電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/莫婷婷）傳感器已經(jīng)成為連接現(xiàn)實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。如今，Quest Pro實現(xiàn)了扎克伯格的計劃：Quest Pro搭載了10個攝像頭，攝像頭作為重要的傳感器，負責眼動追蹤、面部追蹤等功能，讓頭顯自動測量用戶眼睛之間的距離，在很大程度上提升了消費體驗。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為，該頭顯會搭載10個以上的傳感器。

具體來看，VR設(shè)備用到的傳感器用于捕捉頭部運動、眼動追蹤、頭顯追蹤、手勢交互、佩戴檢測等，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、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、飛行時間法。3D飛行時間法就是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頭顯手勢交互等人機交互的出現(xiàn)成為3D ToF進入VR領(lǐng)域的契機。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。通過測量超過50萬個點的距離來測繪三維表面，VD55H1傳感器的探測距離可以達到5m，甚至更遠。在AR/VR設(shè)備中，可以應(yīng)用在游戲、3D虛擬形象的場景中。

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%，可以達到672 x 804像素（0.54 Mpixel），平均功耗可以保持在80 mW以下，實現(xiàn)了低功耗、低噪聲等各方面的平衡。預(yù)計可以在今年下半年量產(chǎn)。


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

據(jù)了解，全局快門CMOS 圖像傳感器因為在每個像素處增加了采樣保持單元，所以抓拍高速移動的物體具有明顯的優(yōu)勢，能夠減少“果凍效應(yīng)”的出現(xiàn)。當下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場景。

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確的移動物體圖像。在功耗方面，未來隨著VR設(shè)備搭載10個甚至更多的攝像頭，對設(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系列可以實現(xiàn)30 幀/秒下的功耗小于7.2毫瓦。

豪威集團物聯(lián)網(wǎng)/新興技術(shù)資深產(chǎn)品市場經(jīng)理 David Shin 介紹，OG0TB系列傳感器采用了豪威集團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，為其貢獻超過四成的營收。今年10月，燦瑞科技在科創(chuàng)板上市，計劃募資15.5億元，重點研發(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、虹膜識別發(fā)射器及驅(qū)動芯片、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)勢在于高精度旋轉(zhuǎn)角度檢測、低功耗、小尺寸、多產(chǎn)品組合方案、高性價比，其中待機功耗僅為8uA。燦瑞科技認為，3D Hall是磁傳感器市場的發(fā)展趨勢之一，后期將逐步替代線性霍爾、部分開關(guān)霍爾等功能，目前以汽車市場為主，但后續(xù)將拓展至VR、游戲手柄等應(yīng)用市場。



小結(jié)：
在VR設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈中，傳感器通常被算進“其他”中，主要的元器件是芯片、顯示相關(guān)元器件、光學器件。不過，伴隨著VR市場的起量，以及消費者對VR體驗要求提升，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，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VR設(shè)備出貨量達到29.7萬臺，其中消費類占比達到74.8%，預(yù)計接下來新品發(fā)布速度持續(xù)加快，傳感器作為重要的細分元器件，影響著人機交互體驗，未來在VR設(shè)備內(nèi)的作用將越來越重要。