MEMS Ultrasonic Transducer Sensor: Podporujte pokrok technologie AR / VR

Systémy rozšířené reality / virtuální reality (AR / VR) se stále více používají v různých oblastech, jako je zábava, vzdělávání, zdravotnictví a další průmyslové aplikace. Pomocí těchto technologií mohou uživatelé simulovat složité úkoly nebo chirurgické operace ve virtuálním prostoru. Technologie snímání umožňuje uživatelům získat realistický zážitek ve virtuálním prostoru prostřednictvím pokročilého a přesného určování polohy / detekce pohybu. Nejnovější systém AR / VR využívá technologii time-of-flight (ToF) k měření vzdálenosti k objektu a ultrazvukový převodník pro měření hloubky přitáhl velkou pozornost.

Systémy rozšířené reality / virtuální reality (AR / VR) se stále více používají v různých oblastech, jako je zábava, vzdělávání, zdravotnictví a další průmyslové aplikace. Pomocí těchto technologií mohou uživatelé simulovat složité úkoly nebo chirurgické operace ve virtuálním prostoru. Technologie snímání umožňuje uživatelům získat realistický zážitek ve virtuálním prostoru prostřednictvím pokročilého a přesného určování polohy / detekce pohybu. Nejnovější systém AR / VR využívá technologii time-of-flight (ToF) k měření vzdálenosti k objektu a velkou pozornost přitahovaly ultrazvukové senzory.

Výzva učinit AR / VR reálnější: snížit velikost ultrazvukových senzorů
Díky různým headsetům AR / VR s náhlavním displejem (HMD) začínají být v roce 2016 k dispozici za dostupné ceny, celosvětový trh AR / VR podstatně vzrostl a do roku 2025 velikost trhu pravděpodobně přesáhne 11 miliard USD ' AR /VR Respected:' Markets', Fuji Camry General Research). Systémy AR/VR se v minulosti používaly hlavně pro zábavní aplikace, jako jsou hry, ale očekává se, že jejich využití poroste v jiných oblastech, jako je montáž, výroba, doprava, maloobchod, vzdělávání a zdravotnictví.
Globální trh AR / VR

Pomocí nejnovějšího modelu systému AR/VR mohou uživatelé simulovat složité chirurgické operace ve virtuálním prostoru. Tuto aplikaci umožňuje náhlavní displej se šesti stupni volnosti (6-DoF1) a ruční ovladač. Tímto způsobem lze dosáhnout hladké syntézy mezi pohybem člověka ve virtuálním prostoru a pohybem člověka ve skutečném prostoru. To je způsobeno technologií založenou na senzorech s názvem sledování polohy 2, která používá metodu ToF k měření vzdálenosti k objektu.

Technologie ultrazvukového snímače vzdálenosti ToF měří vzdálenost k objektu na základě časového rozdílu mezi tím, kdy se světlo, infračervené nebo ultrazvukové vlny odrazí od objektu a vrátí se do senzoru. Ať už se jedná o optickou nebo infračervenou technologii ToF, přestože jsou velmi přesné, nelze je použít pro měření v přítomnosti překážek, jsou vhodné pro měření vzdálenosti od skla nebo jiných průhledných předmětů. Ultrazvuková technologie ToF dokáže přesně změřit vzdálenost k objektům, i když tyto objekty mají vysokou odrazivost, a tato technologie nebude ovlivněna světelnými podmínkami, velikostí a barvou objektu. Tradiční ultrazvukové snímače ToF vyžadují složité zpracování signálu a jsou příliš velké na to, aby je bylo možné zabudovat do domácích spotřebičů

Řešení ToF s ultra-malými senzory na bázi MEMS
Řešením této výzvy společnosti TDK je CH-101, což je nový ultra-malý ultrazvukový senzor ToF, který je pouze tisícinou velikosti tradičních ultrazvukových senzorů ToF. Jako první na světě ultrazvukový senzor na bázi MEMS. Jedná se o skutečně průlomový produkt, který kombinuje piezoelektrické mikromechanické ultrazvukové měniče (PMUT3) a energeticky účinné DSP (digitální zpracování signálu) 4), CMOS ASIC5 s nízkou spotřebou energie spojené dohromady v malém balení o rozměrech pouze 3,5 x 3,5 x 1,25 mm.

CH-101 kombinuje PMUT, vysoce účinný DSP (Digital Signal Processor) a nízkoenergetický CMOS ASIC v malém balení o rozměrech pouze 3,5 x 3,5 x 1,25 mm. netopýři mohou volně létat ve tmě, aniž by naráželi na objekty, protože zjišťují polohu a relativní rychlost objektů vysíláním pulzních ultrazvukových vln a přijímáním ozvěny od objektů. Tato metoda se nazývá echolokace a stejný princip se používá také pro sledování polohy ultrazvukových senzorů.

CH-101 má vestavěný PMUT, který může vysílat ultrazvukové impulsy a přijímat ozvěny od objektů v zorném poli senzoru. V kombinaci s řadou různých zpracování signálů lze produkt použít v různých aplikacích, včetně detekce vzdálenosti a umístění objektů, snímání přítomnosti objektů a vyhýbání se kolizím. Kromě toho vyžaduje velmi nízkou spotřebu energie, která je stokrát nižší než spotřeba energie tradičních ultrazvukových senzorů, a poskytuje tak vynikající ekologický výkon.

Stávající optický ultrazvukový senzor založený na systému VR kombinuje externí senzor s kabelovým headsetem a ovladačem. První z nich vysílá infračervené paprsky a druhý reaguje na infračervené paprsky, aby lokalizoval polohu uživatele. Systém VR využívající 200kHz ultrazvukový měnič umožňuje uživatelům zažít VR pouze s náhlavní soupravou a ovladačem. K ostření lze použít ultrazvukový snímač CH-101 plus all-in-one, nezávislý headset vyvinutý společností HTC.

Ultrazvukový snímač CH-101 podporuje maximální dosah snímání 100 cm a nový produkt CH-201, který bude uveden do sériové výroby na konci roku 2019, podporuje maximální dosah snímání 500 cm. Vzhledem k použití technologie MEMS se velikost senzorů stala nebývale malou, očekáváme, že budou realizovat řadu aplikací, včetně produktů v AR / VR headsetech, chytrých domácnostech, dronech, robotech, chytrých telefonech a nositelných zařízeních.

CH-101 je ultrazvukový senzor založený na MEMS. Na rozdíl od optických ToF senzorů dokáže přesně měřit vzdálenost k objektu, aniž by byl ovlivněn velikostí, barvou a průhledností objektu. Navíc na něj nebude působit hluk z okolního prostředí, jako je hluk a hluk v okolním prostředí.