MEMS ultrazvučni pretvornički senzor: Promičite napredak AR/VR tehnologije

Sustavi proširene stvarnosti / virtualne stvarnosti (AR / VR) sve se više koriste u raznim područjima, kao što su zabava, obrazovanje, zdravstvo i druge industrijske primjene. Pomoću ovih tehnologija korisnici mogu simulirati složene zadatke ili kirurške operacije u virtualnom prostoru. Sensing tehnologija omogućuje korisnicima dobivanje realističnog iskustva u virtualnom prostoru kroz napredno i precizno pozicioniranje/detekciju pokreta. Najnoviji AR/VR sustav koristi tehnologiju vremena leta (ToF) za mjerenje udaljenosti do objekta, a ultrazvučna sonda za mjerenje dubine privukla je veliku pozornost.

Sustavi proširene stvarnosti / virtualne stvarnosti (AR / VR) sve se više koriste u raznim područjima, kao što su zabava, obrazovanje, zdravstvo i druge industrijske primjene. Pomoću ovih tehnologija korisnici mogu simulirati složene zadatke ili kirurške operacije u virtualnom prostoru. Sensing tehnologija omogućuje korisnicima dobivanje realističnog iskustva u virtualnom prostoru kroz napredno i precizno pozicioniranje/detekciju pokreta. Najnoviji AR/VR sustav koristi tehnologiju vremena leta (ToF) za mjerenje udaljenosti do objekta, a ultrazvučni senzori privukli su veliku pozornost.

Izazov da AR / VR postane stvarniji: smanjite veličinu ultrazvučnih senzora
S različitim AR / VR slušalicama sa zaslonom koji se montira na glavu (HMD) počinje biti dostupan po pristupačnim cijenama u 2016., globalno AR / VR tržište značajno je poraslo, a do 2025. veličina tržišta vjerojatno će premašiti 11 milijardi USD (Izvor: 'Future Prospects for 2017 AR / VR povezana tržišta', Fuji Camry Opće istraživanje). AR/VR sustavi uglavnom su se koristili za zabavne aplikacije kao što su igre u prošlosti, ali očekuje se da će se njihova upotreba povećati u drugim područjima, kao što su montaža, proizvodnja, prijevoz, maloprodaja, obrazovanje i zdravstvena skrb.
Globalno AR/VR tržište

Koristeći najnoviji model AR/VR sustava, korisnici mogu simulirati složene kirurške operacije u virtualnom prostoru. Zaslon na glavi sa šest stupnjeva slobode (6-DoF1) i ručni upravljač omogućuju ovu primjenu. Na taj način može se postići besprijekorna sinteza između ljudskog kretanja u virtualnom prostoru i ljudskog kretanja u stvarnom prostoru. To je zbog tehnologije bazirane na senzoru koja se zove praćenje položaja 2, koja koristi ToF metodu za mjerenje udaljenosti do objekta.

ToF tehnologija ultrazvučnog pretvornika udaljenosti mjeri udaljenost do objekta na temelju vremenske razlike između trenutka kad se svjetlosni, infracrveni ili ultrazvučni valovi reflektiraju od objekta i vraćaju na senzor. Bilo da se radi o optičkoj ili infracrvenoj ToF tehnologiji, iako su vrlo precizne, ne mogu se koristiti za mjerenje u prisutnosti prepreka, pogodne su za mjerenje udaljenosti od stakla ili drugih prozirnih predmeta. Ultrazvučna ToF tehnologija može točno mjeriti udaljenost do objekata, čak i ako ti objekti imaju visoku refleksiju, a na ovu tehnologiju neće utjecati uvjeti osvjetljenja, veličina i boja objekta. Tradicionalni ultrazvučni ToF senzori zahtijevaju složenu obradu signala i preveliki su za ugradnju u kućanske uređaje

ToF rješenje s ultra-malim senzorima temeljenim na MEMS-u
TDK-ovo rješenje za ovaj izazov je CH-101, koji je novi ultra-mali ultrazvučni ToF senzor, koji je samo tisućiti dio veličine tradicionalnih ultrazvučnih ToF senzora. Kao prvi na svijetu ultrazvučni senzor temeljen na MEMS-u. To je istinski revolucionarni proizvod koji kombinira piezoelektrične mikromehaničke ultrazvučne pretvarače (PMUT3) i energetski učinkovit DSP (digitalna obrada signala) 4), CMOS ASIC5 male snage kombinirane zajedno u malom pakiranju koje mjeri samo 3,5 x 3,5 x 1,25 mm.

CH-101 kombinira PMUT, visokoučinkoviti DSP (procesor digitalnog signala) i CMOS ASIC male snage u malom pakiranju dimenzija samo 3,5 x 3,5 x 1,25 mm. jedan.Šišmiši mogu slobodno letjeti u mraku bez udaranja u predmete, jer detektiraju položaj i relativnu brzinu objekata slanjem pulsirajućih ultrazvučnih valova i primanjem odjeka od objekata. Ova metoda se naziva eholokacija, a isti princip se koristi i za praćenje položaja ultrazvučnih senzora.

CH-101 ima ugrađeni PMUT koji može emitirati ultrazvučne impulse i primati odjeke od objekata unutar vidnog polja senzora. U kombinaciji s nizom različitih obrada signala, proizvod se može koristiti u raznim primjenama, uključujući otkrivanje udaljenosti i položaja objekata, otkrivanje prisutnosti objekata i izbjegavanje sudara. Osim toga, zahtijeva vrlo nisku potrošnju energije, koja je stotinu puta niža od potrošnje energije tradicionalnih ultrazvučnih senzora, čime se osigurava izvrsna ekološka učinkovitost.

Postojeći optički ultrazvučni senzor temeljen na VR sustavu kombinira vanjski senzor sa žičanim slušalicama i kontrolerom. Prvi emitira infracrvene zrake, a drugi reagira na infracrvene zrake kako bi locirao lokaciju korisnika. VR sustav koji koristi ultrazvučnu sondu od 200 KHz omogućuje korisnicima da iskuse VR uz pomoć slušalica i kontrolera. Ultrazvučni senzor CH-101 može se koristiti za fokus plus sve-u-jednom, neovisne slušalice koje je razvio HTC.

Ultrazvučni senzor CH-101 podržava maksimalni raspon senzora od 100 cm, a novi proizvod CH-201, koji će biti pušten u masovnu proizvodnju krajem 2019. godine, podržava maksimalni raspon senzora od 500 cm. Zbog upotrebe MEMS tehnologije, veličina senzora postala je neviđeno mala, očekujemo da će ostvariti niz aplikacija, uključujući proizvode u AR/VR slušalicama, pametnim domovima, dronovima, robotima, pametnim telefonima i nosivim uređajima.

CH-101 je ultrazvučni senzor temeljen na MEMS-u. Za razliku od optičkih ToF senzora, može točno izmjeriti udaljenost do objekta bez utjecaja na veličinu, boju i prozirnost objekta. Osim toga, na njega neće utjecati buka iz okoliša, poput buke i buke u okolnom okruženju.