Sensor Transduser Ultrasonik MEMS: Mempromosikan kemajuan teknologi AR / VR

Sistem augmented reality/virtual reality (AR/VR) semakin banyak digunakan di berbagai bidang, seperti hiburan, pendidikan, kesehatan, dan aplikasi industri lainnya. Dengan teknologi ini, pengguna dapat melakukan simulasi tugas kompleks atau operasi bedah di ruang virtual. Teknologi penginderaan memungkinkan pengguna memperoleh pengalaman realistis dalam ruang virtual melalui deteksi posisi/gerakan yang canggih dan tepat. Sistem AR/VR terbaru menggunakan teknologi time-of-flight (ToF) untuk mengukur jarak ke suatu objek, dan transduser pengukuran kedalaman ultrasonik telah menarik banyak perhatian.

Sistem augmented reality/virtual reality (AR/VR) semakin banyak digunakan di berbagai bidang, seperti hiburan, pendidikan, kesehatan, dan aplikasi industri lainnya. Dengan teknologi ini, pengguna dapat melakukan simulasi tugas kompleks atau operasi bedah di ruang virtual. Teknologi penginderaan memungkinkan pengguna memperoleh pengalaman realistis dalam ruang virtual melalui deteksi posisi/gerakan yang canggih dan tepat. Sistem AR/VR terbaru menggunakan teknologi time-of-flight (ToF) untuk mengukur jarak ke suatu objek, dan sensor ultrasonik telah menarik banyak perhatian.

Tantangan untuk menjadikan AR/VR lebih nyata: memperkecil ukuran sensor ultrasonik
Dengan berbagai headset AR/VR yang dipasang di kepala (HMD), mulai tersedia dengan harga terjangkau pada tahun 2016, pasar AR/VR global telah tumbuh secara substansial, dan pada tahun 2025, ukuran pasar kemungkinan akan melebihi US$11 miliar (Sumber: 'Prospek Masa Depan untuk Pasar Terkait AR/VR 2017', Riset Umum Fuji Camry). Sistem AR/VR dulunya terutama digunakan untuk aplikasi hiburan seperti game, tetapi penggunaannya diperkirakan akan meningkat di bidang lain, seperti perakitan, manufaktur, transportasi, ritel, pendidikan, dan perawatan kesehatan.
Pasar AR/VR global

Dengan menggunakan sistem AR / VR model terbaru, pengguna dapat mensimulasikan operasi bedah kompleks di ruang virtual. Layar enam derajat kebebasan (6-DoF1) yang dipasang di kepala dan pengontrol tangan memungkinkan aplikasi ini. Dengan cara ini, sintesis yang mulus antara pergerakan manusia di ruang virtual dan pergerakan manusia di ruang nyata dapat tercapai. Hal ini disebabkan adanya teknologi berbasis sensor bernama position tracking 2 yang menggunakan metode ToF untuk mengukur jarak suatu objek.

Teknologi transduser jarak ultrasonik ToF mengukur jarak ke suatu objek berdasarkan perbedaan waktu antara saat gelombang cahaya, inframerah, atau ultrasonik dipantulkan dari objek dan dikembalikan ke sensor. Baik itu teknologi ToF optik atau inframerah, meskipun sangat akurat, namun tidak dapat digunakan untuk pengukuran jika ada penghalang, namun cocok untuk mengukur jarak dari kaca atau benda transparan lainnya. Teknologi Ultrasonic ToF dapat mengukur jarak ke objek secara akurat, meskipun objek tersebut memiliki reflektifitas tinggi, dan teknologi ini tidak akan terpengaruh oleh kondisi pencahayaan, ukuran, dan warna objek. Sensor ToF ultrasonik tradisional memerlukan pemrosesan sinyal yang rumit dan terlalu besar untuk dipasang pada peralatan rumah tangga

Solusi ToF dengan sensor ultra-kecil berbasis MEMS
Solusi TDK untuk tantangan ini adalah CH-101, yang merupakan sensor ToF ultrasonik ultra-kecil baru, yang hanya seperseribu ukuran sensor ToF ultrasonik tradisional. Sebagai sensor ultrasonik berbasis MEMS pertama di dunia. Ini adalah produk terobosan sejati yang menggabungkan transduser ultrasonik mikromekanis piezoelektrik (PMUT3) dan DSP (pemrosesan sinyal digital) hemat energi 4), CMOS ASIC5 berdaya rendah yang digabungkan bersama dalam paket kecil berukuran hanya 3,5 x 3,5 x 1,25 mm.

CH-101 menggabungkan PMUT, DSP (Digital Signal Processor) efisiensi tinggi, dan CMOS ASIC berdaya rendah dalam paket kecil hanya berukuran 3,5 x 3,5 x 1,25 mm. satu.Kelelawar dapat terbang bebas dalam kegelapan tanpa menabrak benda, karena mereka mendeteksi posisi dan kecepatan relatif suatu benda dengan mengirimkan gelombang ultrasonik berdenyut dan menerima gema dari benda tersebut. Metode ini disebut ekolokasi, dan prinsip yang sama juga digunakan untuk pelacakan posisi sensor ultrasonik.

CH-101 memiliki PMUT tertanam yang dapat memancarkan pulsa ultrasonik dan menerima gema dari objek dalam bidang pandang sensor. Dikombinasikan dengan berbagai pemrosesan sinyal yang berbeda, produk ini dapat digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk mendeteksi jarak dan lokasi objek, merasakan keberadaan objek, dan menghindari tabrakan. Selain itu, memerlukan konsumsi daya yang sangat rendah, yaitu seratus kali lebih rendah dibandingkan konsumsi daya sensor ultrasonik tradisional, sehingga memberikan kinerja lingkungan yang sangat baik.

Sensor ultrasonik optik berbasis sistem VR menggabungkan sensor eksternal dengan headset berkabel dan pengontrol. Yang pertama memancarkan sinar infra merah, dan yang terakhir merespons sinar infra merah untuk menemukan lokasi pengguna. Sistem VR yang menggunakan transduser ultrasonik 200KHz memungkinkan pengguna merasakan pengalaman VR hanya dengan headset dan pengontrol. Sensor ultrasonik CH-101 dapat digunakan untuk fokus plus all-in-one, headset independen yang dikembangkan oleh HTC.

Sensor ultrasonik CH-101 mendukung jangkauan penginderaan maksimum 100 cm, dan produk baru CH-201, yang akan diproduksi massal pada akhir tahun 2019, mendukung jangkauan penginderaan maksimum 500 cm. Karena penggunaan teknologi MEMS, ukuran sensor menjadi sangat kecil, kami berharap sensor tersebut dapat mewujudkan serangkaian aplikasi, termasuk produk dalam headset AR / VR, rumah pintar, drone, robot, ponsel pintar, dan perangkat yang dapat dikenakan.

CH-101 merupakan sensor ultrasonik berbasis MEMS. Tidak seperti sensor ToF optik, sensor ini dapat mengukur jarak ke suatu objek secara akurat tanpa terpengaruh oleh ukuran, warna, dan transparansi objek. Selain itu, tidak akan terpengaruh oleh kebisingan lingkungan, seperti kebisingan dan kebisingan di lingkungan sekitar.