增强现实（AR）与虚拟现实（VR）头显标志着人机交互领域的重大飞跃，其打造的沉浸式体验远超传统屏幕交互模式。AR 头显通过同步定位与地图构建（SLAM）、深度感知及计算机视觉等核心技术，将三维物体、标注信息、空间数据等数字内容叠加于用户的现实视野中，实现虚拟元素与物理空间的精准锚定。这一特性使其在工业维护、医疗可视化、位置服务等领域，能够提供实时情境化增强功能，赋能专业场景高效运作。

相比之下，VR 头显通过立体显示、运动追踪与空间音频技术构建全虚拟环境，使用户与物理世界形成隔离，进而模拟出置身虚拟空间的真实在场感。此类系统广泛应用于沉浸式培训模拟、建筑漫游、虚拟协作及娱乐等场景。现代 VR 平台通常集成六自由度（6DoF）追踪、触觉反馈与眼动追踪技术，大幅提升了虚拟体验的真实感与交互性。

AR 与 VR 头显均依赖硬件与软件的协同支撑，核心组件包括高分辨率显示屏、惯性测量单元（IMU）、深度传感器及先进渲染引擎。随着云计算、边缘计算与人工智能场景理解技术的深度融合，设备响应速度与智能交互能力持续升级，为用户带来更流畅的沉浸式体验。

在生态体系日趋成熟的背景下，Unity、虚幻引擎（Unreal Engine）、WebXR 等跨平台开发框架成为加速内容创作与落地部署的关键支撑。伴随光学技术、电池能效及无线连接技术的不断突破，AR 与 VR 头显正逐步成为医疗健康、教育科研、智能制造、远程协作等多领域的基础性工具，开启跨行业数字化转型新范式。

AR与VR头戴设备系统框图

下图展示了由安森美（onsemi）推荐的增强现实与虚拟现实（AR/VR） 头戴设备应用方案。 大部分功能块都可采用安森美的器件/方案， 详见所附器件表。 该图提供了典型的AR/VR头戴设备系统示意性概述， 并集成了图像传感器、电源管理IC和连接模块等关键技术， 以实现身临其境且响应迅速的用户体验。

解决方案概述

安森美提供先进的图像传感器技术， 旨在提升 AR/VR 头戴设备的性能和真实感。 我们的 Hyperlux 图像传感器系列具备卓越的图像质量、 低延迟和高能效， 带来身临其境、 响应迅速且视觉震撼的体验。从高分辨率视频透视功能（Video see-through） 到精确的深度感知和眼动追踪， 安森美的解决方案为下一代 AR/VR 应用树立了行业标杆。

用于视频透视的 Hyperlux LP AR2020
AR2020 是一款 2000 万像素（5120 × 3840） 的背照式（BSI） 堆叠 CMOS 传感器， 专为AR/VR中的视频透视功能（Video See-Through， VST） 而优化。 该传感器采用 1/1.8 英寸光学格式、 1.4 μm 像素和 LI-HDR 高动态范围。

它具有增强的近红外（NIR） 灵敏度（850/940 nm） 、 智能感兴趣区域（Smart ROI） 以及运动唤醒（Wake-onMotion） 功能， 支持 MIPI CSI-2 接口， 并能以全分辨率实现 60 fps 的视频流传输， 为 AR 头戴设备确保清晰、 低延迟的视觉效果。

Hyperlux SG 系列用于眼动追踪和即时定位与地图构建（SLAM）
Hyperlux SG 系列采用全局快门传感器， 如 AR0145（100 万像素） 和 AR0235（230 万像素） 用于眼动追踪和 SLAM（即时定位与地图构建） 。 它们具有2.8 µm 像素、 高快门效率和高达 120 fps的帧率， 可消除运动伪影并提供精确追踪。 紧凑的设计、 低功耗和可编程的感兴趣区域（ROI） 使其成为需要快速、 精准视线追踪和环境映射的AR/VR 头戴设备的理想选择。

Hyperlux ID 深度传感器 (AF0130/AF0131)
AF0130 和 AF0131 是用于 AR/VR 导航的 120 万像素 iToF（间接飞行时间） 深度传感器。 它们具备 3.5 µm 全局快门像素、 200 MHz 调制频率以及在 940 nm 波长下>40% 的量子效率（QE） ， 可实现高达 30 米的精确测距。

AF0130 内置 60 fps 的深度处理功能， 而 AF0131 支持外部计算。 两者均提供双激光控制和眼部安全保护， 非常适合用于 SLAM、 手势控制和碰撞规避。

Hyperlux LP - 图像传感器系列
近日， 安森美推出了 Hyperlux LP 系列图像传感器。该系列采用先进的电子卷帘快门技术， 包含三款产品：500 万像素的 AR0544 、 830 万像素的 AR0830 和2000 万像素的 AR2020 。 Hyperlux LP 系列所有传感器均具有相同的像素尺寸和光学性能。 该系列产品提供多种配置选项， 包括黑白（Mono） 、 RGB 和 RGBIR 版本， 同时提供封装和裸芯两种形式。 丰富的产品组合使视觉系统设计人员能够灵活选用不同方案， 从而优化开发工作、 降低成本并加速产品上市周期。

表 1： Hyperlux 图像传感器规格

功耗
在预检测（pre-detect） 状态下， Hyperlux LP 图像传感器的功耗不到其原生模式（native mode） 下功耗的百分之一。 这显著降低了功耗， 并延长对功耗敏感的视觉系统的运行周期。

表 2：全分辨率模式下图像传感器功耗比较

Hyperlux LP AR2020
安森美的 Hyperlux AR2020 图像传感器凭借一系列先进特性， 成为满足现代安防系统严苛需求的高端优选。 这款先进传感器支持线性模式或增强动态范围（eDR） 模式成像， 并采用卷帘快门读出技术。 此外， 它还内置“运动唤醒”（Wake on Motion, WoM） 功能， 并支持智能感兴趣区域（Smart ROI） ， 可显著优化图像采集与处理效率。

功能与规格：
• 2000 万像素 CMOS 传感器， 采用 1/1.8 英寸背照式（BSI） 堆叠 CMOS 技术， 1.4 µm 像素
• 在 850 nm 和 940 nm 波长下增强的近红外（NIR） 响应
• LI-HDR： 支持行交错 T1/T2 读出， 实现ISP芯片内HDR处理（eDR）
• MIPI 接口支持位深压缩
• 支持多种触发模式， 可用于多传感器同步
• 支持电子卷帘快门（ERS） 和全局复位释放（GRR） 模式

Hyperlux ID - 智能iToF全局快门深度传感器 AF0130 & AF0131
间接飞行时间（iToF） 技术通过测量调制光脉冲的相位偏移来精确计算距离。 该方法可实现精准的3D成像与深度感知， 适用于各类工业场景。 这些传感器既可独立使用， 也可与其他深度感知技术协同工作以提升数据精度。 在机器人系统中， 可用于计算机械臂抓取和操作物体所需的深度信息。 另一应用场景是创建环境地图， 用于地面导航。

图2：间接飞行时间原理图

图3：得益于独特的间歇式激光调制，智能iToF技术显著拓展了感知距离

它们具备多重优势：提供高精度深度测量能力， 这对需要精确三维测绘和物体检测的任务至关重要；支持高帧率运行， 确保在动态环境中稳定可靠地捕捉快速移动物体；同时采用低功耗优化设计， 适用于电池供电及多传感器系统。

Hyperlux ID 深度 iToF 传感器在低光照、 高动态范围等严苛环境下仍能保持稳健性能， 确保在各类应用场景中可靠运行。