TDK超构光学反射镜解锁智能眼镜更多可能

备受关注的“智能眼镜”有望成为未来取代智能手机的新一代信息设备。通过与AI联动，它有望提供目的地导航、实时翻译等功能，为我们的生活创造新的价值。然而，目前在街头仍然很少看到有人佩戴智能眼镜。TDK开发的“超构光学镜(Meta-Optic Mirror)”是一项利用纳米级微细结构自由操控光线的突破性技术。这种新型设备有望为智能眼镜带来新的发展可能。

文章要点

被寄予厚望的新一代设备——智能眼镜，一直面临着元件体积较大造成外观不自然、隐私风险及成本高昂等问题。

“超构光学(Meta-Optics)”是一种利用排列在平面上的纳米结构自由操控光线的技术。应用该技术的“超构光学镜”是一种厚度仅150nm、可嵌入眼镜镜片的超薄镜，能够再现曲面镜的功能。

超构光学镜可实现透过率达80%的清晰视野，并防止眼镜镜片上出现对面的人能够看到的彩虹纹。此外，其生产可采用半导体制造工艺，有望为规模化量产和成本优化创造条件。

超构光学技术有望推动光学镜和镜片的重大革新，不仅应用于智能眼镜，还可拓展至光电融合设备等领域，为社会创造更多应用价值。

智能眼镜在AI时代的作用

随着AI数据中心和机器人技术迅速发展，作为连接现实世界与数字世界的“物理AI”终端，智能眼镜备受关注。预计到2030年，市场规模将扩大至8,300万台，未来有望普及为取代智能手机的信息设备。

然而，目前配备显示屏的智能眼镜普及率仅约5%。其最大原因除了智能眼镜的成本之外，还在于外观“难以融入日常生活”。即使能够显示清晰图像、随时获取所需信息，功能再出色，如果作为日常佩戴物品外观显得不自然，也难以被广大消费者接受。

智能眼镜普及预测

预计未来智能眼镜市场将迅速扩大，到2030年全球出货量将达到8,300万台。(来源：富士奇美拉研究所《2025年XR相关光学元件市场最新趋势》)

让智能眼镜融入日常生活

目前，智能眼镜的主流成像方式是“波导(Waveguide)方式”。该方式将投影仪输出的光引入眼镜镜片内部的薄型导光层，使光线在内部反射，并在眼前显示影像。

但这种方式存在镜片表面出现明显的“彩虹纹(眼睛辉光)”、周围的人能够看到影像内容等隐私风险。此外，由于需要组合复杂的光学元件，制造难度大、成本高也是其缺点。

智能眼镜另一种备受关注的成像方式是“视网膜直接投影(DRP：Direct Retinal Projection)方式”这种方式将激光直接照射到眼睛深处的视网膜上形成影像。其优点是不受视力影响，能看到清晰影像，而且影像泄漏较少。然而，为了将光线准确反射至视网膜，需要使用具有一定厚度的“曲面镜”，导致零部件明显凸出，影响外观。

在智能眼镜开发中，人们一直希望兼顾先进的AR影像体验、适合日常自然佩戴的设计和轻量化，但以往的成像方式很难实现这一目标。

以往智能眼镜成像方式存在的问题

以往智能眼镜采用波导或曲面镜的影像显示方案，在外观设计及制造成本方面存在局限。

推动光学技术创新的“超构光学镜”

为突破传统光学技术的局限，TDK成功验证了采用“超构光学镜”的DRP显示屏。这是一项既不需要波导也不需要曲面镜的突破性技术，堪称“第三种方式”。

所谓“超构光学”，是指在平面上排列纳米级微细结构，自由控制光的反射、折射和聚焦等现象的技术。通过在透明基板表面按特定图案密集排列仅万分之一毫米、肉眼无法看到的微小结构，就能控制光线的传播方向。

传统光学元件通过玻璃或塑料的厚度和曲面来控制光线方向。而超构光学镜利用纳米结构实现“负反射角”，将光线引向不同于正常反射的方向。基于这一原理，TDK 开发出了可嵌入智能眼镜镜片、厚度仅150nm(纳米)的超薄镜，从而在薄而平坦的镜片上再现大体积曲面镜的功能。

超构光学镜的特点

超构光学镜通过纳米结构控制光的反射和折射，在薄型平面上再现大体积曲面镜的功能。由此可以让激光在平面镜上反射，并投射到眼球深处的视网膜上。

打造与普通眼镜无异的设计

随着超构光学镜问世，智能眼镜在外观、隐私和成本等方面的问题有望逐步得到解决。

这种纤薄的镜体具有80%的可见光透过率，可直接嵌入普通眼镜镜片，不会像曲面镜那样使零部件向前凸出，也不会产生波导方式存在的镜片表面彩虹纹问题。此外，结合直接投影至视网膜的DRP方式，还能有助于减少影像向外泄漏，让用户在电车上或街头也能放心使用。

此外，超构光学技术在成本方面也备受期待。它无需昂贵的波导显示屏，也不必组装复杂的光学元件，可以利用半导体制造所采用的加工技术(晶圆工艺)生产。由此简化模块结构，为未来量产和成本优化创造条件。

TDK取得重要技术进展

这一创新设备的开发，源于TDK多年积累的知识与技术的融合。TDK株式会社技术与知识产权本部应用产品开发中心的水野友人回顾了项目的开发历程：“2022年7月，公司内部为提高DRP智能眼镜的易用性，讨论了‘如何去除眼前的反射镜’，这成为开发的起点。在没有先例的情况下，我们从零开始研究可嵌入眼镜镜片的薄型镜。自23年起，我们还与QD Laser公司展开合作，在TDK集团公司SAE(香港)和Headway(美国)反复试制，推进开发，我们成功开发出了采用 TDK 薄膜工艺技术的自主超构光学元件。开发初期一直难以获得理想的影像，经历了艰难时期，但在公司内外的协助下终于克服了困难。今后，我们将继续加快研发进程，推动产品实现商业化。”

TDK目前正在推进搭载超构光学镜的智能眼镜的基础验证，计划于2026年在“CEATEC 2026”展出演示产品。虽然目前仅支持单色显示，但正在加快推进未来数年内实现全彩显示和量产的准备工作。

此外，超构光学技术的应用范围并不限于智能眼镜。在处理高速大容量光通信的AI数据中心，该技术有望应用于将电信号转换为光信号、实现高速低功耗通信的“光电融合设备”等，成为支撑新一代社会的重要基础。

超构光学镜不仅能使元件小型化、薄型化，更是一项推动传统光学创新的技术。智能眼镜能够让人们在观看真实场景的同时获取各种数字信息，成为连接我们生活与AI的接口。TDK将以自身技术助力实现人与信息和谐共存的美好社会。

总结

智能眼镜作为新一代信息终端备受期待，但外观不自然、隐私风险和成本等问题一直阻碍其普及。TDK开发的“超构光学镜”利用排列在平面上的纳米结构控制光线方向，以轻薄透明的镜片实现曲面镜的功能。这项新技术兼顾时尚设计与良好视野，在智能眼镜和未来光电融合设备等领域具有广阔应用前景，有望支撑未来社会发展。