接近传感器在虚拟现实及混合现实头显设备中的应用

接近传感器是非接触式传感器，当目标进入传感器的场时，该传感器检测物体的存在（通常称为“目标”）。取决于接近传感器的类型，传感器可以利用声音、光、红外辐射（IR）或电磁场来检测目标。接近传感器用于电话、回收设备、自动驾驶汽车、防空系统和装配线。有许多类型的接近传感器，它们各自以不同的方式感知目标。

近日，据外媒报道，Apple已经提交了一项基于磁传感器的接近感应系统的专利申请，苹果的这项专利涉及一种基于磁性传感器的3D近距离感应，能够测量单个手指和拇指骨头的运动。

苹果公司的发明主要涉及一种基于磁传感器的近距离感应结构，接近感测架构使得电子设备能够精确定位在调制磁源附近，对准以检测不同场方向轴上的磁场变化的多个磁传感器也可用于确定磁场的3D位置，并且可以在定位手指和手时提供更多信息。

如图一种潜在的应用是具有指尖节点的设备，其包括多个磁传感器以跟踪一个或多个手指或手部分的运动。 例如，在指尖上放置磁传感器，利用磁传感器检测到的周边信号，用来计算物体的方位、位置和角度（例如手指）。具有指尖节点的控制设备还包括一个或多个其他电子组件，例如用于实现电容式触摸的电极，或指尖之间的接触感测。它还可以包括力传感器，用于触觉反馈的执行器、温度传感器和加热器。其中的一个主机控制器，可以感知手的轮廓。利用无线技术，将来自指尖的信号传输到主机控制器。

未来这项专利可能用于游戏和军事训练的虚拟现实（VR）手套，以及混合现实（MR）头显设备。

其实在智能化场景中最常用的两种接近传感器是电感式接近传感器和电容式接近传感器。电感式接近传感器只能检测金属目标。这是因为传感器利用电磁场，当金属靶进入电磁场时，金属的电感特性改变了场的特性，从而警告接近传感器存在金属靶，根据金属的感应方式，可以在更大或更短的距离处检测目标。

另一方面，电容式接近传感器不限于金属目标。这些接近传感器能够检测任何可携带电荷的物体，电容式传感器通常用于液位检测，电容式传感器的目标包括但不限于：玻璃、塑料、水、木材、金属和其他材料等。另一种类型的接近传感器称为光电接近传感器。有两种主要类型的光电接近传感器：反射和直通光束。当从传感器发出的光在光电接收器处反射回来时，反射接近传感器检测物体。当目标破坏传感器发射器和接收器之间的光束时，对射式传感器检测目标。

另外两种常用的接近传感器是磁接近传感器和超声波接近传感器。磁性接近传感器仅用于检测永磁体；超声波接近传感器发出高音调声音，传感器和目标之间的距离取决于声音反射回传感器所需的时间。

MaxBotix 高性能超声波接近传感器 - MB1444零距离对象探测，接近探测范围从1mm至设置触发距离约6英寸至125英寸的距离信息。拥有USB接口，便于安装和与电脑相连一旦接通或上电，即获悉周围环境，MB1444的USB微型接头与当前大部分智能手机接口匹配简单的True/False输出和可选范围输出，可使用自由模式运行，持续测量和输出接近信息，经筛选的距离输出允许测距和多传感器（45KHz的传感器工作频率）操作，约2.5秒的对象距离采集时间，约1.5秒的对象距离恢复时间，可应用于多传感器矩阵、接近区域探测、中自动锁电脑助手等环境中。

另一款美国Migatron Corporation 自主式超声波接近传感器 - RPS-400-30有一个22毫米的筒体外壳， 供电电压为12-30VDC。在恶劣环境中，密封传感器是防尘和防湿的。传感器是由迭尔林塑胶和硅橡胶传感面构成的。这个传感器对范围或距离很敏感，使其只能检测期望范围内的物体，而排斥期望范围外的物体。