消费级VR头显成主力，传感器朝高像素、小尺寸迭代

电子发烧友网报道（文/莫婷婷）传感器已经成为连接现实世界与虚拟世界的关键元器件。VR设备中用到的传感设备包括用于人机交互的头盔显示器、数据手套等，还有听觉、触觉、力觉所需要的传感物质等。

就在Quest Pro还未推出来的一年前，扎克伯格表示这款新头显将用上新的传感器提高虚拟显示体验。如今，Quest Pro实现了扎克伯格的计划：Quest Pro搭载了10个摄像头，摄像头作为重要的传感器，负责眼动追踪、面部追踪等功能，让头显自动测量用户眼睛之间的距离，在很大程度上提升了消费体验。到了苹果还未发布的VR/MR头显这方面。海通国际证券分析师认为，该头显会搭载10个以上的传感器。

具体来看，VR设备用到的传感器用于捕捉头部运动、眼动追踪、头显追踪、手势交互、佩戴检测等，涉及到的有IMU传感器（惯性传感器），包括加速度传感器、陀螺仪和地磁传感器，动作捕捉传感器包括红外摄像头、3D ToF摄像头，另外还有接近传感器、电容感应传感器等等。在图像传感器、磁传感器方面，电子发烧友网整理了ST、豪威集团、灿瑞科技的部分解决方案。

ST：全球首款50万像素3D ToF传感器——VD55H1系列
目前，业内主流的3D视觉方案主要有双目立体视觉法、结构光法、飞行时间法。3D飞行时间法就是3D ToF。此前，3D ToF技术的主要应用领域是在汽车、工业、安防等领域，VR头显手势交互等人机交互的出现成为3D ToF进入VR领域的契机。目前奥比中光、炬佑智能等国内厂商都有相关的产品推出，国际厂商中意法半导体在今年2月推出了最新的3D ToF传感器。

根据官网的介绍，意法半导体推出的是全球首款50万像素3D ToF传感器——VD55H1系列。通过测量超过50万个点的距离来测绘三维表面，VD55H1传感器的探测距离可以达到5m，甚至更远。在AR/VR设备中，可以应用在游戏、3D虚拟形象的场景中。

据了解，VD55H1系列是一颗iToF传感器芯片，采用了40 nm堆叠晶圆技术，尺寸仅为4.5 mm x 4.9 mm，像素比现有VGA传感器多75%，可以达到672 x 804像素（0.54 Mpixel），平均功耗可以保持在80 mW以下，实现了低功耗、低噪声等各方面的平衡。预计可以在今年下半年量产。


豪威集团：超小尺寸全局快门图像传感器—— OG0TB
今年1月份，传感器厂商豪威集团宣布与Tobii合作，后者是眼动追踪技术领域的佼佼者，基于豪威集团的BSI 全局快门（GS）传感器系列，双方将共同开发出眼动追踪参考设计。就在今年8月，豪威集团发布超小尺寸全局快门图像传感器OG0TB，可用于消费级VR设备的眼球和面部跟踪。

据了解，全局快门CMOS 图像传感器因为在每个像素处增加了采样保持单元，所以抓拍高速移动的物体具有明显的优势，能够减少“果冻效应”的出现。当下AR/VR等新兴应用领域有着更高的成像要求，例如高速捕捉，因此也成为全局快门图像传感器合适的市场场景。

作为一款可用于智能眼镜、VR设备等小尺寸可穿戴设备的CMOS 图像传感器，OG0TB系列尺寸仅为 1.64 mm x1.64 mm，分辨率为 400x400，并且能够获得清晰准确的移动物体图像。在功耗方面，未来随着VR设备搭载10个甚至更多的摄像头，对设备的续航性能带来的极大的挑战，如何保证低功耗却不牺牲性能，是上下游厂商在共同挑战的难题。目前，OG0TB系列可以实现30 帧/秒下的功耗小于7.2毫瓦。

豪威集团物联网/新兴技术资深产品市场经理 David Shin 介绍，OG0TB系列传感器采用了豪威集团的全球首款三层堆叠式全局快门像素技术。产品将于2023 年下半年开始量产。


灿瑞科技：高灵敏度、低功耗3D磁传感器——OCH1970
灿瑞科技成立于2005年，拥有17年的传感器技术积累，其传感器业务包括磁传感器芯片、光传感器芯片，为其贡献超过四成的营收。今年10月，灿瑞科技在科创板上市，计划募资15.5亿元，重点研发砷化镓磁传感器芯片、TMR磁开关传感器、电流传感器芯片、虹膜识别发射器及驱动芯片、3D TOF VCSEL传感芯片等光传感器芯片。

在VR设备方面，灿瑞科技已经推出多款磁传感器。例如OCH1970，这是一款具有高灵敏度和宽测量范围的3D磁传感器芯片，采用了灿瑞科技最新的3D霍尔传感器技术，集成了磁场霍尔元件、放大器电路、ADC电路等其他必须的逻辑电路模块，通过I2C/SPI通讯协议输出感应到的X/Y/Z三轴磁场值。

灿瑞科技介绍，OCH1970可应用在操纵杆、游戏手柄、VR手柄等领域，其优势在于高精度旋转角度检测、低功耗、小尺寸、多产品组合方案、高性价比，其中待机功耗仅为8uA。灿瑞科技认为，3D Hall是磁传感器市场的发展趋势之一，后期将逐步替代线性霍尔、部分开关霍尔等功能，目前以汽车市场为主，但后续将拓展至VR、游戏手柄等应用市场。



小结：
在VR设备产业链中，传感器通常被算进“其他”中，主要的元器件是芯片、显示相关元器件、光学器件。不过，伴随着VR市场的起量，以及消费者对VR体验要求提升，VR设备的产业链也在不断完善，这也要求传感器的技术要更加成熟，例如上述提到的3D ToF传感器正在朝着高像素发展，图像传感器也在寻找新的解决方案以带来更好的视觉体验，磁传感器将迎来3D Hall等新技术迭代。

根据IDC的数据显示，今年第二季度，中国市场VR设备出货量达到29.7万台，其中消费类占比达到74.8%，预计接下来新品发布速度持续加快，传感器作为重要的细分元器件，影响着人机交互体验，未来在VR设备内的作用将越来越重要。