Waarom verschillen twee brillen van hetzelfde bedrijf: de ene is volledig in kleur, terwijl de andere alleen groen bevat?

Plaats de Thunderbird X3 Pro zij aan zij met de onlangs uitgebrachte iO en er komt een reeks intrigerende figuren naar voren.

De X3 Pro is voorzien van een binoculair kleurendisplay; het werd gelanceerd tegen een startprijs van 8.999 yuan en weegt 76 gram. De iO maakt gebruik van een monochromatisch groen display; het debuteerde op 2.349 yuan en weegt 34 ​​gram.

Het ene apparaat leunt dichter aan bij een volwaardig ruimtelijk computersysteem, terwijl het andere lijkt op een standaardbril. Hoewel ze afkomstig zijn uit hetzelfde bedrijf, hebben ze niet hetzelfde ontwikkelingstraject gevolgd.

De meest voor de hand liggende conclusie zou kunnen zijn dat full-color technologie eenvoudigweg te duur en te zwaar is, waardoor voorlopig een uitsluitend groene aanpak noodzakelijk is.

Dat is echter slechts de helft van het verhaal. Prijs en gewicht weerspiegelen de totale kosten en massa van het apparaat – factoren die ook de processor, camera's, luidsprekers, opslag en ruimtelijke trackingmogelijkheden omvatten – dus deze cijfers kunnen niet uitsluitend aan de schermkleur worden toegeschreven.

Om het onderscheid tussen deze twee brillen echt te begrijpen, moet je naar een gedetailleerder overzicht van de optica kijken.

Scheid eerst het grootboek van de subgrootboeken.

Laten we eerst eens kijken naar de algemene apparaatspecificaties.

De X3 Pro is voorzien van de Snapdragon AR1-chip, 4 GB RAM en 32 GB opslag, een hoofdcamera, een ruimtelijke camera en luidsprekers; het ondersteunt ook kaartnavigatie en applicatie-interfaces. De productdefinitie voor het iO-model is aanzienlijk gerichter: het mist camera's en luidsprekers, maar geeft in plaats daarvan prioriteit aan ondertitels, teleprompting, vertalingen, meldingen en informatieweergaven.

Daarom kan het verschil van 42 gram tussen de 76g- en 34g-apparaten niet simplistisch worden toegeschreven aan de toevoeging van full-colour-mogelijkheden. Op dezelfde manier vertegenwoordigt het prijsverschil – 8.999 yuan versus 2.349 yuan – veel meer dan alleen een kleurupgrade.

Wanneer we de optica onderzoeken, worden de werkelijke kosten van het toevoegen van kleur duidelijk.

RayNeo heeft aangekondigd dat het volume van de 'Firefly' full-color optische engine van de X3 Pro 0,36 cc bedraagt, terwijl de 'Firefly Nano' monochrome groene optische engine van de iO 0,085 cc meet.

Het delen van 0,36 door 0,085 levert een verhouding op van ongeveer 4,2.

Hoewel dit geen strikte 'appels-met-appels'-vergelijking is (gezien het feit dat de twee optische engine verschillen qua releasetiming, verpakkingsbeperkingen en prestatiedoelstellingen), illustreren de publiekelijk vrijgegeven specificaties van hetzelfde bedrijf wel de omvang van het verschil: de primaire 'marge' die wordt behaald door te kiezen voor zwart-wit groen zit in het volume van de optische engine zelf.

Waarom groen, van alle kleuren?

Als er maar één kleur behouden moet blijven, waarom dan niet voor rood of blauw kiezen?

Hierbij moeten twee verschillende factoren in aanmerking worden genomen: de efficiëntie van het apparaat en de waargenomen helderheid; deze mogen niet worden samengevoegd.

De apparaatefficiëntie van blauwe MicroLED's is niet inherent lager dan die van groene. Woo et al. vervaardigde cirkelvormige mesastructuren met een diameter van 3 tot 150 μm met behulp van één blauwe wafel en twee groene wafels van verschillende kwaliteit. Voor diameters groter dan 5 μm vertoonde het blauwe monster een hogere absolute fotoluminescentie (PL) -efficiëntie dan groen monster 1. Pas op de schaal van 3 μm overtrof groen monster 1 het blauwe monster. Groen monster 2 vertoonde ondertussen een lagere efficiëntie dan het blauwe monster over alle geteste maten.

Zelfs binnen het groene spectrum kunnen de efficiëntiecurven aanzienlijk variëren. De efficiëntierangschikking na miniaturisatie hangt af van de wisselwerking tussen de intrinsieke efficiëntie van de wafer en de oppervlakterecombinatie; men kan geen conclusies trekken uitsluitend op basis van de emissiekleur.

Laten we ook eens kijken naar de factor menselijk oog. De fotopische lichtefficiëntiefunctie van de CIE piekt nabij 555 nm. Dit betekent dat, in een theoretische vergelijking waarbij andere omstandigheden constant blijven, licht in de buurt van deze golflengte effectiever wordt omgezet in waargenomen visuele helderheid.

Groen licht valt precies binnen het gebied van hoge gevoeligheid voor het menselijke fotopische zicht. Bij het weergeven van elementen zoals ondertitels, pijlen of korte meldingen biedt een monochromatische groene opstelling een efficiëntere balans tussen leesbaarheid en optisch stroomverbruik.

Rood licht heeft te maken met extra praktische beperkingen. Naarmate AlGaInP rode MicroLED's worden geminiaturiseerd, wordt de impact van niet-stralingsrecombinatie op de zijwand op de efficiëntie groter; onderzoekspapers noemen vaak de efficiëntiekloof tussen rode en blauw/groene LED's als een kritische uitdaging.

Dit betekent niet noodzakelijkerwijs dat groene MicroLED's de hoogste efficiëntie op apparaatniveau hebben. De werkelijke systeemprestaties zijn afhankelijk van een combinatie van factoren: de efficiëntie van de lichtgevende chip, de lichtvangst van de optische motor, de efficiëntie van de golfgeleiderdiffractie en de reactie van het menselijk oog. Bovendien kan men, aangezien de specifieke emissiegolflengte van het iO-apparaat niet openbaar is gemaakt, niet eenvoudigweg de piekwaarde van 555 nm vervangen door de feitelijke productspecificaties.

Daarom is een nauwkeurigere beoordeling deze: een monochromatische benadering elimineert de noodzaak van twee extra lichtkanalen, terwijl de keuze voor groen de output uitlijnt met de piekgevoeligheid van het menselijk oog. Het is een vergelijking op systeemniveau waarbij chiptechnologie, optica en menselijke fysiologie betrokken zijn – en niet slechts een eenvoudige vergelijking van welk chiptype de hoogste externe kwantumefficiëntie (EQE) heeft.

Optisch-mechanische lay-out: volledige kleurenconfiguratie met twee extra optische paden en een enkele kleurcombinatiefase.

De full-colour optische engine van de X3 Pro maakt gebruik van rode, groene en blauwe MicroLED-kanalen, waarbij de drie beelden via een kleurcombinerend prisma op één enkele optische as worden gesuperponeerd.

Een monochroom groensysteem verwerkt daarentegen slechts één enkel lichtpad.

Het is niet alleen een kwestie van het elimineren van twee microdisplaypanelen; full-colour systemen hebben ook te maken met kleurcombinerende prisma's, de uitlijning van drie optische assen, de witbalans in verschillende kleuren en kleurconsistentie bij temperatuurschommelingen. Bij het opschalen naar een binoculair systeem moeten deze component- en kalibratievereisten worden herhaald voor zowel het linker- als het rechteroog.

Daarom vereist het miniaturiseren van een optische engine in kleur verder kijken dan de grootte van het beeldscherm zelf; de projectielens, het prisma, de structurele componenten en de montagetoleranties achter het scherm nemen allemaal waardevolle ruimte in beslag binnen de slaaparm.

Dit verklaart waarom, hoewel een 0,36 cc full-color optische motor al opmerkelijk compact is, iO nog steeds een 0,085 cc zwart-wit groene 'Nano'-motor ontwikkelt.

Voor een product dat op standaardbrillen moet lijken, kan elk stukje volume dat binnen de slaaparm wordt bespaard, opnieuw worden toegewezen aan de batterij, structurele integriteit, gewichtsverdeling en esthetiek.

Waveguide Ledger: Het missen van één kleur betekent het missen van een hele reeks beperkingen.

Nadat de optische engine een beeld heeft gegenereerd, moet de golfgeleider dat beeld aan het oog van de gebruiker afleveren.

Diffractieve golfgeleiders zijn afhankelijk van micro-nanoroosters om de richting van de lichtvoortplanting te veranderen. Omdat golflengte een directe factor is in de roostervergelijking, komen rood, groen en blauw licht niet op natuurlijke wijze overeen in termen van voortplantingshoek of diffractie-efficiëntie wanneer ze hetzelfde rooster tegenkomen.

Er zijn twee typische benaderingen om een ​​kleurenweergave te bereiken. Bij de traditionele methode worden verschillende golfgeleiderlagen aan verschillende kleuren toegewezen, hoewel dit ten koste gaat van de grotere dikte en de complexiteit van de montage. Het alternatief is om meerdere roosterperioden te multiplexen in één enkele golfgeleider; Hoewel dit een dunner product mogelijk maakt, verschuift het de ontwerplast naar factoren zoals kleuruniformiteit, overspraak, nevenbeelden, efficiëntie en productietoleranties.

De X3 Pro heeft met succes een kleurendisplay geïmplementeerd in een enkellaags geëtste diffractieve golfgeleider, wat aantoont dat full-color mogelijkheden niet het stapelen van drie afzonderlijke lenzen vereisen.

De waarde van een enkelgroene configuratie ligt in meer dan alleen het weglaten van een glaslaag. Het neemt de ontwerpuitdaging van cross-wavelength matching weg, waardoor het technische team de optimalisatie-inspanningen kan concentreren op de oogdoos, helderheidsuniformiteit, lichttransmissie, lichtlekkage en esthetiek.

Een single-green-configuratie impliceert echter zeker geen eenvoudiger golfgeleiderontwerp. Openbaar beschikbare informatie van iO toont drie optische componenten in een enkel exploded-view-diagram, terwijl ook een 1:1 dunne, lichtgewicht pasvorm wordt opgemerkt met de lenzen op sterkte van de gebruiker. Latere officiële montage-instructies verduidelijken verder dat de refractieve elementen van iO rechtstreeks zijn geïntegreerd met de weergaveoptiek.

Daarom moeten de hier genoemde 'drie lagen' worden geïnterpreteerd als een lenssamenstel in plaats van drie onafhankelijke golfgeleiders. Omdat openbare materialen het materiaal en de functie van elke laag niet labelen, blijft het onduidelijk welke als beschermende lens dient en welke als voorgeschreven lens.

Voor enkelvoudige groene golfgeleiders moeten nog steeds problemen worden aangepakt zoals oogdoos, uniformiteit van de helderheid, lichttransmissie, lichtlekkage en regenboogartefacten; Deze uitdagingen zijn echter inherent aan de golfgeleider zelf en komen niet voort uit de drielaagse structuur.

Een single-green-configuratie elimineert niet elke uitdaging; het verwijdert eerder de duurste variabele.

De kleuren op de planken worden eerst bepaald door de taak.

Zodra de afwegingen voor de optische engine en de golfgeleider volledig zijn berekend, onthult het opnieuw bekijken van de productdefinitie een duidelijke, logische progressie.

De X3 Pro moet kleurenkaarten, app-interfaces, foto's en ruimtelijke inhoud weergeven. Kleur zelf brengt informatie over; het verwijderen ervan zou de mogelijkheden van het product aanzienlijk in gevaar brengen.

De iO geeft ondertussen voornamelijk ondertitels, telepromptertekst, vertalingen, schema's en korte meldingen weer. Deze vereisen inhoud die in één oogopslag direct leesbaar is; de marginale waarde die door kleur wordt toegevoegd, is veel lager dan die van factoren als gewicht, lichtdoorlatendheid, levensduur van de batterij en prijs.

Daarom hebben de ingenieurs niet simpelweg voor groen gekozen en vervolgens op zoek gegaan naar functies die daarbij passen.

Het proces werkte andersom: het product was zo gedefinieerd dat het alleen hoogfrequente informatie met een lage dichtheid kon verwerken, waardoor 'monochroom groen' de logische keuze was.

Dit is precies waar de waarde van deze twee brillen ligt. In plaats van één enkel apparaat te dwingen elk mogelijk scenario te dekken, splitste het bedrijf ruimtelijk computergebruik en de weergave van alledaagse informatie op in twee afzonderlijke producten.

Wanneer zal het weer rond de 34 gram zijn?

Full-color technologie is vanuit optisch oogpunt niet uitgesloten.

In 2025 publiceerde een team onder leiding van Chen (van Westlake University en andere instellingen) een artikel in eLight waarin een prototype werd beschreven van een enkellaagse diffractieve golfgeleider van siliciumcarbide in kleur. Het officiële rapport noemde een gezichtsveld van 30,82 °, een dikte van 0,75 mm en een gewicht van 3,795 g voor de eenheid uit één stuk, terwijl kleurenbeelden zonder regenboogartefacten werden gedemonstreerd.

Deze resultaten bewijzen dat het mogelijk is een zeer dunne golfgeleider in kleur te vervaardigen. Hoewel het artikel verwerking op waferniveau van 4 inch en de integratie van corrigerende Fresnel-elementen demonstreerde, werden er geen gegevens openbaar gemaakt over batchopbrengsten, end-to-end-kosten of betrouwbaarheid op apparaatniveau – statistieken die essentieel zijn voor massaproductie in consumentenelektronica. Hoewel de aanpak haalbaar is, betekent dit niet dat een full-colour product van 34 gram al marktklaar is.

Een ander ontwikkelingspad ligt binnen de optische motor. Als full-color MicroLED-technologie kan evolueren van een opstelling met drie panelen plus prisma naar een echt volwassen monolithisch RGB-ontwerp, zal de structurele last die gepaard gaat met het combineren van drie kleurkanalen worden verminderd.

Om te bepalen wanneer groen niet langer de standaardkeuze is voor lichtgewicht slimme brillen, moet men daarom drie factoren in de gaten houden:

1. Of het volume en het energieverbruik van optische kleurenengines die van single-green-engines kunnen benaderen met behoud van dezelfde diafragmagrootte.

2. Of enkellaags full-color golfgeleiders tegelijkertijd bevredigende efficiëntie, uniformiteit, oogdoosgrootte, opbrengstpercentages en kosteneffectiviteit kunnen leveren.

3. Of toepassingen op de bril daadwerkelijk kleur vereisen, en of gebruikers bereid zijn de afwegingen in energieverbruik en gewicht te accepteren die kleur met zich meebrengt.

Aan alle drie de voorwaarden moet worden voldaan.

Terugkerend naar het begin: de X3 Pro heeft tot doel een ruimtelijk computersysteem zo volledig mogelijk in het apparaat te stoppen, terwijl de iO een weergavefunctie probeert te behouden en tegelijkertijd zoveel mogelijk op een gewone bril lijkt. De eerstgenoemden kozen voor full-colour, terwijl de laatstgenoemden voor groen kozen; beide beslissingen vloeien voort uit hun respectieve productdefinities.

De echte vraag is nooit geweest of kleur technisch haalbaar is.

De vraag is eerder of het apparaat nog steeds als een bril kan aanvoelen als er eenmaal kleur in zit.

Bron: AR-inzichten