एमईएमएस अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर सेंसर: एआर/वीआर प्रौद्योगिकी प्रगति को बढ़ावा देना

संवर्धित वास्तविकता/आभासी वास्तविकता (एआर/वीआर) प्रणालियों का उपयोग मनोरंजन, शिक्षा, स्वास्थ्य देखभाल और अन्य औद्योगिक अनुप्रयोगों जैसे विभिन्न क्षेत्रों में तेजी से किया जा रहा है। इन प्रौद्योगिकियों के साथ, उपयोगकर्ता वर्चुअल स्पेस में जटिल कार्यों या सर्जिकल ऑपरेशन का अनुकरण कर सकते हैं। सेंसिंग तकनीक उपयोगकर्ताओं को उन्नत और सटीक स्थिति/गति का पता लगाने के माध्यम से आभासी स्थान में यथार्थवादी अनुभव प्राप्त करने की अनुमति देती है। नवीनतम एआर/वीआर प्रणाली किसी वस्तु से दूरी मापने के लिए टाइम-ऑफ-फ़्लाइट (टीओएफ) तकनीक का उपयोग करती है, और अल्ट्रासोनिक गहराई माप ट्रांसड्यूसर ने बहुत ध्यान आकर्षित किया है।

संवर्धित वास्तविकता/आभासी वास्तविकता (एआर/वीआर) प्रणालियों का उपयोग मनोरंजन, शिक्षा, स्वास्थ्य देखभाल और अन्य औद्योगिक अनुप्रयोगों जैसे विभिन्न क्षेत्रों में तेजी से किया जा रहा है। इन प्रौद्योगिकियों के साथ, उपयोगकर्ता वर्चुअल स्पेस में जटिल कार्यों या सर्जिकल ऑपरेशन का अनुकरण कर सकते हैं। सेंसिंग तकनीक उपयोगकर्ताओं को उन्नत और सटीक स्थिति/गति का पता लगाने के माध्यम से आभासी स्थान में यथार्थवादी अनुभव प्राप्त करने की अनुमति देती है। नवीनतम एआर/वीआर प्रणाली किसी वस्तु से दूरी मापने के लिए टाइम-ऑफ-फ़्लाइट (टीओएफ) तकनीक का उपयोग करती है, और अल्ट्रासोनिक सेंसर ने बहुत ध्यान आकर्षित किया है।

एआर/वीआर को और अधिक वास्तविक बनाने की चुनौती:
विभिन्न हेड-माउंटेड डिस्प्ले (एचएमडी) एआर/वीआर हेडसेट के साथ अल्ट्रासोनिक सेंसर के आकार को कम करना, यह 2016 में किफायती कीमतों पर उपलब्ध होना शुरू हो गया है, वैश्विक एआर/वीआर बाजार में काफी वृद्धि हुई है, और 2025 तक, बाजार का आकार 11 अरब अमेरिकी डॉलर से अधिक होने की संभावना है (स्रोत: '2017 एआर/वीआर संबंधित बाजारों के लिए भविष्य की संभावनाएं', फ़ूजी कैमरी जनरल रिसर्च)। एआर/वीआर सिस्टम का उपयोग अतीत में मुख्य रूप से गेम जैसे मनोरंजन अनुप्रयोगों के लिए किया जाता था, लेकिन असेंबली, विनिर्माण, परिवहन, खुदरा, शिक्षा और स्वास्थ्य देखभाल जैसे अन्य क्षेत्रों में उनका उपयोग बढ़ने की उम्मीद है।
वैश्विक एआर/वीआर बाज़ार

एआर/वीआर प्रणाली के नवीनतम मॉडल का उपयोग करके, उपयोगकर्ता वर्चुअल स्पेस में जटिल सर्जिकल ऑपरेशन का अनुकरण कर सकते हैं। छह-डिग्री-ऑफ़-फ़्रीडम (6-DoF1) हेड-माउंटेड डिस्प्ले और हैंड कंट्रोलर इस एप्लिकेशन को संभव बनाते हैं। इस तरह, आभासी अंतरिक्ष में मानव आंदोलन और वास्तविक अंतरिक्ष में मानव आंदोलन के बीच एक सहज संश्लेषण प्राप्त किया जा सकता है। यह स्थिति ट्रैकिंग 2 नामक सेंसर-आधारित तकनीक के कारण है, जो किसी वस्तु से दूरी मापने के लिए टीओएफ विधि का उपयोग करती है।

टीओएफ अल्ट्रासोनिक दूरी ट्रांसड्यूसर तकनीक किसी वस्तु से दूरी को उस समय के अंतर के आधार पर मापती है जब प्रकाश, अवरक्त, या अल्ट्रासोनिक तरंगें वस्तु से परावर्तित होती हैं और सेंसर पर लौटती हैं। चाहे वह ऑप्टिकल हो या इन्फ्रारेड टीओएफ तकनीक, हालांकि वे बहुत सटीक हैं, उनका उपयोग बाधाओं की उपस्थिति में माप के लिए नहीं किया जा सकता है, वे कांच या अन्य पारदर्शी वस्तुओं से दूरी मापने के लिए उपयुक्त हैं। अल्ट्रासोनिक टीओएफ तकनीक वस्तुओं से दूरी को सटीक रूप से माप सकती है, भले ही इन वस्तुओं में उच्च परावर्तन क्षमता हो, और यह तकनीक वस्तु की प्रकाश स्थितियों, आकार और रंग से प्रभावित नहीं होगी। पारंपरिक अल्ट्रासोनिक टीओएफ सेंसर को जटिल सिग्नल प्रोसेसिंग की आवश्यकता होती है और घरेलू उपकरणों में एम्बेड करने के लिए यह बहुत बड़े होते हैं

अल्ट्रा-स्मॉल एमईएमएस-आधारित सेंसर के साथ टीओएफ समाधान
इस चुनौती के लिए टीडीके का समाधान सीएच-101 है, जो एक नया अल्ट्रा-स्मॉल अल्ट्रासोनिक टीओएफ सेंसर है, जो पारंपरिक अल्ट्रासोनिक टीओएफ सेंसर का केवल एक हजारवां आकार है। दुनिया के पहले एमईएमएस-आधारित अल्ट्रासोनिक सेंसर के रूप में। यह वास्तव में एक सफल उत्पाद है जो पीजोइलेक्ट्रिक माइक्रोमैकेनिकल अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर (पीएमयूटी3) और ऊर्जा-कुशल डीएसपी (डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग) 4, कम-शक्ति वाले सीएमओएस एएसआईसी5 को केवल 3.5 x 3.5 x 1.25 मिमी मापने वाले एक छोटे पैकेज में एक साथ जोड़ता है।

सीएच-101 केवल 3.5 x 3.5 x 1.25 मिमी मापने वाले एक छोटे पैकेज में पीएमयूटी, उच्च दक्षता वाले डीएसपी (डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर), और कम-शक्ति वाले सीएमओएस एएसआईसी को जोड़ती है। एक.चमगादड़ वस्तुओं से टकराए बिना अंधेरे में स्वतंत्र रूप से उड़ सकते हैं, क्योंकि वे स्पंदित अल्ट्रासाउंड तरंगों को भेजकर और वस्तुओं से गूँज प्राप्त करके वस्तुओं की स्थिति और सापेक्ष गति का पता लगाते हैं। इस विधि को इकोलोकेशन कहा जाता है, और इसी सिद्धांत का उपयोग अल्ट्रासोनिक सेंसर की स्थिति ट्रैकिंग के लिए भी किया जाता है।

सीएच-101 में एक एम्बेडेड पीएमयूटी है जो अल्ट्रासोनिक पल्स उत्सर्जित कर सकता है और सेंसर के दृश्य क्षेत्र के भीतर वस्तुओं से गूँज प्राप्त कर सकता है। विभिन्न सिग्नल प्रोसेसिंग के साथ संयुक्त, उत्पाद का उपयोग विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया जा सकता है, जिसमें वस्तुओं की दूरी और स्थान का पता लगाना, वस्तुओं की उपस्थिति को महसूस करना और टकराव से बचना शामिल है। इसके अलावा, इसके लिए बहुत कम बिजली की खपत की आवश्यकता होती है, जो पारंपरिक अल्ट्रासोनिक सेंसर की बिजली खपत से सौ गुना कम है, इस प्रकार उत्कृष्ट पर्यावरणीय प्रदर्शन प्रदान करता है।

वीआर प्रणाली पर आधारित मौजूदा ऑप्टिकल अल्ट्रासोनिक सेंसर एक बाहरी सेंसर को एक वायर्ड हेडसेट और एक नियंत्रक के साथ जोड़ता है। पहला इन्फ्रारेड किरणों का उत्सर्जन करता है, और दूसरा उपयोगकर्ता के स्थान का पता लगाने के लिए इन्फ्रारेड किरणों पर प्रतिक्रिया करता है। 200KHz अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर का उपयोग करने वाला VR सिस्टम उपयोगकर्ताओं को केवल एक हेडसेट और नियंत्रक के साथ VR का अनुभव करने की अनुमति देता है। सीएच-101 अल्ट्रासोनिक सेंसर का उपयोग फोकस प्लस ऑल-इन-वन के लिए किया जा सकता है, जो एचटीसी द्वारा विकसित एक स्वतंत्र हेडसेट है।

सीएच-101 अल्ट्रासोनिक सेंसर 100 सेमी की अधिकतम सेंसिंग रेंज का समर्थन करता है, और नया उत्पाद सीएच-201, जिसे 2019 के अंत में बड़े पैमाने पर उत्पादन में लाया जाएगा, 500 सेमी की अधिकतम सेंसिंग रेंज का समर्थन करता है। एमईएमएस प्रौद्योगिकी के उपयोग के कारण, सेंसर का आकार अभूतपूर्व रूप से छोटा हो गया है, हम उम्मीद करते हैं कि वे एआर/वीआर हेडसेट, स्मार्ट होम, ड्रोन, रोबोट, स्मार्ट फोन और पहनने योग्य उपकरणों में उत्पादों सहित अनुप्रयोगों की एक श्रृंखला का एहसास करेंगे।

सीएच-101 एक एमईएमएस-आधारित अल्ट्रासोनिक सेंसर है। ऑप्टिकल टीओएफ सेंसर के विपरीत, यह वस्तु के आकार, रंग और पारदर्शिता से प्रभावित हुए बिना किसी वस्तु से दूरी को सटीक रूप से माप सकता है। इसके अलावा, यह पर्यावरणीय शोर, जैसे आसपास के वातावरण में शोर और शोर से प्रभावित नहीं होगा।