電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/莫婷婷）12月20日，2022卡塔爾世界杯比賽正式落下帷幕。但是因世界杯而再次激起水花的AR/VR行業(yè)進(jìn)入新的發(fā)展階段。IDC預(yù)測，2021年全球AR/VR總投資規(guī)模接近125.4億美元，預(yù)計(jì)在2026年增至508.8億美元，五年復(fù)合增長率達(dá)32.3%。其中，AR行業(yè)將隨著疫情影響的降低，以及AR硬件市場韌性不斷增強(qiáng)，整體AR硬件支出和增速都將有所恢復(fù)。
AR市場的持續(xù)增長，讓產(chǎn)業(yè)鏈上下游再次成為關(guān)注對象，傳感器作為關(guān)鍵元器件亦是如此。
在AR硬件中以AR眼鏡為例，可以將其分為計(jì)算、 光學(xué)、傳感三大功能模塊。傳感器包括光學(xué)傳感器攝像頭、IMU傳感器、GPS等，負(fù)責(zé)跟蹤定位功能、手勢識(shí)別、姿態(tài)定位等。
IMU傳感器 IMU（慣性測量單元）由加速度計(jì)和陀螺儀組成，能夠便捷、快速地收集運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，這也是最明顯的優(yōu)勢之一。在AR領(lǐng)域，IMU傳感器的使用有利于增加虛擬/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)。由于AR設(shè)備比VR設(shè)備的體積更加小型化，也就意味著用于AR設(shè)備的IMU傳感器需要有更高的集成度。
此外，AR設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域正在從娛樂向工業(yè)、醫(yī)療不斷延伸，例如工業(yè)領(lǐng)域中利用AR設(shè)備協(xié)助進(jìn)行巡檢、運(yùn)維等；在航空領(lǐng)域，可以用AR設(shè)備協(xié)助技術(shù)人員為飛機(jī)布線；醫(yī)療領(lǐng)域，用AR設(shè)備輔助診療等等。嚴(yán)苛的應(yīng)用場景要求IMU傳感器必須具備更高精度、高可靠性的特點(diǎn)。
博世作為業(yè)內(nèi)MEMS傳感器的龍頭企業(yè)，面向可穿戴設(shè)備領(lǐng)域推出了多款產(chǎn)品.就在2018年，博世推出6軸IMU傳感器BMI085，集成了一個(gè)加速度傳感器和一個(gè)MEMS陀螺儀，封裝尺寸為3.0x 4.5 x 0.95mm，專為AR/VR應(yīng)用設(shè)計(jì)。低運(yùn)動(dòng)至光子延遲僅為3 ms，能夠減少暈動(dòng)病效應(yīng)。
在2019年，博世針對可穿戴和耳穿戴設(shè)備優(yōu)化，推出主打智能超低功耗的BMI270，擁有用于陀螺儀校準(zhǔn)的靜止組件重新校正（CRT）功能，LGA封裝尺寸僅2.5 x 3.0 x 0.8 mm3，可用于動(dòng)作識(shí)別、手勢識(shí)別，全功率運(yùn)行功耗僅為685μA。
超聲波傳感器
相較于光學(xué)傳感器和紅外傳感器，因?yàn)椴皇艹叽纭㈩伾h(huán)境噪音、光照等環(huán)境因素的影響，超聲波傳感器能夠提供更加精確的距離測量。但是超聲波傳感器一直受限于尺寸過大很難在消費(fèi)電子領(lǐng)域適用，小型化也就因此成為超聲波傳感器的迭代方向。
2019年，TDK推出了首款MEMS超聲波ToF傳感器，搭載了超聲波傳感器芯片，產(chǎn)品分別是CH-101（最大傳感范圍為1.2m），CH-201（最大傳感范圍為5m），采用3.5mm x 3.5mm LGA封裝。官方介紹，尺寸是傳統(tǒng)產(chǎn)品的千分之一，功耗是傳統(tǒng)產(chǎn)品的1/500。
基于功耗和產(chǎn)品尺寸優(yōu)勢，CH-101和CH-201都能用于VR/AR設(shè)備中。例如在手柄中加入超聲波ToF傳感器可以帶來更加精確的控制，提高游戲體驗(yàn)。
眼動(dòng)追蹤傳感器
與VR一樣，在AR應(yīng)用場景中，面部追蹤、眼動(dòng)追蹤等身體追蹤功能必不可少，相對應(yīng)的傳感器發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。其中，眼動(dòng)追蹤已經(jīng)成為越來越多VR/AR廠商標(biāo)配的功能，例如，今年9月HTC Vive為Vive Focus 3推出新配件——眼動(dòng)追蹤器。該產(chǎn)品配備紅外照明器的雙攝像頭設(shè)置，眼動(dòng)追蹤器跟蹤從用戶的注視方向和原點(diǎn)到瞳孔大小再到睜眼程度的內(nèi)容，可以帶來更加沉浸式的體驗(yàn)。當(dāng)然，作為配件，VIVE Focus 3 眼動(dòng)追蹤器的售價(jià)也不便宜，約為248.24 美元。
艾邁斯歐司朗表示，眼動(dòng)追蹤系統(tǒng)是利用紅外光照射眼睛，再通過紅外敏感攝像頭傳感器記錄反射情況，最后經(jīng)過特殊算法確定用戶眼鏡的注視方向和眼球動(dòng)作。
目前，艾邁斯歐司朗已經(jīng)推出了多款身體追蹤傳感器。在眼動(dòng)追蹤方面，同樣推出包括紅外LED、NIR增強(qiáng)小尺寸圖像傳感器等元器件組合。例如，高功率紅外發(fā)射器SFH 4053，尺寸僅為 0.5x1.0x0.45mm3，發(fā)射波長可以達(dá)到850nm，光束角度為 +/- 70°。
小結(jié) 傳感器的精確度、安全性，以及能否快速測出數(shù)據(jù)已經(jīng)成為AR、VR行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。從前兩年的產(chǎn)品至今，明顯可以看到傳感器正朝著小型化、測距范圍增加、精確度更高的方向迭代，并且隨著需求的變化而不斷發(fā)展。