的增加对摄像头需求大增，Quest Pro摄像头数量高达16颗，并且品类众多。从升级持续性上看，目前的XR设备的显示效果依然不够理想，Quest Pro的PPD仅为22，相比60 PPD的视网膜级别差距巨大，此外亮度等其它指标升级空间也较大。我们认为，光学/显示/传感等方向是XR长期追求的持续创新升级方向。 持续创新升级期间，XR光学检测设备需求预计接近XR产能增长，而非产能二阶导。XR光学检测设备通过模拟并量化人眼对颜色和亮度的感知来进行显示特征的检验。光学系统、显示系统、摄像头为主的传感系统都需要XR光学检测设备。XR测试设备的更新换代频率取决于客户具体产品的性能和技术更新换代的频率。由于光学显示方案未来长时间预计都是密集创新期，我们认为每一代终端XR产品的光学测试设备之间复用性较差，需要新设备。因此我们认为XR光学检测设备需求增长预计较长时间更加接近XR产能增长率，而非XR设备产能二阶导。 全新的挑战，检测维度、精度大幅提升预计提升XR检测设备价值量。沉浸式的显示需求带来空间图形、角度视场、近眼位置和定位追踪等多种测试需求。由于多样化的视场角/屏幕曲率/双眼一致性/对焦难/消费者个体差异/人体自由活动多样性等原因，XR设备对检测内容/精密驱控技术/设备灵活性/算法提出了很高的要求。如杰普特为多个北美大客户开发的VR镜片/模组/整机光学性能检测设备，其检测内容包括成像畸变、瞳孔游移、镜片焦距、成像清晰度、对比度、鬼影等，同时内部集成多种高精度量测和校准仪器以适应用户不同使用条件下的检测需求。检测精度上，以Quest Pro为例，2.48英寸的Fast LCD屏幕集成1890*1920的像素密度，单个像素物理尺寸极小。而在光学系统放大后用户显示缺陷容忍度低，因此在检测分辨率和可检测最小屏幕缺陷尺寸上要求极高。以上检测要求对设备的精准性和效率的平衡提出了极高的要求，单位产能的XR产线的光学检测设备价值量极高。 投资建议：受益于XR出货的增长和光学显示方案的持续创新，XR光学检测设备需求有望长时间维持高增长。建议关注：智立方、华兴源创、杰普特。 风险提示：宏观经济波动风险、客户出货不及预期、消费电子客户创新不及预期 1.XR：消费电子行业快速增长的重要创新聚焦区 成长的潜力：XR是消费电子重要创新方向。消费电子产品具有消费品和科技双重属性，行业容量大、弹性高，技术创新驱动产业进步。当前，智能手机创新正在走向天花板，换机周期拉长，手机链高增长红利已经接近尾声。从消费电子产品本质角度思考，计算力和交互维度的提升是产品创新升级的基础支撑和发展脉络，产品成本下降、受众面推广、内容生态繁荣是产业走向爆发的边际必要条件。随着芯片算力提升、5G网普及，消费电子产品创新周期正在走向万物互联，VR/AR在B端和C端市场的应用场景均十分广阔，是下一阶段确定性较高的创新方向。 图1：XR在C端市场主要应用场景 成熟的契机：出货量跨过1000万台生态繁荣门槛，行业进入“硬件+内容”良性循环上升通道。经过多年的技术积累和产品迭代，目前VR头显硬件已经能够满足应用基本要求。2020年9月，Oculus Quest2发布，体验感升级、价格亲民、Oculus内容生态共同把该款头显推向爆款。根据IDC数据，2021年全球AR/VR头显出货量达1123万台，其中VR头显出货量达1095万台，迈过了1000万台的行业重要拐点，这意味着VR中小开发者有机会实现盈利，行业进入“硬件迭代升级-内容生态繁荣-用户数量渗透率持续增加”的良性循环上升通道。 图2：VR行业发展进入良性循环上升通道 XR设备出货量快速增长。我们认为2023年XR行业巨头入局，整体出货量将摆脱2020-2022年以Meta为主的市场格局造成的随主力产品生命周期的出货量年度波动，叠加全球消费电子行业筑底回升，XR行业2023年开始有望进入百花齐放的快速增长期。根据Wellsenn数据，2026年全球VR出货量有望达到6500万台，2022-2026年CAGR高达60%；2025年全球AR出货量有望达到300万台，2022-2025年CAGR高达93%。 图3：全球VR年度出货量（万台） 图4：全球AR年度出货量（万台） 2.XR光机技术路线多样，预计长时间处于密集创新期 2.1.显示、光学与摄像头：打造XR沉浸感和交互的价值核心 显示、光学和摄像头是XR头显的核心价值环节。光学与显示共同组成VR光机模组，是打造VR沉浸感和佩戴舒适性的关键。摄像头作为VR感知外界的主要方式，数量和种类也大幅提升。根据Wellsenn数据，屏幕/摄像头/光学分别占QuestPro硬件成本的17%/15%/8%，合计占比约40%。根据莫尼塔数据，HoloLens1000美元版本中，光学/摄像头与传感器成本分别为470/100美元，成本占比分别为47%/10%。 图5：VR硬件成本拆分（QuestPro） 图6：AR硬件成本拆分（MicrosoftHoloLens） 2.2.光学与显示：高速前进的技术快车，多种搭配满足不同目标群体 显示与光学系统不断进行技术迭代，未来将沿着成像质量、沉浸感、舒适性和成本四方面持续优化。显示与光学是XR头显主要创新升级，对于设备能否满足各种应用场景具有关键影响。VR作为目前XR中的出货主力，长期以来，VR光学基于屏幕与光学元件的配套升级，不断在权衡取舍中实现更大的视场角，更佳成像质量，更小体积，并伴随着工艺成熟和良率提升，推动成本端下降。我们认为未来XR光学与显示系统还将是XR的核心升级点，在技术方案持续创新，在参数上持续升级。 图7：XR光学系统核心追求 XR光学和显示方案选择根据终端产品的目标场景和客户差异较大，未来将是持续的创新期，光学和显示方案彼此组合光机方案百花齐放。XR光学与显示各自有多种方案，彼此组合带来光机系统的多样性。以VR光学为例，VR光学方案是实现VR硬件轻薄化的重要助力，目前技术路径沿着传统透镜-菲涅尔透镜-折叠光路方向升级。折叠光路（Pancake）基于当前的技术的下一步发展方向，包括可变焦，单片式等。此外，液晶偏振全息方案、追求超大视场角的异构微透镜阵列光学、多叠折返式自由曲面光学等未来都有望成为产业追逐的潜力赛道。VR显示方案也有Fast-LCD、MiniLED、硅基OELD、MicroLED等多种方案。AR光学与显示目前也有多种方案，未来也存在着诸多发展方向。我们认为未来长时间都将处于多种光机方案百花齐放的技术创新期。 图8：VR光学方案分类 图9：目前主要VR光学方案对比 图10：现有VR显示方案总结 2.3.多维交互增加摄像头需求量 XR与物理世界交互需求带来摄像头数量和多品类需求，QuestPro单机摄像头数量高达16颗。XR和物理世界交互需求较传统的消费电子明显增加，摄像头作为XR的“眼睛”数量和种类明显增加。以QuestPro为例，其支持头部空间定位、手柄6DOF自追踪空间定位，支持眼动追踪、面部追踪、视频透视等。 多样性交互的背后是追踪定位摄像头、深度识别摄像头、透视VST摄像头、面部/眼动追踪摄像头等，头显和手柄合计配置16个摄像头。 表1：VR空间交互所需摄像头数量及价值量（QuestPro） 3.XR光学检测设备充分受益光学显示持续升级 3.1.原理：模拟人眼的视觉感知，量化亮度和颜色坐标 XR光学检测需要模拟人眼并量化人眼对亮度和颜色的感知。XR光学检测通过模拟人眼的锥光仪系统的近似大小、位置和视场角的特征，从而模拟人眼的视觉感知。检测设备基于在实际空间采集到的虚像的光学信息，利用视觉算法对拍摄出的XR产品显示效果的图形进行分析，来检验包括亮度、色度及其均匀性、图像对比度、FOV等一系列显示特征。XR光学系统、显示系统、摄像头为主的传感系统都需要XR光学检测设备。 图11：VR成像检测示意图 3.2.检测设备需求增长预计接近XR产能增长 密集创新期预计自动化设备以全新设备为主。XR测试设备的更新换代频率取决于客户具体产品的性能和技术更新换代的频率。由于光学显示方案未来长时间预计都是密集创新期，各类显示和光学技术方案、关键尺寸大小、参数指标变化都会很大。参考主营产品为光学测试设备的智立方招股书，客户产品性能和各项指标需求发生重大变化时，需要根据客户需求提供新制设备以满足需求。我们认为每一代终端XR产品的光学测试设备之间复用性较差，需要新制自动化测试设备。 表2：消费电子自动化设备更新频率取决于客户产品指标变化场景 XR光学检测设备需求增长预计较长时间更加接近XR产能增长率，而非XR产能二阶导。我们认为由于每一代设备之间复用性较差，因此未来长时间内XR检测设备都会以全新设备为主。因此，以XR换代周期统计的XR检测的需求增长在较长时间内都会与XR出货量成比例，而非XR产能的增长。 3.3.相比传统消费电子检测设备，XR检测设备检测项目大量增加 沉浸式的显示需求带来空间图形、角度视场、近眼位置和定位追踪等多种测试需求。XR相比手机等消费电子，除了在亮度颜色要求上进一步提升外，还引入了空间图像、角度视场、近眼位置等检测内容，此外曲面屏幕带来曲面成像畸变，眼动追踪等交互需求带来各类识别和定位用模组测试需求。 图12：XR显示器特点 多样的视场角对坐标标定和算法提出全新的要求。AR和VR对FOV的要求差异较大，为了更好的沉浸感，VR的FOV值明显大于AR。同时，VR内部不同设备由于应用场景和技术水平的差异，FOV值也不尽相同。检测设备需要复制出出瞳位置的人眼FOV以及空间坐标的转化，多样的FOV值对于检测设备的空间坐标标定和算法都提出了多样化的需求，对设备厂商的研发和协作能力提出了较高的要求。同时对更大视场角的追求也产生了更加严重的图形畸变，需要根据具体设备型号选择合适的反畸变方案进行检测，进而对光机显示方案做出相应的调整和优化。 图13：VR和AR FOV差异较大 图14：VR中不同设备FOV也不同 图15：VR光学畸变类型 双眼一致性和对焦难度大增加检测难度。在现实世界中，我们每一只眼睛有着非常不同的视角，大脑将两者结合起来，形成一个3D立体图像，是我们大脑处理深度线索的一种，这就是立体视觉。在XR显示中，图像也应该视差正确的显示在双眼中，以防导致知觉错误，尤其是曲线透视/相对标度等单眼深度视觉线索较少的情况下。XR检测设备需要对比双眼之间显示一致性，对同一头戴设备中的两个显示区域同时测试对比分析。 同时，同一个XR虚像，可能存在着多个不同的焦点；同一个XR产品，焦距可能在较宽的范围内动态变化，XR设备需要焦点正确的采集图像信息，为后续的分析提供精准的数据。 图16：XR检测设备需要对比双眼感知图像的一致性 图17：XR液态镜头焦距动态变化示例 人体运动的多样性以及消费者个体形体差异要求测试设备具有良好的灵活性和精密驱控技术。真实XR用户的自由活动会带来图像感知的差异，检测设备需要在模拟运动下进行屏幕检测，如Optofidelity开发的XR专用测试设备就包含一个人造头骨，其内含2个摄像头用于模仿人眼对头显进行检测。其框架可以模仿前后、上下、左右、点头、滚动和偏航（侧身转动）的真实用户自由运动，检测不同情况下的光机系统工作情况。 以眼球运动追踪为例，根据智立方招股书披露，在研的眼动追踪测试系统通过摄像头等追踪终端获取眼球的位置及其进行的运动。XR设备使用者具有的尺寸和轮廓等生物形