同じ会社の 2 つのメガネが異なるのはなぜですか?1 つはフルカラーを示し、もう 1 つは緑色のみを保持します。

Thunderbird X3 Pro と新しくリリースされた iO を並べて置くと、一連の興味深い数字が浮かび上がります。

X3 Pro はフルカラーの双眼ディスプレイを備えています。発売価格は8,999元、重さは76グラム。 iO は単色の緑色のディスプレイを使用します。価格は2,349元で、重さは34グラムです。

1 つのデバイスは本格的な空間コンピューティング システムに近く、もう 1 つは標準的な眼鏡に似ています。これらは同じ会社から生まれたものですが、同じ発展の道をたどったわけではありません。

最も明白な結論は、フルカラー技術は単に高価で重すぎるため、当面はグリーンのみのアプローチが必要であるということかもしれません。

ただし、これは話の半分にすぎません。価格と重量はデバイスの総コストと質量（プロセッサー、カメラ、スピーカー、ストレージ、空間追跡機能も含む要素）を反映しているため、これらの数値をディスプレイの色だけに起因させることはできません。

これら 2 つのメガネの違いを真に理解するには、光学系のより詳細な内訳を確認する必要があります。

まず、総勘定元帳を補助元帳から分離します。

まず全体的なデバイスの仕様を見てみましょう。

X3 Pro は、Snapdragon AR1 チップ、4 GB の RAM、32 GB のストレージ、メイン カメラ、空間カメラ、スピーカーを備えています。マップ ナビゲーションとアプリケーション インターフェイスもサポートしています。 iO モデルの製品定義は、より焦点が絞られています。カメラやスピーカーが搭載されておらず、代わりに字幕、テレプロンプト、翻訳、通知、情報表示が優先されています。

したがって、76g デバイスと 34g デバイスの 42 グラムの違いは、フルカラー機能の追加によるものだと単純に考えることはできません。同様に、8,999 元と 2,349 元の価格差は、単なる色のアップグレードをはるかに超えています。

光学系を調べると、色を追加するための実際のコストが明らかになります。

RayNeo は、X3 Pro の「Firefly」フルカラー光学エンジンの体積が 0.36 cc であるのに対し、iO の「Firefly Nano」モノクロ グリーン光学エンジンの体積は 0.085 cc であると発表しました。

0.36 を 0.085 で割ると、比率は約 4.2 になります。

2 つの光学エンジンのリリース タイミング、パッケージングの制約、パフォーマンス目標が異なることを考えると、これは厳密な「同一条件」の比較にはなりませんが、同じ会社から公開されている仕様はその違いの大きさを示しています。モノクロ グリーンを選択することで得られる主な「マージン」は、光学エンジン自体の体積にあります。

いろんな色の中で、なぜ緑なのでしょうか？

1 つの色だけを保持する場合、なぜ赤も青も選ばないのでしょうか?

ここでは、デバイスの効率と知覚される明るさという 2 つの異なる要素を考慮する必要があります。これらを混同しないでください。

青色 MicroLED のデバイス効率は、緑色のものよりも本質的に低いわけではありません。ウーら。彼らは、品質の異なる 1 枚の青色ウェハと 2 枚の緑色ウェハを使用して、直径 3 ～ 150 μm の範囲の円形メサ構造を作製しました。直径が 5 μm を超える場合、青色のサンプルは緑色のサンプル 1 よりも高い絶対フォトルミネッセンス (PL) 効率を示しました。緑色のサンプル 1 が青色のサンプルを上回ったのは 3 μm スケールでのみでした。一方、緑色のサンプル 2 は、テストしたすべてのサイズにおいて青色のサンプルよりも低い効率を示しました。

緑色のスペクトル内であっても、効率曲線は大きく異なる可能性があります。微細化後の効率ランキングは、ウェーハの固有効率と表面再結合の間の相互作用に依存します。発光色のみに基づいて結論を導くことはできません。

人間の目の要因も考慮してみましょう。 CIE 明所視視感効率関数は 555 nm 付近でピークになります。これは、他の条件が一定のままである理論的な比較では、この波長に近い光がより効果的に知覚される視覚的な明るさに変換されることを意味します。

緑色光は、人間の明所視にとって高感度の領域内に直接当てはまります。字幕、矢印、簡単な通知などの要素を表示する場合、単色の緑色の設定を使用すると、読みやすさと光出力の使用率の間でより効率的なバランスが得られます。

赤色光は、さらなる実際的な制約に直面しています。 AlGaInP 赤色 MicroLED が小型化されるにつれて、効率に対する側壁の非発光再結合の影響が増大します。研究論文では、赤色 LED と青色 / 緑色 LED の効率の差が重要な課題として頻繁に挙げられています。

これは、緑色 MicroLED が最高のデバイスレベルの効率を持っていることを必ずしも意味するものではありません。実際のシステムのパフォーマンスは、発光チップの効率、光学エンジンの光取り込み、導波路の回折効率、人間の目の反応などの要因の組み合わせによって決まります。さらに、iO デバイスの特定の発光波長は開示されていないため、実際の製品仕様を 555 nm のピーク値に単純に置き換えることはできません。

したがって、より正確な評価は次のようになります。単色アプローチでは 2 つの追加の光チャネルの必要性がなくなり、緑を選択すると出力が人間の目のピーク感度に合わせられます。これは、チップ テクノロジー、光学系、人間の生理機能を含むシステム レベルの方程式であり、どのチップ タイプが最も高い外部量子効率 (EQE) を誇るかを単純に比較するだけではありません。

光学機械レイアウト: 2 つの追加光路と 1 つの色結合ステージを備えたフルカラー構成。

X3 Pro のフルカラー光学エンジンは、赤、緑、青の MicroLED チャネルを利用し、色合成プリズムを介して 3 つの画像を 1 つの光軸に重ね合わせます。

対照的に、単色緑色システムは単一の光路のみを処理します。

それは単に 2 つのマイクロディスプレイ パネルを排除するだけの問題ではありません。フルカラー システムでは、色を組み合わせるプリズム、3 つの光軸の位置合わせ、色間のホワイト バランス、および温度変動全体での色の一貫性にも取り組む必要があります。双眼システムにスケールアップする場合、これらのコンポーネントとキャリブレーションの要件を左目と右目の両方で再現する必要があります。

したがって、フルカラー光学エンジンを小型化するには、表示画面自体のサイズを超えて検討する必要があります。スクリーンの裏側にある投影レンズ、プリズム、構造コンポーネント、および組み立て公差はすべて、テンプル アーム内の貴重なスペースを消費します。

これは、0.36 cc フルカラー光学エンジンがすでに著しくコンパクトであるにもかかわらず、iO が依然として 0.085 cc モノクロ グリーン「Nano」エンジンを開発している理由を説明しています。

標準的なアイウェアに似せることを目指した製品では、テンプルアーム内に節約されたあらゆる体積を、バッテリー、構造的完全性、重量バランス、美観に再配分することができます。

Waveguide Ledger: 1 つの色が欠けているということは、制約セット全体が欠けていることを意味します。

光学エンジンが画像を生成した後、導波路はその画像をユーザーの目に届ける必要があります。

回折導波路は、マイクロ・ナノ格子に依存して光の伝播方向を変更します。波長は回折格子方程式の直接的な要素であるため、赤、緑、青の光は、同じ回折格子に遭遇した場合、伝播角度や回折効率の点で自然には一致しません。

フルカラー表示を実現するには、一般的に 2 つのアプローチがあります。従来の方法では、異なる導波路層を異なる色に割り当てますが、これには厚さとアセンブリの複雑さの増加が伴います。別の方法は、複数の格子周期を単一の導波路に多重化することです。これにより製品の薄型化が可能になりますが、設計上の負担が色の均一性、クロストーク、ゴースト、効率、製造公差などの要素に移ることになります。

X3 Pro は、単層エッチングされた回折導波路内にフルカラー ディスプレイを実装することに成功し、フルカラー機能には 3 つの別々のレンズを重ねる必要がないことが実証されました。

シングルグリーン構成の価値は、単にガラス層を排除するだけではありません。これにより、波長間のマッチングという設計上の課題が解消され、エンジニアリング チームはアイボックス、輝度均一性、光透過、光漏れ、美観に最適化の取り組みを集中できるようになります。

ただし、単一の緑色の構成は、導波路の設計が単純になることを意味するものではありません。 iO から公開されている情報では、3 つの光学コンポーネントが 1 つの分解図に示されており、ユーザーの処方レンズと 1:1 で薄く軽量にフィットすることも記載されています。その後の公式フィッティング指示では、iO の屈折素子がディスプレイ光学系と直接統合されていることをさらに明確にしています。

したがって、ここで言及されている「3 つの層」は、3 つの独立した導波路ではなく、レンズのアセンブリとして解釈されるべきです。公開資料には各層の材質と機能が記載されていないため、どれが保護レンズとして機能し、どれが処方レンズとして機能するかは不明のままです。

単一緑色導波路では、アイボックス、輝度均一性、光透過、光漏れ、虹アーチファクトなどの問題に対処する必要があります。ただし、これらの課題は導波路自体に固有のものであり、3 層構造に起因するものではありません。

単一グリーン構成ですべての課題が解消されるわけではありません。むしろ、最もコストのかかる単一の変数を削除します。

棚の色はまずタスクによって決まります。

光学エンジンと導波路のトレードオフが完全に計算されたら、製品の定義を再検討すると、明確で論理的な進歩が明らかになります。

X3 Pro は、カラー マップ、アプリ インターフェイス、写真、空間コンテンツを表示する必要があります。色自体が情報を伝えます。これを削除すると、製品の機能が大幅に損なわれる可能性があります。

一方、iO は主に字幕、テレプロンプターのテキスト、翻訳、スケジュール、簡単な通知を表示します。これらには、一目ですぐに読めるコンテンツが必要です。色によって付加される限界価値は、重量、光透過率、バッテリー寿命、価格などの要素よりもはるかに低いです。

したがって、エンジニアは単にグリーンを決定し、それに適合する機能を急いで見つけたわけではありません。

このプロセスは逆に機能しました。製品は高周波、低密度の情報のみを処理するように定義されており、「モノクロ グリーン」が論理的な選択となりました。

まさにこの点にこの 2 つのメガネの価値があります。同社は、考えられるすべてのシナリオを 1 つのデバイスでカバーすることを強制するのではなく、空間コンピューティングと日常情報の表示を 2 つの異なる製品に分割しました。

いつになったら34グラムくらいに戻るのでしょうか？

光学的な観点からはフルカラー技術の可能性も否定できません。

2025 年、チェン (ウェストレイク大学およびその他の機関) 率いるチームは、 eLightに発表しました。 単層フルカラーの炭化ケイ素回折導波路のプロトタイプを詳しく説明した論文を公式レポートでは、一体型ユニットの視野角 30.82°、厚さ 0.75 mm、重量 3.795 g を挙げ、虹アーチファクトのないフルカラー画像処理を実証しました。

これらの結果は、非常に薄いフルカラー導波路の製造が可能であることを証明しています。この論文では、4 インチのウェハレベルの処理と補正フレネル要素の統合が実証されていますが、家庭用電化製品の大量生産に不可欠な指標であるバッチ歩留まり、エンドツーエンドのコスト、デバイスレベルの信頼性に関するデータは開示されていませんでした。このアプローチは実行可能ですが、これは 34 グラムのフルカラー製品がまだ市場に投入できることを意味するものではありません。

開発のもう 1 つの道は光学エンジン内にあります。フルカラー MicroLED テクノロジーが 3 つのパネルとプリズムのセットアップから真に成熟したモノリシック RGB 設計に進化できれば、3 つのカラー チャネルの組み合わせに伴う構造的な負担が軽減されます。

したがって、いつ緑色が軽量スマート グラスのデフォルトの選択肢でなくなるかを判断するには、次の 3 つの要素を監視する必要があります。

1. 同じ開口サイズを維持しながら、フルカラー光学エンジンの体積と消費電力が単一グリーン エンジンのそれに近づくことができるかどうか。

2. 単層フルカラー導波路が満足のいく効率、均一性、アイボックスサイズ、歩留まり率、および費用対効果を同時に実現できるかどうか。

3. メガネ上のアプリケーションが実際に色を必要とするかどうか、そしてユーザーが色に伴う消費電力と重量のトレードオフを受け入れるかどうか。

3 つの条件をすべて満たす必要があります。

最初に戻ります。X3 Pro は、空間コンピューティング システムをデバイスに可能な限り完全に詰め込むことを目指していますが、iO は、通常のメガネにできるだけ似た外観を保ちながら、ディスプレイ機能を維持しようとしています。前者はフルカラーを選択し、後者は緑色を選択しました。どちらの決定も、それぞれの製品定義に基づいて行われます。

本当の問題は、色が技術的に実現可能かどうかということではありませんでした。

むしろ問題は、色が組み込まれた後でもデバイスが眼鏡のように感じられるかどうかです。

出典: AR インサイト