Các Linh Kiện Đằng Sau Kính Thông Minh và Kính Thực Tế Ảo Tân Tiến Ngày Nay

Kính đang trở thành hình thức thiết bị cá nhân mới nhất, kết hợp thời trang, chức năng và kết nối vào một gói gọn gàng. Theo IDC, lượng vận chuyển của kính thông minh và kính thực tế tăng cường (AR) dự kiến sẽ tăng 39% vào năm 2025, đạt 14 triệu đơn vị và tăng lên 43 triệu vào năm 2029.

Thị trường hiện nay đang được thúc đẩy bởi kính thông minh (còn gọi là kính AI), với mức tăng trưởng 250% vào năm 2025, nhưng kính AR thế hệ tiếp theo đang ở ngay sau góc. Từ Ray-Bans của Meta với camera và AI đến kính hiển thị AR nhẹ của XREAL, loại sản phẩm này đang dần trở thành một phần của cuộc sống hàng ngày cho hàng triệu người.

Điểm Chính

• Kính thông minh và AR đang tiến nhanh về phía sự chấp nhận chính thống, với dự báo doanh thu toàn cầu vượt qua 25–30 tỷ đô la vào năm 2030.
• Sự tiến bộ trong màn hình hiển thị, cảm biến và hệ thống nguồn đang thúc đẩy sự đổi mới trong kính thông minh dựa trên camera và AI và sự phát triển sang thiết kế AR nhẹ với lớp phủ hình ảnh thực sự.
• Đột phá từ các nhà cung cấp như Sony, Qualcomm, Bosch và Renesas đang làm cho kính trở nên nhẹ hơn, thoải mái hơn và có khả năng hơn, biến kính thành biên giới tiếp theo của công nghệ cá nhân.

Công Nghệ Bên Trong Khung

Điều thúc đẩy sự tăng trưởng này là một loạt các đột phá về linh kiện. Camera mini và micro MEMS, màn hình micro-OLED, IMU chính xác, và pin có mật độ năng lượng cao đều đã được thiết kế để vừa vặn trong một khung kính không nặng hơn một cặp kính thời trang hàng ngày.

Mỗi sản phẩm mới đại diện cho một sự cân bằng tinh vi giữa quang học, nhiệt, kết nối và phong cách. Kết quả là một loại kính mắt trông quen thuộc nhưng mang lại khả năng tính toán mà trước đây chỉ dành cho những chiếc điện thoại thông minh mạnh mẽ. Kính thông minh và kính AR ngày nay cho thấy sự đổi mới linh kiện đã tiến xa đến mức nào, và dễ dàng tưởng tượng được chúng có thể và sẽ tiến xa hơn nữa.

Kính Thông Minh Trở Nên Phổ Biến

Thế hệ kính thông minh hiện tại ưu tiên giao tiếp, trợ lý AI và tiện ích không cần sử dụng tay hơn là hình ảnh tăng cường. Thay vì chiếu đồ họa, chúng chụp ảnh và video, phát trực tuyến âm thanh, và kết nối với trợ lý AI theo thời gian thực. Bên trong những khung kính mảnh mai đó là một bộ sưu tập ấn tượng các bộ phận.

Kính Ray-Ban Meta, chẳng hạn, chạy trên chipset Qualcomm’s Snapdragon AR1 Gen 1, là silicon tùy chỉnh được tối ưu hóa cho xử lý camera nhỏ gọn và kết nối độ trễ thấp. Ngoài ra, những chiếc kính thông minh dẫn đầu thị trường này sử dụng một loạt các linh kiện ấn tượng:

• SoC + ISP: bộ xử lý tín hiệu hình ảnh kép của AR1 xử lý trực tiếp hình ảnh 12 MP và video 6 MP trên thiết bị, giảm thiểu nhiệt và độ trễ.
• Hệ thống âm thanh: loa micro mở tai và hình thành chùm micro MEMS Knowles – như SPH1644LM4H1 – mang lại cuộc gọi rảnh tay rõ ràng.
• Cảm biến chuyển động: một IMU Bosch BMI270 theo dõi chuyển động đầu để ổn định và kích hoạt cử chỉ.
• Pin và đồng hồ đo nhiên liệu: một pin Li-ion một cell kết hợp với bq27441 của TI cung cấp dự đoán thời gian chạy chính xác.

Các nhà thiết kế cũng đã giải quyết các vấn đề quan trọng về sự thoải mái: phân phối trọng lượng, làm mát thụ động, và kênh âm thanh trong suốt. Những tiến bộ này đã làm cho kính thông minh nhẹ, thời trang, chức năng, và thực tế để đeo nơi công cộng.

Đưa Hình Ảnh vào Cuộc Sống: Hiển Thị và Quang Học

Trong khi kính thông minh dựa trên camera và AI đang trở nên phổ biến ngày nay, biên giới tiếp theo là sự tăng cường thị giác - kính AR chiếu hình ảnh số thực sự vào tầm nhìn của bạn. Trong số các thiết bị tiêu dùng, kính AR XREAL One Pro đã trở thành một thiết kế tham khảo cho những gì hiện có thể thực hiện được. Chúng sử dụng cặp panel micro-OLED Sony 0.55 inch chạy ở độ phân giải 1080p/120 Hz, đạt được góc nhìn 57 độ với độ tương phản và độ sáng sống động lên đến 700 nits. Động cơ quang học dẹp của công ty hiệu quả gấp ánh sáng, cho phép nó vừa vặn trong một khung mảnh.

Màn hình micro-OLED vẫn là trụ cột của kính AR hiện đại. Chúng cung cấp màu sắc phong phú, độ tương phản xuất sắc và đầu ra nhiệt dễ quản lý, tất cả đều rất quan trọng cho một thiết bị đặt cách mắt người dùng chỉ vài milimet. Nhược điểm của chúng là độ sáng; ở cường độ cao nhất, chúng vẫn gặp khó khăn khi đối mặt với ánh sáng mặt trời trực tiếp.

Để vượt qua giới hạn đó và đạt được chức năng ngoài trời, các nhà phát triển đang chuyển sang quang học sóng dẫn. Đây là các lớp dẫn sáng trong suốt uốn cong hình ảnh chiếu vào tầm nhìn của người đeo. Có hai phương pháp chính thống trị:

• Hệ thống dẫn sóng phản xạ (Lumus, SCHOTT) sử dụng các gương nhỏ để chuyển hướng ánh sáng với hiệu suất cao, làm cho chúng đủ sáng để sử dụng ngoài trời.
• Hệ thống dẫn sóng khuếch tán (Dispelix, DigiLens) sử dụng các lưới nano cấu trúc để kết hợp ánh sáng đỏ, xanh lục và xanh lam thành một tấm mỏng duy nhất. Kết quả là khung kính nhẹ và gọn nhẹ.

Cả hai đều có nhược điểm. Loại phản xạ cung cấp độ sáng và ít "ánh sáng mắt" nhưng thêm vài milimét độ dày; loại khuếch tán mỏng hơn nhưng có thể mất đồng nhất màu sắc và hiệu suất. Trong khi đó, micro-LED microdisplays – như JBD’s MicroLED AMμLED^™ 0.13 Series MIPI microdisplay – hứa hẹn AR có thể đọc được dưới ánh sáng mặt trời khi sản xuất được mở rộng vào năm 2026. Microdisplay này cung cấp một độ phân giải phi thường 6,350 điểm ảnh trên mỗi inch (PPI), đặt nó vào hàng ngũ những microdisplays nhỏ và sáng nhất thế giới.

Tính toán và Cảm biến: Bộ não và Đôi mắt

Khi các màn hình được cải thiện, hệ thống tính toán nền tảng phải theo kịp. Nhiều hệ thống AR cao cấp hiện nay dựa vào bộ vi xử lý Qualcomm’s XR2 Gen 2 và XR2+ Gen 2, được thiết kế để xử lý đồng thời tới mười camera và bản đồ không gian thời gian thực.

Xung quanh những bộ xử lý này là một hệ thống cảm biến đang phát triển:

• IMUs như ST ISM330IS quản lý theo dõi chuyển động và ổn định.
• Cảm biến như Sony’s IMX560 SPAD ToF, kết hợp với chiếu sáng ams-OSRAM VCSEL cho việc cảm nhận độ sâu, được sử dụng để lập bản đồ môi trường xung quanh.
• Camera và mô-đun cảm biến hình ảnh như 5 MP OmniVision OV716 CIS xử lý việc chụp hình hướng ra thế giới bên ngoài, theo dõi mắt, và nhận dạng cử chỉ.

Một cặp kính AR duy nhất hiện nay có thể tích hợp hơn tám cảm biến, tất cả đều cung cấp một dòng dữ liệu đồng bộ cần được hợp nhất trong vài mili giây. Độ trễ, chứ không phải tốc độ xử lý thô, quyết định cảm giác tự nhiên của trải nghiệm. Thách thức đó đã thúc đẩy các nhà cung cấp SoC tích hợp các trung tâm cảm biến chuyên dụng và lõi AI, làm mờ ranh giới giữa tính toán và cảm nhận/nhận thức.

Năng lượng, Nhiệt và Kết nối

Dù khả năng của ống kính hay bộ xử lý có mạnh mẽ đến đâu, quản lý năng lượng vẫn quyết định thời gian chạy của thiết bị và cảm giác thoải mái khi sử dụng. Hầu hết các thiết kế sử dụng một pin Li-ion đơn cell chia sẻ giữa hai cánh tay của gọng kính, kết nối bởi một dải PCB linh hoạt.

Để di chuyển nhiệt ra khỏi phần gọng kính, các kỹ sư dựa vào tấm graphite Panasonic PGS và miếng đệm GraphiteTIM (như EYGS182307), chúng dẫn nhiệt theo phương ngang qua khung kính thay vì để nhiệt độ tăng cao gần phần gọng kính. Sự khác biệt giữa 38°C và 43°C khi tiếp xúc với da là sự khác biệt giữa có thể đeo được và không thể đeo được.

Các mô-đun kết nối thêm vào sự phức tạp của riêng chúng. Mô-đun Murata Type 2FY và 2EA kết hợp Wi-Fi 6/7 và Bluetooth LE trong các gói cực kỳ nhỏ gọn, được bảo vệ. Các bộ điều khiển đồng hành, như Renesas DA1470x BLE SoCs, quản lý đầu vào từ người dùng, kích hoạt bằng giọng nói, và trạng thái năng lượng mà không cần đánh thức bộ xử lý chính. Ngay cả việc đặt ăng-ten cũng là một quá trình cẩn thận, chia sẻ không gian với loa, micro và lỗ camera chỉ trong vài milimet nhựa.

Làn sóng tiếp theo của AR hàng ngày

Ranh giới giữa kính thông minh và kính AR đang bắt đầu mờ đi. SCHOTT’s Geometric Reflective Waveguides đã tăng tốc sản xuất vào năm 2025, và việc ra mắt gần đây của Meta với mẫu kính Ray-Bans mới có khả năng hiển thị cả hai đều cho thấy rằng AR dành cho người tiêu dùng gần như đã sẵn sàng cho giờ vàng. Các mẫu đầu tiên sẽ nhấn mạnh vào dữ liệu có thể nhìn qua một cái – bao gồm phụ đề, hướng dẫn đường đi, và thông báo – thay vì video đầy đủ hoặc lớp phủ 3D, giữ cho ngân sách năng lượng ở mức thực tế.

Khi hiệu quả quang học được cải thiện và hóa học pin tiến bộ, kính sẽ cung cấp thời gian đeo lâu hơn và khả năng đọc tốt hơn ngoài trời mà không làm mất đi thiết kế. Điều đáng chú ý là cách những đột phá này diễn ra từng bước một: tấm phân tán graphite mỏng hơn, microdisplays sáng hơn, và PMICs thông minh hơn một chút.

Đối với các nhà thiết kế phần cứng, sự hội tụ này có nghĩa là công việc liên ngành nhiều hơn: các kỹ sư quang học hợp tác với các đội PCB layout, các nhà phát triển firmware điều chỉnh hồ sơ năng lượng cho sự thoải mái, các quản lý mua hàng theo dõi nhà cung cấp waveguide như họ từng theo dõi GPU.

Ghi chú từ Thực địa: Mặc Tương lai

Sau nhiều tháng sử dụng thường xuyên, những thiết bị này đã trở thành một phần của thói quen hàng ngày của tôi. Tôi đeo kính AI Meta Ray-Ban hầu hết các ngày, đi dạo quanh thị trấn với sách nói hoặc nhạc phát qua loa mở. Không có tai nghe cắm trong tai hay hiện rõ trước mắt người khác, không bị tách biệt khỏi thế giới xung quanh. Khi có thông báo WhatsApp, kính thì thầm tin nhắn vào tai tôi, tay không phải làm gì, trong khi tôi vẫn tập trung vào con đường phía trước hoặc người bán hàng mà tôi đang trò chuyện. Khi tôi có câu hỏi, tôi hỏi nhẹ nhàng, như thể đang nói chuyện với bản thân mình hoặc một người bạn AI trong đầu, và tôi nhận được câu trả lời ngay lập tức. Cảm giác như đang sống trong tương lai.

Kính trông giống như những gọng kính hàng ngày phong cách, vì vậy mọi người không nhận ra tôi đang tương tác với công nghệ, và cảm giác như tôi đang hoạt động dưới radar.

Khi đi trên các chuyến bay dài, tôi chuyển sang sử dụng kính AR XREAL One Pro. Kết nối với điện thoại hoặc laptop qua USB-C, chúng hiển thị hình ảnh micro-OLED trên một màn hình lớn ngay trước mắt tôi - vì vậy, thay vì cảm thấy mình đang ở trong một khoang máy bay chật hẹp, tôi cảm thấy như mình đang ở trong một rạp chiếu phim lớn, riêng tư và rộng rãi. Điều này, kết hợp với tai nghe chống ồn, làm cho một chuyến bay dài ở ghế kinh tế trở nên dễ chịu hơn nhiều.

Những trải nghiệm cá nhân này nhấn mạnh thành tựu công nghệ trung tâm ở đây: phần cứng cuối cùng đã trở nên nhỏ gọn, mát mẻ và hiệu quả đủ để biến mất vào trong những gọng kính hàng ngày, biến những gì từng cần những bộ đầu gắn cồng kềnh thành việc đơn giản như đeo kính.

Một Dạng Hình Mới Cảm Thấy Tất Yếu

Kính thông minh và AR đánh dấu giai đoạn tiếp theo của máy tính cá nhân: tự động, không cần sử dụng tay, và được tích hợp một cách liền mạch vào cuộc sống hàng ngày. Thay vì phải lấy một thiết bị ra để tương tác với thông tin, chúng ta đang sống cùng với nó: đặt câu hỏi lớn tiếng, nhận câu trả lời trong tai, thấy thế giới được tăng cường ngay lập tức. Khi các thành phần trở nên nhỏ gọn, thông minh và hiệu quả hơn, kính chứng minh rằng công nghệ mạnh mẽ nhất là loại công nghệ có mặt khi cần và vô hình khi không cần.

Dù bạn đang xây dựng các thiết bị điện tử công suất đáng tin cậy hay các hệ thống số tiên tiến cho làn sóng tiếp theo của các thiết bị thông minh và AR, Altium Develop tổng hợp mọi lĩnh vực lại trong một môi trường hợp tác, không bị giới hạn bởi các bức tường ngăn cách. Trải nghiệm Altium Develop ngày hôm nay để xem một nền tảng thống nhất giúp các kỹ sư, nhà thiết kế, và những người đổi mới cùng sáng tạo mà không gặp rào cản nào.