電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（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)計在2026年增至508.8億美元，五年復(fù)合增長率達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，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，負責(zé)跟蹤定位功能、手勢識別、姿態(tài)定位等。
IMU傳感器 IMU（慣性測量單元）由加速度計和陀螺儀組成，能夠便捷、快速地收集運動數(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/增強現(xiàn)實體驗。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)助進行巡檢、運維等；在航空領(lǐng)域，可以用AR設(shè)備協(xié)助技術(shù)人員為飛機布線；醫(yī)療領(lǐng)域，用AR設(shè)備輔助診療等等。嚴苛的應(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。
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，集成了一個加速度傳感器和一個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。低運動至光子延遲僅為3 ms，能夠減少暈動病效應(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，可用于動作識別、手勢識別，全功率運行功耗僅為685μA。
超聲波傳感器
相較于光學(xué)傳感器和紅外傳感器，因為不受尺寸、顏色、環(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。
眼動追蹤傳感器
與VR一樣，在AR應(yīng)用場景中，面部追蹤、眼動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，眼動追蹤已經(jīng)成為越來越多VR/AR廠商標配的功能，例如，今年9月HTC Vive為Vive Focus 3推出新配件——眼動追蹤器。該產(chǎn)品配備紅外照明器的雙攝像頭設(shè)置，眼動追蹤器跟蹤從用戶的注視方向和原點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。當然，作為配件，VIVE Focus 3 眼動追蹤器的售價也不便宜，約為248.24 美元。
艾邁斯歐司朗表示，眼動追蹤系統(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。在眼動追蹤方面，同樣推出包括紅外LED、NIR增強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。