Sensor Transduser Ultrasonik MEMS: Galakkan kemajuan teknologi AR / VR

Sistem realiti tambahan / realiti maya (AR / VR) semakin digunakan dalam pelbagai bidang, seperti hiburan, pendidikan, penjagaan kesihatan dan aplikasi industri lain. Dengan teknologi ini, pengguna boleh mensimulasikan tugas kompleks atau operasi pembedahan dalam ruang maya. Teknologi penderiaan membolehkan pengguna memperoleh pengalaman yang realistik dalam ruang maya melalui pengesanan kedudukan / gerakan yang maju dan tepat. Sistem AR / VR terkini menggunakan teknologi masa penerbangan (ToF) untuk mengukur jarak ke objek, dan transduser pengukuran kedalaman ultrasonik telah menarik perhatian yang besar.

Sistem realiti tambahan / realiti maya (AR / VR) semakin digunakan dalam pelbagai bidang, seperti hiburan, pendidikan, penjagaan kesihatan dan aplikasi industri lain. Dengan teknologi ini, pengguna boleh mensimulasikan tugas kompleks atau operasi pembedahan dalam ruang maya. Teknologi penderiaan membolehkan pengguna memperoleh pengalaman yang realistik dalam ruang maya melalui pengesanan kedudukan / gerakan yang maju dan tepat. Sistem AR / VR terkini menggunakan teknologi masa penerbangan (ToF) untuk mengukur jarak ke objek, dan penderia ultrasonik telah menarik perhatian yang hebat.

Cabaran untuk menjadikan AR / VR lebih nyata: mengurangkan saiz penderia ultrasonik
Dengan pelbagai set kepala AR / VR paparan terpasang kepala (HMD), ia mula tersedia pada harga yang berpatutan pada tahun 2016, pasaran AR / VR global telah berkembang dengan ketara, dan menjelang 2025, saiz pasaran mungkin melebihi AS $ 11 bilion (Sumber: 'Future Market'Future2016' Penyelidikan Am Camry). Sistem AR / VR digunakan terutamanya untuk aplikasi hiburan seperti permainan pada masa lalu, tetapi penggunaannya dijangka meningkat dalam bidang lain, seperti pemasangan, pembuatan, pengangkutan, peruncitan, pendidikan dan penjagaan kesihatan.
Pasaran AR / VR global

Menggunakan model sistem AR / VR terkini, pengguna boleh mensimulasikan operasi pembedahan yang kompleks dalam ruang maya. Paparan yang dipasang di kepala dan pengawal tangan enam darjah kebebasan (6-DoF1) membolehkan aplikasi ini. Dengan cara ini, sintesis yang lancar antara pergerakan manusia di ruang maya dan pergerakan manusia di ruang sebenar boleh dicapai. Ini disebabkan oleh teknologi berasaskan sensor yang dipanggil penjejakan kedudukan 2, yang menggunakan kaedah ToF untuk mengukur jarak ke objek.

Teknologi transduser jarak ultrasonik ToF mengukur jarak ke objek berdasarkan perbezaan masa antara apabila gelombang cahaya, inframerah atau ultrasonik dipantulkan daripada objek dan dikembalikan kepada sensor. Sama ada teknologi ToF optik atau inframerah, walaupun ia sangat tepat, ia tidak boleh digunakan untuk pengukuran dengan kehadiran halangan, ia sesuai untuk mengukur jarak dari kaca atau objek lutsinar lain. Teknologi ToF ultrasonik boleh mengukur jarak ke objek dengan tepat, walaupun objek ini mempunyai pemantulan yang tinggi, dan teknologi ini tidak akan terjejas oleh keadaan pencahayaan, saiz dan warna objek. Penderia ToF ultrasonik tradisional memerlukan pemprosesan isyarat yang kompleks dan terlalu besar untuk dibenamkan dalam peralatan rumah

Penyelesaian ToF dengan penderia berasaskan MEMS ultra-kecil
Penyelesaian TDK untuk cabaran ini ialah CH-101, yang merupakan penderia ToF ultrasonik ultra-kecil baharu, yang hanya seperseribu saiz penderia ToF ultrasonik tradisional. Sebagai sensor ultrasonik berasaskan MEMS pertama di dunia. Ia adalah produk terobosan yang menggabungkan transduser ultrasonik mikromekanikal piezoelektrik (PMUT3) dan DSP (pemprosesan isyarat digital) yang cekap tenaga 4), CMOS ASIC5 berkuasa rendah digabungkan bersama-sama dalam pakej kecil berukuran hanya 3.5 x 3.5 x 1.25 mm.

CH-101 menggabungkan PMUT, DSP (Pemproses Isyarat Digital) berkecekapan tinggi dan CMOS ASIC berkuasa rendah dalam pakej kecil bersaiz hanya 3.5 x 3.5 x 1.25 mm. satu.Kelawar boleh terbang bebas dalam gelap tanpa mengenai objek, kerana mereka mengesan kedudukan dan kelajuan relatif objek dengan menghantar gelombang ultrasound berdenyut dan menerima gema daripada objek. Kaedah ini dipanggil echolocation, dan prinsip yang sama juga digunakan untuk pengesanan kedudukan sensor ultrasonik.

CH-101 mempunyai PMUT tertanam yang boleh mengeluarkan denyutan ultrasonik dan menerima gema daripada objek dalam medan pandangan sensor. Digabungkan dengan pelbagai pemprosesan isyarat yang berbeza, produk ini boleh digunakan dalam pelbagai aplikasi, termasuk mengesan jarak dan lokasi objek, mengesan kehadiran objek dan mengelakkan perlanggaran. Di samping itu, ia memerlukan penggunaan kuasa yang sangat rendah, iaitu seratus kali lebih rendah daripada penggunaan kuasa penderia ultrasonik tradisional, sekali gus memberikan prestasi alam sekitar yang sangat baik.

Penderia ultrasonik optik sedia ada berdasarkan sistem VR menggabungkan penderia luaran dengan set kepala berwayar dan pengawal. Yang pertama memancarkan sinar inframerah, dan yang terakhir bertindak balas kepada sinar inframerah untuk mencari lokasi pengguna. Sistem VR menggunakan transduser ultrasonik 200KHz membolehkan pengguna mengalami VR hanya dengan set kepala dan pengawal. Penderia ultrasonik CH-101 boleh digunakan untuk fokus serta semua-dalam-satu, set kepala bebas yang dibangunkan oleh HTC.

Penderia ultrasonik CH-101 menyokong julat penderiaan maksimum 100 cm, dan produk baharu CH-201, yang akan dimasukkan ke dalam pengeluaran besar-besaran pada penghujung 2019, menyokong julat penderiaan maksimum 500 cm. Disebabkan oleh penggunaan teknologi MEMS, saiz penderia menjadi sangat kecil sebelum ini, kami menjangkakan mereka merealisasikan satu siri aplikasi, termasuk produk dalam set kepala AR / VR, rumah pintar, dron, robot, telefon pintar dan peranti boleh pakai.

CH-101 ialah sensor ultrasonik berasaskan MEMS. Tidak seperti penderia ToF optik, ia boleh mengukur jarak ke objek dengan tepat tanpa dipengaruhi oleh saiz, warna dan ketelusan objek. Di samping itu, ia tidak akan terjejas oleh bunyi persekitaran, seperti bunyi bising dan bunyi di persekitaran sekitar.