Tại sao hai cặp kính của cùng một công ty lại khác nhau—một cặp có đủ màu, trong khi cặp kia chỉ có màu xanh lục?

Đặt Thunderbird X3 Pro cạnh nhau với iO mới phát hành, một loạt hình ảnh hấp dẫn sẽ xuất hiện.

X3 Pro có màn hình hai mắt đủ màu; nó ra mắt với mức giá khởi điểm là 8.999 nhân dân tệ và nặng 76 gram. IO sử dụng màn hình màu xanh lá cây đơn sắc; nó ra mắt ở mức 2.349 nhân dân tệ và nặng 34 gram.

Một thiết bị gần giống với một hệ thống điện toán không gian hoàn chỉnh hơn, trong khi thiết bị kia giống một cặp kính tiêu chuẩn. Mặc dù xuất phát từ cùng một công ty nhưng họ không đi theo cùng một con đường phát triển.

Kết luận rõ ràng nhất có thể là công nghệ đủ màu sắc quá đắt và nặng nề, đòi hỏi phải có cách tiếp cận chỉ sử dụng màu xanh lá cây trong thời điểm hiện tại.

Tuy nhiên, đó chỉ là một nửa câu chuyện. Giá cả và trọng lượng phản ánh tổng chi phí và khối lượng của thiết bị—các yếu tố cũng bao gồm bộ xử lý, máy ảnh, loa, bộ lưu trữ và khả năng theo dõi không gian—vì vậy những số liệu này không thể chỉ quy cho màu hiển thị.

Để thực sự hiểu được sự khác biệt giữa hai cặp kính này, người ta phải xem xét phân tích chi tiết hơn về quang học.

Đầu tiên, tách sổ cái chung ra khỏi sổ cái phụ.

Trước tiên chúng ta hãy xem thông số kỹ thuật tổng thể của thiết bị.

X3 Pro trang bị chip Snapdragon AR1, RAM 4GB và bộ nhớ trong 32GB, camera chính, camera không gian và loa; nó cũng hỗ trợ điều hướng bản đồ và giao diện ứng dụng. Định nghĩa sản phẩm cho mẫu iO tập trung hơn đáng kể: nó thiếu camera và loa, thay vào đó ưu tiên phụ đề, nhắc nhở từ xa, dịch thuật, thông báo và hiển thị thông tin.

Do đó, sự khác biệt 42 gram giữa thiết bị 76g và 34g không thể đơn giản là do việc bổ sung khả năng đủ màu sắc. Tương tự, khoảng cách về giá – 8.999 nhân dân tệ so với 2.349 nhân dân tệ – không chỉ thể hiện sự nâng cấp về màu sắc.

Khi chúng ta kiểm tra hệ thống quang học, chi phí thực sự của việc thêm màu sẽ trở nên rõ ràng.

RayNeo đã thông báo rằng dung tích động cơ quang học đủ màu 'Firefly' của X3 Pro là 0,36 cc, trong khi động cơ quang học màu xanh lá cây đơn sắc 'Firefly Nano' của iO có kích thước 0,085 cc.

Chia 0,36 cho 0,085 mang lại tỷ lệ xấp xỉ 4,2.

Mặc dù điều này không cấu thành sự so sánh nghiêm ngặt giữa 'táo với táo'—vì hai công cụ quang học khác nhau về thời gian phát hành, hạn chế về đóng gói và mục tiêu hiệu suất—các thông số kỹ thuật được phát hành công khai từ cùng một công ty đã minh họa quy mô của sự khác biệt: 'lợi nhuận' chính đạt được bằng cách chọn màu xanh lục đơn sắc nằm trong thể tích của chính công cụ quang học.

Tại sao lại là màu xanh lá cây, có đủ màu sắc?

Nếu chỉ được giữ lại một màu, tại sao không chọn màu đỏ hay màu xanh?

Hai yếu tố riêng biệt phải được xem xét ở đây: hiệu suất của thiết bị và độ sáng cảm nhận được; những điều này không nên được kết hợp.

Hiệu suất thiết bị của MicroLED màu xanh lam vốn không thấp hơn hiệu suất của MicroLED màu xanh lá cây. Woo và cộng sự. các cấu trúc mesa tròn được chế tạo có đường kính từ 3 đến 150 μm bằng cách sử dụng một tấm wafer màu xanh lam và hai tấm wafer màu xanh lá cây có chất lượng khác nhau. Đối với đường kính vượt quá 5 μm, mẫu màu xanh lam cho thấy hiệu suất phát quang tuyệt đối (PL) cao hơn mẫu màu xanh lá cây 1. Chỉ ở thang đo 3 μm, mẫu màu xanh lá cây 1 mới vượt qua mẫu màu xanh lam. Trong khi đó, mẫu màu xanh lá cây 2 cho thấy hiệu quả thấp hơn mẫu màu xanh lam ở tất cả các kích cỡ được thử nghiệm.

Ngay cả trong phạm vi quang phổ màu xanh lá cây, các đường cong hiệu quả có thể thay đổi đáng kể. Xếp hạng hiệu quả sau khi thu nhỏ phụ thuộc vào sự tương tác giữa hiệu suất nội tại của tấm bán dẫn và sự tái kết hợp bề mặt; người ta không thể đưa ra kết luận chỉ dựa vào màu phát xạ.

Chúng ta cũng hãy xem xét yếu tố mắt người. Chức năng hiệu suất phát sáng quang học CIE đạt cực đại gần 555 nm. Điều này có nghĩa là, trong một so sánh lý thuyết trong đó các điều kiện khác không đổi, ánh sáng ở gần bước sóng này được chuyển đổi thành độ sáng thị giác dễ nhận biết hơn.

Ánh sáng xanh nằm trong vùng có độ nhạy cao đối với tầm nhìn quang học của con người. Khi hiển thị các thành phần như phụ đề, mũi tên hoặc thông báo ngắn gọn, thiết lập màu xanh lá cây đơn sắc mang lại sự cân bằng hiệu quả hơn giữa khả năng đọc và mức sử dụng năng lượng quang.

Đèn đỏ phải đối mặt với những hạn chế thực tế bổ sung. Khi MicroLED màu đỏ AlGaInP được thu nhỏ, tác động của sự tái hợp không bức xạ ở thành bên đối với hiệu suất sẽ tăng lên; các tài liệu nghiên cứu thường coi khoảng cách hiệu quả giữa đèn LED màu đỏ và xanh lam/xanh lục là một thách thức quan trọng.

Điều này không nhất thiết có nghĩa là MicroLED xanh có hiệu suất cấp thiết bị cao nhất. Hiệu suất thực tế của hệ thống phụ thuộc vào sự kết hợp của nhiều yếu tố: hiệu suất của chip phát sáng, khả năng thu ánh sáng của động cơ quang học, hiệu suất nhiễu xạ của ống dẫn sóng và phản ứng của mắt người. Hơn nữa, do bước sóng phát xạ cụ thể của thiết bị iO chưa được tiết lộ nên người ta không thể thay thế giá trị cực đại 555 nm bằng thông số kỹ thuật thực tế của sản phẩm.

Do đó, đánh giá chính xác hơn là thế này: cách tiếp cận đơn sắc loại bỏ sự cần thiết của hai kênh ánh sáng bổ sung, trong khi việc lựa chọn màu xanh lá cây sẽ điều chỉnh đầu ra phù hợp với độ nhạy cực đại của mắt người. Đây là một phương trình cấp hệ thống liên quan đến công nghệ chip, quang học và sinh lý con người—không chỉ đơn thuần là so sánh đơn giản xem loại chip nào có Hiệu suất lượng tử bên ngoài (EQE) cao nhất.

Bố cục cơ học quang học: Cấu hình đầy đủ màu sắc có hai đường quang bổ sung và một giai đoạn kết hợp màu duy nhất.

Công cụ quang học đầy đủ màu sắc của X3 Pro sử dụng các kênh MicroLED màu đỏ, xanh lá cây và xanh lam, chồng ba hình ảnh lên một trục quang học thông qua lăng kính kết hợp màu sắc.

Ngược lại, hệ thống xanh đơn sắc chỉ xử lý một đường ánh sáng duy nhất.

Vấn đề không chỉ đơn thuần là loại bỏ hai tấm màn hình vi mô; các hệ thống đủ màu cũng phải đối mặt với lăng kính kết hợp màu, sự liên kết của ba trục quang, cân bằng trắng chéo màu và tính nhất quán của màu trong các biến động nhiệt độ. Khi mở rộng sang hệ thống hai mắt, các yêu cầu về thành phần và hiệu chuẩn này phải được áp dụng cho cả mắt trái và mắt phải.

Do đó, việc thu nhỏ một động cơ quang học đủ màu sắc đòi hỏi phải nhìn xa hơn kích thước của màn hình hiển thị; thấu kính chiếu, lăng kính, các thành phần cấu trúc và dung sai lắp ráp nằm phía sau màn hình đều tiêu tốn không gian quý giá bên trong gọng kính.

Điều này giải thích tại sao, mặc dù động cơ quang học đủ màu 0,36 cc vốn đã rất nhỏ gọn nhưng iO vẫn đang phát triển động cơ 'Nano' xanh đơn sắc 0,085 cc.

Đối với một sản phẩm hướng đến sự giống với kính mắt tiêu chuẩn, mọi khối lượng được lưu trong gọng kính đều có thể được phân bổ lại cho pin, tính toàn vẹn của cấu trúc, cân bằng trọng lượng và tính thẩm mỹ.

Sổ cái ống dẫn sóng: Thiếu một màu có nghĩa là thiếu toàn bộ tập hợp các ràng buộc.

Sau khi động cơ quang học tạo ra hình ảnh, ống dẫn sóng phải đưa hình ảnh đó đến mắt người dùng.

Các ống dẫn sóng nhiễu xạ dựa vào các cách tử micro-nano để thay đổi hướng truyền ánh sáng. Vì bước sóng là một hệ số trực tiếp trong phương trình cách tử, nên ánh sáng đỏ, lục và lam không thẳng hàng một cách tự nhiên về góc truyền hoặc hiệu suất nhiễu xạ khi gặp cùng một cách tử.

Có hai cách tiếp cận điển hình để đạt được màn hình đầy đủ màu sắc. Phương pháp truyền thống gán các lớp ống dẫn sóng khác nhau cho các màu khác nhau, mặc dù điều này phải trả giá bằng việc tăng độ dày và độ phức tạp của việc lắp ráp. Giải pháp thay thế là ghép nhiều chu kỳ cách tử thành một ống dẫn sóng duy nhất; mặc dù điều này cho phép sản phẩm mỏng hơn nhưng nó chuyển gánh nặng thiết kế sang các yếu tố như độ đồng nhất màu sắc, nhiễu xuyên âm, bóng mờ, hiệu suất và dung sai sản xuất.

X3 Pro đã triển khai thành công khả năng hiển thị đủ màu trong ống dẫn sóng nhiễu xạ khắc một lớp, chứng tỏ rằng khả năng hiển thị đủ màu không cần phải xếp chồng ba thấu kính riêng biệt.

Giá trị của cấu hình một màu xanh lá cây không chỉ nằm ở việc loại bỏ lớp kính. Nó loại bỏ thách thức thiết kế về kết hợp bước sóng chéo, cho phép nhóm kỹ thuật tập trung nỗ lực tối ưu hóa vào nhãn cầu, độ đồng đều độ sáng, khả năng truyền ánh sáng, độ rò rỉ ánh sáng và tính thẩm mỹ.

Tuy nhiên, cấu hình đơn màu xanh lá cây chắc chắn không có nghĩa là thiết kế ống dẫn sóng đơn giản hơn. Thông tin có sẵn công khai từ iO mô tả ba thành phần quang học trong một sơ đồ xem mở rộng duy nhất, đồng thời lưu ý rằng độ mỏng, nhẹ phù hợp với tỷ lệ 1:1 với ống kính theo toa của người dùng. Các hướng dẫn lắp đặt chính thức tiếp theo sẽ làm rõ thêm rằng các phần tử khúc xạ của iO được tích hợp trực tiếp với bộ phận quang học của màn hình.

Do đó, 'ba lớp' được đề cập ở đây nên được hiểu là một cụm thấu kính chứ không phải là ba ống dẫn sóng độc lập. Vì các tài liệu công cộng không dán nhãn vật liệu và chức năng của từng lớp nên vẫn chưa rõ lớp nào đóng vai trò là thấu kính bảo vệ và lớp nào là thấu kính theo toa.

Ống dẫn sóng đơn màu xanh lá cây vẫn yêu cầu giải quyết các vấn đề như hộp mắt, độ đồng đều độ sáng, khả năng truyền ánh sáng, rò rỉ ánh sáng và tạo tác cầu vồng; tuy nhiên, những thách thức này vốn có đối với chính ống dẫn sóng và không xuất phát từ cấu trúc ba lớp.

Cấu hình một màu xanh lá cây không loại bỏ được mọi thách thức; đúng hơn, nó loại bỏ biến số tốn kém nhất.

Màu sắc trên kệ được quyết định đầu tiên bởi nhiệm vụ.

Khi sự cân bằng giữa động cơ quang học và ống dẫn sóng được tính toán đầy đủ, việc xem lại định nghĩa sản phẩm sẽ cho thấy một tiến trình hợp lý, rõ ràng.

X3 Pro cần hiển thị bản đồ màu, giao diện ứng dụng, ảnh và nội dung không gian. Bản thân màu sắc truyền tải thông tin; việc loại bỏ nó sẽ làm tổn hại đáng kể đến khả năng của sản phẩm.

Trong khi đó, iO chủ yếu hiển thị phụ đề, văn bản teleprompter, bản dịch, lịch trình và thông báo ngắn gọn. Những điều này yêu cầu nội dung có thể đọc được ngay lập tức trong nháy mắt; giá trị cận biên của màu sắc thấp hơn nhiều so với các yếu tố như trọng lượng, độ truyền ánh sáng, tuổi thọ pin và giá cả.

Vì vậy, các kỹ sư không chỉ đơn giản quyết định chọn màu xanh lá cây rồi lao vào tìm kiếm các tính năng phù hợp với nó.

Quá trình này diễn ra theo chiều ngược lại: sản phẩm được xác định là chỉ xử lý thông tin tần số cao, mật độ thấp, khiến 'màu xanh đơn sắc' trở thành lựa chọn hợp lý.

Đây chính xác là giá trị của hai cặp kính này. Thay vì buộc một thiết bị duy nhất phải xử lý mọi tình huống có thể xảy ra, công ty đã chia điện toán không gian và hiển thị thông tin hàng ngày thành hai sản phẩm riêng biệt.

Khi nào nó sẽ trở lại khoảng 34 gram?

Công nghệ đủ màu sắc vẫn chưa bị loại trừ xét về mặt quang học.

Vào năm 2025, một nhóm do Chen (từ Đại học Westlake và các tổ chức khác) dẫn đầu đã xuất bản một bài báo trên eLight mô tả chi tiết nguyên mẫu của ống dẫn sóng nhiễu xạ cacbua silic một lớp, đủ màu. Báo cáo chính thức trích dẫn trường nhìn 30,82°, độ dày 0,75 mm và trọng lượng 3,795 g đối với thiết bị nguyên khối, đồng thời thể hiện hình ảnh đầy màu sắc không có hiện tượng cầu vồng.

Những kết quả này chứng tỏ rằng có thể chế tạo một ống dẫn sóng rất mỏng, đầy màu sắc. Mặc dù bài báo đã chứng minh khả năng xử lý ở cấp độ wafer 4 inch và tích hợp các phần tử Fresnel hiệu chỉnh, nhưng nó không tiết lộ dữ liệu liên quan đến sản lượng lô, chi phí đầu cuối hoặc độ tin cậy ở cấp độ thiết bị—các số liệu cần thiết cho sản xuất hàng loạt trong thiết bị điện tử tiêu dùng. Mặc dù phương pháp này khả thi nhưng điều này không có nghĩa là sản phẩm đủ màu nặng 34 gram vẫn chưa sẵn sàng đưa ra thị trường.

Một con đường phát triển khác nằm ở động cơ quang học. Nếu công nghệ MicroLED đủ màu có thể phát triển từ thiết lập ba bảng điều khiển cộng với lăng kính thành thiết kế RGB nguyên khối thực sự hoàn thiện thì gánh nặng cấu trúc liên quan đến việc kết hợp ba kênh màu sẽ giảm bớt.

Do đó, để xác định khi nào màu xanh lá cây sẽ không còn là lựa chọn mặc định cho kính thông minh hạng nhẹ, người ta cần theo dõi ba yếu tố:

1. Liệu khối lượng và mức tiêu thụ năng lượng của động cơ quang học đủ màu có thể bằng với động cơ một màu xanh lá cây trong khi vẫn duy trì cùng kích thước khẩu độ hay không.

2. Liệu ống dẫn sóng đủ màu một lớp có thể đồng thời mang lại hiệu quả, tính đồng nhất, kích thước hộp mắt, tỷ lệ năng suất và hiệu quả chi phí thỏa đáng hay không.

3. Liệu các ứng dụng trên kính có thực sự yêu cầu màu sắc hay không và liệu người dùng có sẵn sàng chấp nhận đánh đổi về mức tiêu thụ điện năng và trọng lượng mà màu sắc đó đòi hỏi hay không.

Tất cả ba điều kiện phải được đáp ứng.

Quay lại từ đầu: X3 Pro đặt mục tiêu đưa hệ thống điện toán không gian vào thiết bị một cách đầy đủ nhất có thể, trong khi iO tìm cách giữ lại chức năng hiển thị trong khi trông giống kính thông thường nhất có thể. Cái trước chọn đầy đủ màu sắc, trong khi cái sau chọn màu xanh lá cây; cả hai quyết định đều xuất phát từ định nghĩa sản phẩm tương ứng của họ.

Câu hỏi thực sự chưa bao giờ là liệu màu sắc có khả thi về mặt kỹ thuật hay không.

Đúng hơn, câu hỏi đặt ra là liệu thiết bị có còn mang lại cảm giác giống như một cặp kính sau khi kết hợp màu sắc hay không.

Nguồn: Thông tin chi tiết về AR