電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/莫婷婷）傳感器已經(jīng)成為連接現(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界的關(guān)鍵元器件。VR設(shè)備中用到的傳感設(shè)備包括用于人機(jī)交互的頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套等，還有聽覺、觸覺、力覺所需要的傳感物質(zhì)等。

就在Quest Pro還未推出來的一年前，扎克伯格表示這款新頭顯將用上新的傳感器提高虛擬顯示體驗(yàn)。如今，Quest Pro實(shí)現(xiàn)了扎克伯格的計(jì)劃：Quest Pro搭載了10個(gè)攝像頭，攝像頭作為重要的傳感器，負(fù)責(zé)眼動(dòng)追蹤、面部追蹤等功能，讓頭顯自動(dòng)測(cè)量用戶眼睛之間的距離，在很大程度上提升了消費(fèi)體驗(yàn)。到了蘋果還未發(fā)布的VR/MR頭顯這方面。海通國際證券分析師認(rèn)為，該頭顯會(huì)搭載10個(gè)以上的傳感器。

具體來看，VR設(shè)備用到的傳感器用于捕捉頭部運(yùn)動(dòng)、眼動(dòng)追蹤、頭顯追蹤、手勢(shì)交互、佩戴檢測(cè)等，涉及到的有IMU傳感器（慣性傳感器），包括加速度傳感器、陀螺儀和地磁傳感器，動(dòng)作捕捉傳感器包括紅外攝像頭、3D ToF攝像頭，另外還有接近傳感器、電容感應(yīng)傳感器等等。在圖像傳感器、磁傳感器方面，電子發(fā)燒友網(wǎng)整理了ST、豪威集團(tuán)、燦瑞科技的部分解決方案。

ST：全球首款50萬像素3D ToF傳感器——VD55H1系列
目前，業(yè)內(nèi)主流的3D視覺方案主要有雙目立體視覺法、結(jié)構(gòu)光法、飛行時(shí)間法。3D飛行時(shí)間法就是3D ToF。此前，3D ToF技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域是在汽車、工業(yè)、安防等領(lǐng)域，VR頭顯手勢(shì)交互等人機(jī)交互的出現(xiàn)成為3D ToF進(jìn)入VR領(lǐng)域的契機(jī)。目前奧比中光、炬佑智能等國內(nèi)廠商都有相關(guān)的產(chǎn)品推出，國際廠商中意法半導(dǎo)體在今年2月推出了最新的3D ToF傳感器。

根據(jù)官網(wǎng)的介紹，意法半導(dǎo)體推出的是全球首款50萬像素3D ToF傳感器——VD55H1系列。通過測(cè)量超過50萬個(gè)點(diǎn)的距離來測(cè)繪三維表面，VD55H1傳感器的探測(cè)距離可以達(dá)到5m，甚至更遠(yuǎn)。在AR/VR設(shè)備中，可以應(yīng)用在游戲、3D虛擬形象的場(chǎng)景中。

據(jù)了解，VD55H1系列是一顆iToF傳感器芯片，采用了40 nm堆疊晶圓技術(shù)，尺寸僅為4.5 mm x 4.9 mm，像素比現(xiàn)有VGA傳感器多75%，可以達(dá)到672 x 804像素（0.54 Mpixel），平均功耗可以保持在80 mW以下，實(shí)現(xiàn)了低功耗、低噪聲等各方面的平衡。預(yù)計(jì)可以在今年下半年量產(chǎn)。


豪威集團(tuán)：超小尺寸全局快門圖像傳感器—— OG0TB
今年1月份，傳感器廠商豪威集團(tuán)宣布與Tobii合作，后者是眼動(dòng)追蹤技術(shù)領(lǐng)域的佼佼者，基于豪威集團(tuán)的BSI 全局快門（GS）傳感器系列，雙方將共同開發(fā)出眼動(dòng)追蹤參考設(shè)計(jì)。就在今年8月，豪威集團(tuán)發(fā)布超小尺寸全局快門圖像傳感器OG0TB，可用于消費(fèi)級(jí)VR設(shè)備的眼球和面部跟蹤。

據(jù)了解，全局快門CMOS 圖像傳感器因?yàn)樵诿總€(gè)像素處增加了采樣保持單元，所以抓拍高速移動(dòng)的物體具有明顯的優(yōu)勢(shì)，能夠減少“果凍效應(yīng)”的出現(xiàn)。當(dāng)下AR/VR等新興應(yīng)用領(lǐng)域有著更高的成像要求，例如高速捕捉，因此也成為全局快門圖像傳感器合適的市場(chǎng)場(chǎng)景。

作為一款可用于智能眼鏡、VR設(shè)備等小尺寸可穿戴設(shè)備的CMOS 圖像傳感器，OG0TB系列尺寸僅為 1.64 mm x1.64 mm，分辨率為 400x400，并且能夠獲得清晰準(zhǔn)確的移動(dòng)物體圖像。在功耗方面，未來隨著VR設(shè)備搭載10個(gè)甚至更多的攝像頭，對(duì)設(shè)備的續(xù)航性能帶來的極大的挑戰(zhàn)，如何保證低功耗卻不犧牲性能，是上下游廠商在共同挑戰(zhàn)的難題。目前，OG0TB系列可以實(shí)現(xiàn)30 幀/秒下的功耗小于7.2毫瓦。

豪威集團(tuán)物聯(lián)網(wǎng)/新興技術(shù)資深產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理 David Shin 介紹，OG0TB系列傳感器采用了豪威集團(tuán)的全球首款三層堆疊式全局快門像素技術(shù)。產(chǎn)品將于2023 年下半年開始量產(chǎn)。


燦瑞科技：高靈敏度、低功耗3D磁傳感器——OCH1970
燦瑞科技成立于2005年，擁有17年的傳感器技術(shù)積累，其傳感器業(yè)務(wù)包括磁傳感器芯片、光傳感器芯片，為其貢獻(xiàn)超過四成的營(yíng)收。今年10月，燦瑞科技在科創(chuàng)板上市，計(jì)劃募資15.5億元，重點(diǎn)研發(fā)砷化鎵磁傳感器芯片、TMR磁開關(guān)傳感器、電流傳感器芯片、虹膜識(shí)別發(fā)射器及驅(qū)動(dòng)芯片、3D TOF VCSEL傳感芯片等光傳感器芯片。

在VR設(shè)備方面，燦瑞科技已經(jīng)推出多款磁傳感器。例如OCH1970，這是一款具有高靈敏度和寬測(cè)量范圍的3D磁傳感器芯片，采用了燦瑞科技最新的3D霍爾傳感器技術(shù)，集成了磁場(chǎng)霍爾元件、放大器電路、ADC電路等其他必須的邏輯電路模塊，通過I2C/SPI通訊協(xié)議輸出感應(yīng)到的X/Y/Z三軸磁場(chǎng)值。

燦瑞科技介紹，OCH1970可應(yīng)用在操縱桿、游戲手柄、VR手柄等領(lǐng)域，其優(yōu)勢(shì)在于高精度旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)、低功耗、小尺寸、多產(chǎn)品組合方案、高性價(jià)比，其中待機(jī)功耗僅為8uA。燦瑞科技認(rèn)為，3D Hall是磁傳感器市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)之一，后期將逐步替代線性霍爾、部分開關(guān)霍爾等功能，目前以汽車市場(chǎng)為主，但后續(xù)將拓展至VR、游戲手柄等應(yīng)用市場(chǎng)。



小結(jié)：
在VR設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈中，傳感器通常被算進(jìn)“其他”中，主要的元器件是芯片、顯示相關(guān)元器件、光學(xué)器件。不過，伴隨著VR市場(chǎng)的起量，以及消費(fèi)者對(duì)VR體驗(yàn)要求提升，VR設(shè)備的產(chǎn)業(yè)鏈也在不斷完善，這也要求傳感器的技術(shù)要更加成熟，例如上述提到的3D ToF傳感器正在朝著高像素發(fā)展，圖像傳感器也在尋找新的解決方案以帶來更好的視覺體驗(yàn)，磁傳感器將迎來3D Hall等新技術(shù)迭代。

根據(jù)IDC的數(shù)據(jù)顯示，今年第二季度，中國市場(chǎng)VR設(shè)備出貨量達(dá)到29.7萬臺(tái)，其中消費(fèi)類占比達(dá)到74.8%，預(yù)計(jì)接下來新品發(fā)布速度持續(xù)加快，傳感器作為重要的細(xì)分元器件，影響著人機(jī)交互體驗(yàn)，未來在VR設(shè)備內(nèi)的作用將越來越重要。