Dlaczego dwie pary okularów tej samej firmy różnią się — jedna pokazuje pełny kolor, a druga tylko zieleń?

Umieść Thunderbirda X3 Pro obok nowo wydanego iO, a pojawi się zestaw intrygujących figurek.

X3 Pro posiada pełnokolorowy wyświetlacz lornetkowy; został wprowadzony na rynek w cenie początkowej 8999 juanów i waży 76 gramów. iO wykorzystuje monochromatyczny zielony wyświetlacz; zadebiutował za 2349 juanów i waży 34 gramy.

Jedno urządzenie przypomina bardziej pełnoprawny system obliczeń przestrzennych, drugie natomiast przypomina standardowe okulary. Choć wywodzą się z tej samej firmy, nie przeszły tej samej ścieżki rozwoju.

Najbardziej oczywistym wnioskiem może być to, że technologia pełnokolorowa jest po prostu zbyt droga i ciężka, co wymaga na razie podejścia wyłącznie ekologicznego.

Jednak to tylko połowa historii. Cena i waga odzwierciedlają całkowity koszt i masę urządzenia – czynniki, które obejmują również procesor, kamery, głośniki, pamięć masową i możliwości śledzenia przestrzennego – więc tych liczb nie można przypisać wyłącznie kolorowi wyświetlacza.

Aby naprawdę zrozumieć różnicę między tymi dwiema parami okularów, należy przyjrzeć się bardziej szczegółowemu rozkładowi optyki.

Najpierw oddziel księgę główną od ksiąg pomocniczych.

Przyjrzyjmy się najpierw ogólnej specyfikacji urządzenia.

X3 Pro wyposażony jest w układ Snapdragon AR1, 4 GB RAM i 32 GB pamięci, aparat główny, kamerę przestrzenną i głośniki; obsługuje także nawigację po mapach i interfejsy aplikacji. Definicja produktu dla modelu iO jest znacznie bardziej skoncentrowana: brakuje w nim kamer i głośników, zamiast tego priorytetem są napisy, teleprompting, tłumaczenia, powiadomienia i wyświetlanie informacji.

Dlatego 42-gramowej różnicy między urządzeniami 76 g i 34 g nie można w prosty sposób przypisać dodaniu funkcji pełnego koloru. Podobnie różnica w cenie – 8999 juanów w porównaniu do 2349 juanów – oznacza znacznie więcej niż tylko zmianę koloru.

Kiedy przyjrzymy się optyce, prawdziwy koszt dodania koloru staje się widoczny.

Firma RayNeo ogłosiła, że ​​objętość pełnokolorowego silnika optycznego „Firefly” w X3 Pro wynosi 0,36 cm3, podczas gdy monochromatyczny, zielony silnik optyczny „Firefly Nano” w iO ma pojemność 0,085 cm3.

Dzielenie 0,36 przez 0,085 daje stosunek w przybliżeniu 4,2.

Chociaż nie jest to ścisłe porównanie „jabłka do jabłka” – biorąc pod uwagę, że oba silniki optyczne różnią się czasem wypuszczenia na rynek, ograniczeniami dotyczącymi opakowania i docelowymi parametrami użytkowymi – publicznie opublikowane specyfikacje tej samej firmy ilustrują skalę różnicy: główna „marża” uzyskana dzięki zastosowaniu monochromatycznej zieleni dotyczy objętości samego silnika optycznego.

Dlaczego zielony, ze wszystkich kolorów?

Jeśli ma zostać zachowany tylko jeden kolor, dlaczego nie wybrać ani czerwonego, ani niebieskiego?

Należy tu wziąć pod uwagę dwa różne czynniki: wydajność urządzenia i postrzeganą jasność; nie należy ich łączyć.

Wydajność urządzenia niebieskich diod MicroLED nie jest z natury niższa niż zielonych. Woo i in. wytworzył okrągłe struktury mesa o średnicy od 3 do 150 μm przy użyciu jednej niebieskiej i dwóch zielonych płytek o różnej jakości. Dla średnic przekraczających 5 μm niebieska próbka wykazywała wyższą bezwzględną wydajność fotoluminescencji (PL) niż zielona próbka 1. Dopiero w skali 3 μm zielona próbka 1 przewyższała niebieską próbkę. Tymczasem zielona próbka 2 wykazała niższą skuteczność niż niebieska próbka we wszystkich testowanych rozmiarach.

Nawet w zielonym spektrum krzywe wydajności mogą się znacznie różnić. Ranking wydajności po miniaturyzacji zależy od wzajemnego oddziaływania pomiędzy wewnętrzną wydajnością płytki a rekombinacją powierzchni; nie można wyciągać wniosków wyłącznie na podstawie koloru emisji.

Weźmy również pod uwagę czynnik ludzkiego oka. Funkcja fotopowej efektywności świetlnej CIE osiąga szczyt w pobliżu 555 nm. Oznacza to, że w teoretycznym porównaniu, gdy inne warunki pozostają stałe, światło w pobliżu tej długości fali jest skuteczniej przekształcane w postrzeganą jasność wizualną.

Światło zielone mieści się dokładnie w obszarze wysokiej czułości ludzkiego widzenia fotopowego. Podczas wyświetlania takich elementów, jak napisy, strzałki lub krótkie powiadomienia, monochromatyczna, zielona konfiguracja zapewnia bardziej efektywną równowagę pomiędzy czytelnością a wykorzystaniem mocy optycznej.

Czerwone światło napotyka dodatkowe ograniczenia praktyczne. W miarę miniaturyzacji czerwonych diod AlGaInP MicroLED zwiększa się wpływ niepromienistej rekombinacji ścian bocznych na wydajność; W artykułach naukowych często jako krytyczne wyzwanie wymienia się różnicę w wydajności pomiędzy czerwonymi i niebiesko-zielonymi diodami LED.

Nie musi to koniecznie oznaczać, że zielone diody MicroLED charakteryzują się najwyższą wydajnością na poziomie urządzenia. Rzeczywista wydajność systemu zależy od kombinacji czynników: wydajności chipa emitującego światło, wychwytywania światła przez silnik optyczny, wydajności dyfrakcji falowodu i reakcji ludzkiego oka. Co więcej, ponieważ nie ujawniono konkretnej długości fali emisji urządzenia iO, nie można po prostu zastąpić wartości szczytowej 555 nm rzeczywistymi specyfikacjami produktu.

Dlatego dokładniejsza ocena jest następująca: podejście monochromatyczne eliminuje potrzebę stosowania dwóch dodatkowych kanałów świetlnych, podczas gdy wybór koloru zielonego dopasowuje moc wyjściową do szczytowej czułości ludzkiego oka. Jest to równanie na poziomie systemu obejmujące technologię chipów, optykę i fizjologię człowieka, a nie tylko proste porównanie tego, który typ chipa może pochwalić się najwyższą zewnętrzną wydajnością kwantową (EQE).

Układ optyczno-mechaniczny: Konfiguracja pełnokolorowa z dwiema dodatkowymi ścieżkami optycznymi i pojedynczym stopniem łączenia kolorów.

Pełnokolorowy silnik optyczny X3 Pro wykorzystuje czerwone, zielone i niebieskie kanały MicroLED, nakładając trzy obrazy na pojedynczą oś optyczną za pośrednictwem pryzmatu łączącego kolory.

Natomiast monochromatyczny system zielony obsługuje tylko jedną ścieżkę światła.

Nie chodzi tylko o wyeliminowanie dwóch paneli z mikrowyświetlaczami; Systemy pełnokolorowe muszą także radzić sobie z pryzmatami łączącymi kolory, wyrównaniem trzech osi optycznych, balansem bieli między kolorami i spójnością kolorów niezależnie od wahań temperatury. W przypadku skalowania do systemu lornetkowego wymagania dotyczące komponentów i kalibracji muszą zostać powtórzone zarówno dla lewego, jak i prawego oka.

Dlatego miniaturyzacja pełnokolorowego mechanizmu optycznego wymaga spojrzenia poza rozmiar samego ekranu; soczewka projekcyjna, pryzmat, elementy konstrukcyjne i tolerancje montażowe umieszczone za ekranem zajmują cenną przestrzeń w ramieniu zausznika.

To wyjaśnia, dlaczego chociaż pełnokolorowy silnik optyczny o pojemności 0,36 cm3 jest już niezwykle kompaktowy, iO wciąż pracuje nad monochromatycznym, zielonym silnikiem „Nano” o pojemności 0,085 cm3.

W przypadku produktu przypominającego standardowe okulary każdy kawałek objętości zaoszczędzony w zauszniku można przeznaczyć na baterię, integralność strukturalną, równowagę ciężaru i estetykę.

Księga falowodowa: Brak jednego koloru oznacza pominięcie całego zestawu ograniczeń.

Gdy silnik optyczny wygeneruje obraz, falowód musi dostarczyć ten obraz do oka użytkownika.

Falowody dyfrakcyjne wykorzystują siatki mikronano do zmiany kierunku propagacji światła. Ponieważ długość fali jest bezpośrednim czynnikiem w równaniu siatki, światło czerwone, zielone i niebieskie nie dopasowują się w naturalny sposób pod względem kąta propagacji lub wydajności dyfrakcji, gdy napotykają tę samą siatkę.

Istnieją dwa typowe podejścia do uzyskania pełnokolorowego wyświetlacza. Tradycyjna metoda przypisuje różnym warstwom falowodu różne kolory, choć odbywa się to kosztem zwiększonej grubości i złożoności montażu. Alternatywą jest multipleksowanie wielu okresów siatki w jednym falowodzie; chociaż pozwala to na cieńszy produkt, przenosi obciążenie projektowe na takie czynniki, jak jednolitość kolorów, przesłuchy, zjawy, wydajność i tolerancje produkcyjne.

W modelu X3 Pro pomyślnie wdrożono pełnokolorowy wyświetlacz w jednowarstwowym trawionym falowodzie dyfrakcyjnym, co pokazuje, że możliwość wyświetlania w pełnym kolorze nie wymaga układania trzech oddzielnych soczewek.

Wartość konfiguracji single-green polega na czymś więcej niż tylko eliminacji warstwy szkła. Eliminuje to wyzwanie projektowe związane z dopasowaniem długości fali, umożliwiając zespołowi inżynieryjnemu skoncentrowanie wysiłków optymalizacyjnych na gałce ocznej, jednolitości jasności, transmisji światła, wycieku światła i estetyce.

Jednakże konfiguracja z pojedynczym zielonym kolorem z pewnością nie oznacza prostszej konstrukcji falowodu. Publicznie dostępne informacje z iO przedstawiają trzy elementy optyczne na jednym schemacie w widoku rozłożonym, jednocześnie odnotowując cienkie i lekkie dopasowanie w stosunku 1:1 do soczewek korekcyjnych użytkownika. Późniejsze oficjalne instrukcje montażu dodatkowo wyjaśniają, że elementy refrakcyjne iO są bezpośrednio zintegrowane z optyką wyświetlacza.

Dlatego wspomniane tutaj „trzy warstwy” należy interpretować jako zespół soczewek, a nie trzy niezależne falowody. Ponieważ w materiałach publicznych nie opisano materiału i funkcji każdej warstwy, nie jest jasne, która soczewka służy jako soczewka ochronna, a która jako soczewka korekcyjna.

Pojedyncze zielone falowody nadal wymagają rozwiązania problemów, takich jak gałka oczna, jednolitość jasności, transmisja światła, wyciek światła i artefakty tęczy; jednakże wyzwania te są nieodłącznie związane z samym falowodem i nie wynikają z trójwarstwowej struktury.

Pojedyncza ekologiczna konfiguracja nie eliminuje wszystkich wyzwań; raczej usuwa pojedynczą, najbardziej kosztowną zmienną.

Kolory na półkach są określane w pierwszej kolejności przez zadanie.

Po pełnym obliczeniu kompromisów w zakresie silnika optycznego i falowodu ponowne spojrzenie na definicję produktu ujawnia wyraźny, logiczny postęp.

X3 Pro musi wyświetlać kolorowe mapy, interfejsy aplikacji, zdjęcia i treści przestrzenne. Kolor sam w sobie przekazuje informację; usunięcie go znacząco pogorszyłoby możliwości produktu.

Tymczasem iO wyświetla przede wszystkim napisy, tekst telepromptera, tłumaczenia, harmonogramy i krótkie powiadomienia. Wymagają one treści, które są natychmiast czytelne na pierwszy rzut oka; marginalna wartość dodana przez kolor jest znacznie niższa niż czynniki takie jak waga, przepuszczalność światła, żywotność baterii i cena.

Dlatego inżynierowie nie zdecydowali się po prostu na rozwiązanie ekologiczne, a następnie zaczęli szukać pasujących do niego funkcji.

Proces działał w drugą stronę: produkt został zdefiniowany tak, aby przetwarzał wyłącznie informacje o wysokiej częstotliwości i niskiej gęstości, co sprawiało, że logicznym wyborem był „monochromatyczny zielony”.

Właśnie na tym polega wartość tych dwóch par okularów. Zamiast zmuszać jedno urządzenie do obsługi każdego możliwego scenariusza, firma podzieliła przetwarzanie przestrzenne i codzienne wyświetlanie informacji na dwa odrębne produkty.

Kiedy wróci do około 34 gramów?

Z optycznego punktu widzenia nie można wykluczyć technologii pełnokolorowej.

W 2025 roku zespół kierowany przez Chena (z Westlake University i innych instytucji) opublikował w eLight artykuł szczegółowo opisujący prototyp jednowarstwowego, pełnokolorowego falowodu dyfrakcyjnego z węglika krzemu. W oficjalnym raporcie podano pole widzenia 30,82°, grubość 0,75 mm i wagę 3,795 g w przypadku jednoczęściowej jednostki, demonstrując jednocześnie pełnokolorowe obrazowanie wolne od tęczowych artefaktów.

Wyniki te dowodzą, że możliwe jest wyprodukowanie bardzo cienkiego, pełnokolorowego falowodu. Chociaż w artykule zademonstrowano przetwarzanie na poziomie 4-calowych płytek i integrację elementów korekcyjnych Fresnela, nie ujawniono danych dotyczących wydajności partii, kosztów kompleksowych ani niezawodności na poziomie urządzenia – wskaźników niezbędnych w masowej produkcji elektroniki użytkowej. Chociaż podejście to jest wykonalne, nie oznacza to, że 34-gramowy pełnokolorowy produkt jest już gotowy do wprowadzenia na rynek.

Kolejna ścieżka rozwoju leży w obrębie silnika optycznego. Jeśli technologia pełnokolorowego MicroLED będzie mogła ewoluować od konfiguracji składającej się z trzech paneli i pryzmatów do naprawdę dojrzałej monolitycznej konstrukcji RGB, obciążenie strukturalne związane z połączeniem trzech kanałów kolorów zostanie zmniejszone.

Dlatego, aby określić, kiedy zieleń przestanie być domyślnym wyborem dla lekkich inteligentnych okularów, należy monitorować trzy czynniki:

1. Czy objętość i pobór mocy pełnokolorowych silników optycznych może zbliżyć się do jednokolorowych silników optycznych przy zachowaniu tego samego rozmiaru apertury.

2. Czy jednowarstwowe, pełnokolorowe falowody mogą jednocześnie zapewniać zadowalającą wydajność, jednorodność, rozmiar gałki ocznej, wydajność i opłacalność.

3. Czy aplikacje na okularach rzeczywiście wymagają koloru i czy użytkownicy są skłonni zaakceptować kompromisy w zakresie zużycia energii i wagi, jakie niesie ze sobą kolor.

Wszystkie trzy warunki muszą zostać spełnione.

Wracając do początku: X3 Pro ma na celu jak najpełniej upakować w urządzeniu system obliczeń przestrzennych, podczas gdy iO stara się zachować funkcję wyświetlania, jednocześnie wyglądając jak najbardziej jak zwykłe okulary. Ta pierwsza zdecydowała się na pełny kolor, druga na zieleń; obie decyzje wynikają z odpowiednich definicji produktów.

Prawdziwym pytaniem nigdy nie było to, czy kolor jest technicznie wykonalny.

Pytanie brzmi raczej, czy po dodaniu koloru urządzenie nadal będzie sprawiać wrażenie pary okularów.

Źródło: AR Insights