艾邁斯歐司朗：助推顯示光機(jī)小型化 迎接AR便攜設(shè)備挑戰(zhàn)

隨著人工智能應(yīng)用的蓬勃發(fā)展以及爆款產(chǎn)品的發(fā)布，AR/VR 應(yīng)用在2023 年底迎來一波新的熱潮，短期內(nèi)助推相關(guān)設(shè)備的銷售量。預(yù)計設(shè)計更輕便的AR 設(shè)備和內(nèi)容更豐富的VR 設(shè)備會在未來1~2 年內(nèi)有比較穩(wěn)定的增長。

艾邁斯歐司朗系統(tǒng)方案工程經(jīng)理孫文軒指出，由于AR/VR設(shè)備可以作為AI的優(yōu)質(zhì)載體之一，長期的市場增長值得期待，不過這個市場要真正成熟需要平臺搭建，內(nèi)容豐富，算力增強(qiáng)，硬件升級以及成本優(yōu)化的協(xié)同效應(yīng)。AR/VR設(shè)備的增長必然會助推相關(guān)元器件的市場需求，孫文軒相信AR設(shè)備顯示光機(jī)部分經(jīng)濟(jì)型顯示方案所使用的光波導(dǎo)、LCOS和DLP、LED和先進(jìn)顯示方案所使用的3色MicroLED和光波導(dǎo)因原本體量較小應(yīng)能取得較快增長。AR/VR感知系統(tǒng)部分，眼動追蹤所使用的CMOS Camera、IRED光源，TOF sensor，佩戴檢測，電源管理系統(tǒng)等相關(guān)器件等借新品發(fā)布的潮流之勢預(yù)計取得較快增長。

相比于多年前的AR/VR設(shè)備，新一代設(shè)備的使用體驗(yàn)有了明顯的的提升，與之對應(yīng)的續(xù)航能力儼然成為制約AR/VR設(shè)備用戶體驗(yàn)的一大痛點(diǎn)?？傮w來說，除了電池本身容量供電能力需要不斷提升外，所有產(chǎn)生功耗的元器件都需不斷提升效率，降低功耗。另外，有助于節(jié)省功耗的措施/ 功能建議被使用，例如佩戴檢測、眼動追蹤等。孫文軒特別提到，要確保設(shè)備的續(xù)航和使用體驗(yàn)都得到進(jìn)一步提升，在AR顯示方案中成本、尺寸、功耗和圖像質(zhì)量的平衡至關(guān)重要。近兩年隨著光波導(dǎo)效率的不斷提升，相應(yīng)顯示方案的性能也在不斷提升。MicroLED在光機(jī)尺寸上有潛在的優(yōu)勢，但預(yù)計在相當(dāng)一段時期內(nèi)成本和工業(yè)化依舊會是瓶頸。作為顯示及投影光源的主要供應(yīng)商之一，艾邁斯歐司朗也一直在盡最大努力推動有助于顯示光機(jī)小型化的光源的開發(fā)，近期推出的Mosaic系列LED，搭配0.13吋和0.23吋的LCOS或0.16吋的DLP，已有伙伴開發(fā)出<1CC（立方厘米）的光機(jī)，可以較好的平衡成本、尺寸和圖像質(zhì)量的需求。

除了在AR/VR設(shè)備應(yīng)用方面前景可期外，可穿戴技術(shù)實(shí)際上在多個行業(yè)領(lǐng)域都找到了新應(yīng)用空間，不僅局限于醫(yī)療保健和便攜式設(shè)備，甚至還擴(kuò)展到了工業(yè)應(yīng)用。這些設(shè)備的多功能性質(zhì)意味著單一產(chǎn)品能夠適應(yīng)并服務(wù)于多種不同的使用環(huán)境。除了目前普遍關(guān)注的提高心率和血氧飽和度連續(xù)監(jiān)測的精確性之外，許多制造商也在積極探索光電式血壓監(jiān)測、血糖水平檢測等其他重要生理指標(biāo)。另外，體溫監(jiān)測作為一個關(guān)鍵的生命體征參數(shù)同樣不容忽視。雖然當(dāng)前的技術(shù)可能只能準(zhǔn)確地測量皮膚表面溫度，這與人體的核心溫度存在差異，但通過算法優(yōu)化可以彌補(bǔ)這一測量差距。

艾邁斯歐司朗亞太區(qū)健康監(jiān)測高級市場經(jīng)理王亞琴認(rèn)為，針對健康相關(guān)的可穿戴設(shè)備同樣面臨新的市場機(jī)遇，消費(fèi)體驗(yàn)涉及消費(fèi)者在產(chǎn)品使用過程中的直接感受。

這一體驗(yàn)主要由以下幾個關(guān)鍵點(diǎn)構(gòu)成。

1.功耗優(yōu)化：這是通過提高電池效率來實(shí)現(xiàn)的，延長了電池的使用壽命，從而減少了充電次數(shù)，簡化了用戶的操作流程。

2.佩戴舒適度：通過設(shè)計更小巧、集成度更高的組件，制造商能夠節(jié)省空間，增加產(chǎn)品的佩戴舒適性。

3.測量準(zhǔn)確性：隨著健康監(jiān)測技術(shù)的進(jìn)步，生命體征數(shù)據(jù)的測量準(zhǔn)確度得到提升，用戶可以更精確地跟蹤心率、血氧等關(guān)鍵指標(biāo)，增進(jìn)對個人健康狀況的了解。

4.成本效益：降低產(chǎn)品價格是推動市場普及率的重要因素，使得更多消費(fèi)者能夠負(fù)擔(dān)得起并享受到這些技術(shù)帶來的好處。

滿足上述用戶體驗(yàn)是目前可穿戴設(shè)備解決方案的核心訴求。王亞琴強(qiáng)調(diào)，目前可穿戴產(chǎn)品主要的設(shè)計挑戰(zhàn)是要確保在緊湊的空間內(nèi)進(jìn)行精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)測量，同時保證低能耗和長電池壽命，此外，簡化集成過程和確保在機(jī)械應(yīng)力條件下的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性也是需要考慮的重要因素。比如艾邁斯歐司朗推出的AS62XX 溫度傳感器，采用Si雙極型晶體管作為傳感元件，并結(jié)合高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)和數(shù)字信號處理器(DSP)進(jìn)行信號處理，通過精心的設(shè)計、測試和校準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了在20℃到42℃的溫度范圍內(nèi)測溫精度提升至±0.09℃的新水平，為各種應(yīng)用場景帶來了更高精度的溫度測量能力。除單獨(dú)元器件外，艾邁斯歐司朗提供的PPG 傳感器一站式解決方案，集成了先進(jìn)的光學(xué)前端組件，比如在智能戒指應(yīng)用中集成了SFH7014發(fā)射器和SFH 2705探測器，與公司研制的模擬前端（AFE）AS7057相結(jié)合，這一組合使得整體輻射效率相較于前一代產(chǎn)品增強(qiáng)了超過40%。此外，這一方案的光電探測器有效面積也明顯超越了同類產(chǎn)品。通過這套方案，能夠顯著增強(qiáng)讀數(shù)的敏感度和精確性，確保對微弱光信號調(diào)幅的細(xì)微變化、人體組織對光信號的散射和吸收效應(yīng)，以及LED 光源發(fā)出的光線量進(jìn)行高度精準(zhǔn)的監(jiān)測。

提高精確度主要涉及兩個關(guān)鍵領(lǐng)域：一是硬件改進(jìn)，二是軟件算法優(yōu)化。在硬件方面，提升包括了光源效率、光電二極管(PD)的靈敏度、模擬前端(AFE)的信噪比以及溫度測量的準(zhǔn)確性等參數(shù)的增強(qiáng)。通過持續(xù)的產(chǎn)品升級和迭代，可以實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品版本的精確度更高、集成度更好以及成功率更高的目標(biāo)。

在軟件層面，重點(diǎn)在于不斷提高算法的準(zhǔn)確度。此外，隨著健康監(jiān)測領(lǐng)域的不斷發(fā)展，越來越多的健康生命體征指標(biāo)被納入考量，這些通常涉及到多維度的生命指標(biāo)評估體系。例如，采用多維算法和深化算法的策略，可以更加深入地分析數(shù)據(jù)。以睡眠監(jiān)測為例，不再僅僅局限于簡單的睡眠時間記錄，而是結(jié)合心率、血氧飽和度、體溫等多種傳感器數(shù)據(jù)，運(yùn)用綜合算法來提高著眠質(zhì)量監(jiān)測的準(zhǔn)確度。

（本文來源于《EEPW》2024.4）