可穿戴设备功能分析简报

目前的可穿戴设备中配备为视觉开发的元器件尚未达到多数，大部分设备还是通过通讯的方式将数据呈现在智能手机或是电脑终端的方式来进行可视化，但随着人们对于穿戴式设备的娱乐性和多媒体需求热情日益高涨，产品中视觉元器件覆盖配备程度将逐渐提高，广泛应用是大势所趋。

因穿戴式设备而引发的视觉元器件主要有三类：屏幕、微摄像头、微投影仪。穿戴式设备屏幕相对于传统手持终端屏幕对于尺寸的要求不同，囿于其产品的体积重量的限制，屏幕的大小并非首要考虑因素，低功耗、广视角、室外可读性将成为穿戴式屏幕关注重点。由于设备随身使用在室外的使用时间大大高于以往，所以屏幕在室外强光下的可读性要求就甚于以往，并且由于佩戴在身上，其一般情况下并不会像电脑屏幕及手机屏幕进行直视，所以其可视角度也成为重要的产品性能之一。低功耗的需求更不言自喻，在智能手机上触摸屏的功耗通常占整个设备功耗的一半以上，在穿戴式设备中降低屏幕显示功耗将更显急迫。高通在其最新推出的Toq智能手表上使用了最新的Mirasol屏幕，其显示方式与电子墨水技术相仿，只有在像素颜色改变时才需要消耗电力，大大降低了功耗延长电池使用时间，同时利用了生物仿生学技术借助阳光反射使显示屏保持清晰，保证阳光下的可读性。此外，韩系厂商三星与LG公司正在全力准备柔性屏幕的大规模量产计划，预计将于11月推出第一代产品，相对于目前的屏幕来说柔性屏幕更加轻薄，功耗更低，同时可以贴合人体表面，对于穿戴式设备而言应用前景将更加广阔。

图1：用于Toq智能手机上的Mirasol显示技术

图2：三星和LG公司即将推出的柔性屏幕

微摄像头与微投影仪正好在功能上处于截然相反的状态，微摄像头将图像与视频从外界获取储存至设备中，而微投影仪则将已经储存的影像资料从存储介质中呈现给用户，对于穿戴式设备的娱乐性功能而言这两种元器件必不可少。根据可穿戴式设备的特性，用户在使用拍照或摄像功能时行为与时间显得更加随意，因此摄像头的防抖性能与启动、对焦、拍摄速度的要求也高于以往，预计未来高性能高像素的微摄像头市场需求巨大。在NEXUS5智能手机上，将会率先使用DigitalOptics生产的MEMS微摄像头，像素达到主流的800万水平，而对焦速度可达到7倍于普通摄像头的速度，并具备先拍照后对焦的功能，在穿戴式设备市场中MEMS摄像头将有望逐步取代传统摄像头成为产品标配。

图3：DigitalOptics推出的MEMS摄像头模块

图4：已率先使用微摄像头的三星GalaxyGear智能手表

而微投影仪随着三星GalaxyBeam手机的推出和谷歌眼镜的设计而成为热点，穿戴式设备限于体积和便携的约束对显示屏的尺寸将有严格的限制，而在此方寸之间对于娱乐性视频体验将大大折扣，微投影仪能够不显著扩大设备体积的同时将此问题引刃而解，获得大尺寸屏幕的舒适体验。谷歌眼镜就是微投影仪最引人关注的实施案例，其微投影仪将内容投射到棱镜中，然后人眼可以识别出棱镜上的内容，根据谷歌公司自身描述，效果如同看到2.4米外25英寸的高清屏幕，对于穿戴式设备而言，微投影仪将使影像效果带来更为丰富的延伸，提升视觉体验。当前微投影技术可分为LCD、DLP、LCOS和MEMS微型扫描(MicroScanner)四种技术，前三种是现有的技术，而MEMS微型扫描技术则为创新技术。目前可商品化微投影技术有三类：DLP、LCOS与LaserScan镭射投影技术(MEMS)，据分析谷歌眼镜使用的Himax厂商的ColorSequentialLCOS技术。随着技术发展及产业链延伸，国内具有光学技术储备的公司也将受益于微摄像头的行业需求的爆发增长。

图5：Google眼镜微投影工作示意图

图6：首部配备微投影仪的GalaxyBeam手机

视觉上需要满足用户日常需求外，声觉的需求也必然配合出现，从而构建出全面完整的感官体验。与微摄像头和微投影仪相似，声觉上也有功能相反的成对出现元器件产品——微扬声器与微麦克风，分别完成音频的输出与输入。在穿戴式设备中将很难像传统手持设备配备实体键盘或是大尺寸的触摸屏来供用户输入，因此大部分指令需要通过语音输入至设备经过识别技术从而转化成设备可识别的命令，而在命令确认反馈或是日常影像文件播放时，音频的输出也日益频繁，可以说未来穿戴式设备中，微扬声器与微麦克风将作为基本的组件大量应用于产品中，同时类似目前的智能手机的发展趋势，为了获取高质量的音频输入及输出，一台设备中配备多个声学组件也将逐步成为常态。

对于声学器件来说，要应用于穿戴式设备捉襟见肘的空间中，其尺寸也需要远小于原有的设备，同时需要能在小体积上满足输出功率，并做到防水、高降噪性能等有别于以往的产品特性。为了满足以上条件，MEMS电声器件应运而生，不仅能做到小型化更较传统器件结构坚固，有助于延长设产品寿命。

图7：MEMS麦克风的尺寸演进

图8：MEMS麦克风内部结构图

MEMS麦克风的渗透速度尤为惊人，从2007年全球销量2.47只迅速发展至2010年的6.95亿只，在整体麦克风中的占有率已达两成，据IHSiSuppli预测，今年出货量将达到26亿只，较2012年增长30%，继续保持高速增长的态势。随着穿戴式设备及其他小型设备的普及速度加快及用户对于噪音抑制、语音识别应用需求的上升，MEMS的麦克风的渗透率也将进一步提升。

图9：MEMS麦克风2016年将达到46.5亿出货量（单位：十亿只）