微软全新专利，智能眼镜搭载低功耗面部、皮肤形变感知方案

2026年07月26日科技区角报道，未来数月乃至数年，智能眼镜将迎来市场爆发，科技区角将持续追踪苹果、谷歌、三星以及众多国产智能眼镜代表厂商的相关专利布局，而这些专利布局有可能将定义行业未来相关功能趋势，十分值得关注。

早在6月初，微软就推出了自己的「Project Solara」，打造面向AI智能体优先设备的全新平台及更多技术方案，其中就包含智能眼镜相关规划。

本周，微软一项全新专利对外公布，聚焦其下一代智能眼镜的其中一项核心技术，根据文件披露，微软正在研发一套低功耗传感系统，能够让智能眼镜、头戴显示设备识别佩戴状态，并通过检测设备与佩戴者皮肤之间极其微弱的电学变化，追踪细微面部动作。

这份专利申请介绍，在镜架、镜片与镜腿周边布设电极，在人脸附近产生射频电场，人体皮肤实际上与这些电极共同构成电容器，当佩戴者皮肤靠近或远离镜架时，电容数值发生变化，进而改变设备内部振荡器的工作频率，微软这套系统将频率变化转换为电压信号，控制器依靠这些信号判断设备是否被佩戴、皮肤位移以及面部活动状态。

将人体面部变为传感器组成部分

这项发明主要面向眼镜形态的头戴显示设备，导电天线或电极可以嵌入镜腿、镜框以及透明显示区域，可采用氧化铟锡、金属网格、纳米线等材料实现。

智能眼镜未佩戴时，电路仅检测到基准电容值，当佩戴上头部后，会产生幅度更大的电学信号变化，设备由此判定已进入使用状态，随后系统重置基准值，开始监测由皮肤与面部肌肉运动带来的小幅电容波动，微软举例说明，镜腿附近的电极可以捕捉人说话时下颌运动带来的局部皮肤形变，布置在镜片周边、鼻梁、上镜框的其他电极，则能够识别脸颊、眉毛、额头以及鼻部动作，采集到的数据能够帮助头戴设备识别面部表情、嘴部与下颌运动，或是预设操控手势，多个电极采集的数据可以汇总为特征向量，与存储的运动样本进行比对，微软还提出，可以借助机器学习分类算法，通过多路传感器信号识别特定表情与手势。

频率变化转化为可测量电压

这项技术的创新核心并不仅仅是电容式皮肤传感方案，微软设计了一套专属电路架构，旨在捕捉极其微小的电容波动，同时规避传统方案中高压供电、元器件体积庞大、功耗偏高的弊端，振荡器以初始频率驱动外部电极，佩戴者皮肤构成专利中所称 “检测电容” 的另一侧极板，通过皮肤的运动变化从而改变电容大小，使得振荡器频率偏离基准值。

信号随后依次经过电压跟随器、微分器以及包络检波器，多级电路协同工作，将振荡器频率波动转化为更易于采集的电压信号，控制器对电压采样，反向推算对应的电容变化量，进而估算皮肤运动情况，电压则跟随器起到隔离作用，避免后端电路测量信号时对振荡器造成明显干扰，微分器将振荡波形转换成脉冲信号，脉冲幅值反映频率大小，包络检波器输出相对平稳的电压信号，可以使用性能要求更低的模数转换器完成读取。

而该设计的另一大亮点就是能将一部分传感运算压力从成本高昂的高速数字处理单元剥离，微软表示，这套方案所需元器件更少，可选用低频数模转换器，有望同时降低硬件成本与功耗。

实现飞法级电容变化检测

专利文件显示，仅数百fF的电容变化，就可以让振荡器频率偏移数千赫兹，其中一组实施方案里，振荡器基准频率设定在7至8千赫兹，皮肤靠近或远离电极都会产生可检测的频率偏移，微软提供的仿真数据表明，低至1fF的电容波动，即可产生大约4至12mV电压差，整套系统供电电压仅需6V左右，而传统同类方案往往需要超过10V电压，还必须搭配升压转换电路。

专利还介绍了工作电压低至1.2–3.3V的硬件配置，该电压区间更加适配电池供电的可穿戴设备，尤其适合待机模式，头戴设备仅需判断自身是否处于佩戴状态，以往基于谐振原理的传感方案，往往需要高压半导体工艺、两套电压转换器、体积较大的电感以及双向放大器，微软这套低压方案能够采用成熟通用的CMOS电路实现，缩小电路板占用空间，拥有更好兼容性，可以搭配嵌入式处理器与可穿戴芯片使用。

面部追踪在AR/VR场景中意义重大，能够让数字虚拟形象表情更加生动，实现免手动操控，帮助软件理解用户与内容的交互方式，但基于摄像头的追踪方案会增加设备重量、产生发热、带来巨大算力消耗，同时存在隐私隐患，微软这项技术可以作为摄像头方案的补充，针对部分功能场景，还能减少对摄像头的依赖，像上文提到的嵌入镜框的射频电极无需拍摄人脸图像即可完成传感监测，同时它能够捕捉内置摄像头难以覆盖的区域，例如镜腿周边皮肤或是被头戴设备局部遮挡的面部区域。

同时，系统还支持超低功耗佩戴检测，头戴设备可以长期处于省电模式，只有当传感器捕捉到皮肤电学特征信号、确认设备已佩戴至头部，才启动显示屏、眼动追踪等高功耗模块。

当然，专利公开不代表微软一定会推出对应的头戴设备或智能眼镜产品。这项技术的核心价值，还是在如何解决目前行业内对于穿戴设备极致轻量化设计的难题，微软通过上述专利技术，将致力于实现面部传感模组小型化、低成本、低功耗的目标，对于想要打造能够长时间舒适佩戴、面向日常消费市场的高端头戴显示设备，上述特性都必不可少。