MEMS Ultrasone transducersensor: Bevorder de vooruitgang op het gebied van AR/VR-technologie

Augmented reality/virtual reality (AR/VR)-systemen worden steeds vaker gebruikt op verschillende gebieden, zoals entertainment, onderwijs, gezondheidszorg en andere industriële toepassingen. Met deze technologieën kunnen gebruikers complexe taken of chirurgische ingrepen in een virtuele ruimte simuleren. Sensingtechnologie stelt gebruikers in staat een realistische ervaring in een virtuele ruimte te verkrijgen door middel van geavanceerde en nauwkeurige positionering/bewegingsdetectie. Het nieuwste AR / VR-systeem maakt gebruik van time-of-flight (ToF) -technologie om de afstand tot een object te meten, en ultrasone dieptemetingstransducers hebben veel aandacht getrokken.

Augmented reality/virtual reality (AR/VR)-systemen worden steeds vaker gebruikt op verschillende gebieden, zoals entertainment, onderwijs, gezondheidszorg en andere industriële toepassingen. Met deze technologieën kunnen gebruikers complexe taken of chirurgische ingrepen in een virtuele ruimte simuleren. Sensingtechnologie stelt gebruikers in staat een realistische ervaring in een virtuele ruimte te verkrijgen door middel van geavanceerde en nauwkeurige positionering/bewegingsdetectie. Het nieuwste AR/VR-systeem maakt gebruik van time-of-flight (ToF)-technologie om de afstand tot een object te meten, en ultrasone sensoren hebben veel aandacht getrokken.

De uitdaging om AR/VR reëler te maken: de grootte van ultrasone sensoren verkleinen
Met de verschillende op het hoofd gemonteerde display (HMD) AR/VR-headsets begint deze in 2016 beschikbaar te komen tegen betaalbare prijzen. De mondiale AR/VR-markt is aanzienlijk gegroeid en tegen 2025 zal de marktomvang waarschijnlijk de 11 miljard dollar overschrijden (Bron: 'Future Prospects for 2017 AR/VR Related Markets', Fuji Camry General Research). AR/VR-systemen werden in het verleden voornamelijk gebruikt voor entertainmenttoepassingen zoals games, maar de verwachting is dat het gebruik ervan zal toenemen op andere gebieden, zoals assemblage, productie, transport, detailhandel, onderwijs en gezondheidszorg.
Wereldwijde AR/VR-markt

Met behulp van het nieuwste model AR/VR-systeem kunnen gebruikers complexe chirurgische ingrepen in de virtuele ruimte simuleren. Een op het hoofd gemonteerd display en handcontroller met zes vrijheidsgraden (6-DoF1) maken deze toepassing mogelijk. Op deze manier kan een naadloze synthese tussen de menselijke beweging in de virtuele ruimte en de menselijke beweging in de werkelijke ruimte worden bereikt. Dit komt door een sensorgebaseerde technologie genaamd position tracking 2, die de ToF-methode gebruikt om de afstand tot een object te meten.

ToF ultrasone afstandstransducertechnologie meet de afstand tot een object op basis van het tijdsverschil tussen het moment waarop licht, infrarood of ultrasone golven door het object worden gereflecteerd en naar de sensor worden teruggestuurd. Of het nu gaat om optische of infrarood ToF-technologie, hoewel ze zeer nauwkeurig zijn, kunnen ze niet worden gebruikt voor metingen in de aanwezigheid van obstakels, ze zijn wel geschikt voor het meten van de afstand tot glas of andere transparante objecten. Ultrasone ToF-technologie kan de afstand tot objecten nauwkeurig meten, zelfs als deze objecten een hoge reflectiviteit hebben, en deze technologie wordt niet beïnvloed door de lichtomstandigheden, de grootte en de kleur van het object. Traditionele ultrasone ToF-sensoren vereisen complexe signaalverwerking en zijn te groot om in huishoudelijke apparaten te worden ingebed

ToF-oplossing met ultrakleine, op MEMS gebaseerde sensoren
De oplossing van TDK voor deze uitdaging is CH-101, een nieuwe ultrakleine ultrasone ToF-sensor, die slechts een duizendste zo groot is als traditionele ultrasone ToF-sensoren. Als 's werelds eerste MEMS-gebaseerde ultrasone sensor. Het is een werkelijk baanbrekend product dat piëzo-elektrische micromechanische ultrasone transducers (PMUT3) en energiezuinige DSP (digitale signaalverwerking) 4), CMOS ASIC5 met laag vermogen combineert, gecombineerd in een klein pakket van slechts 3,5 x 3,5 x 1,25 mm.

CH-101 combineert PMUT, hoogefficiënte DSP (digitale signaalprocessor) en CMOS ASIC met laag vermogen in een klein pakket van slechts 3,5 x 3,5 x 1,25 mm. one.Vleermuizen kunnen vrij in het donker vliegen zonder objecten te raken, omdat ze de positie en relatieve snelheid van objecten detecteren door gepulseerde ultrasone golven uit te zenden en echo's van de objecten te ontvangen. Deze methode wordt echolocatie genoemd en hetzelfde principe wordt ook gebruikt voor het volgen van de positie van ultrasone sensoren.

De CH-101 heeft een ingebouwde PMUT die ultrasone pulsen kan uitzenden en echo's kan ontvangen van objecten binnen het gezichtsveld van de sensor. Gecombineerd met een verscheidenheid aan signaalverwerking kan het product worden gebruikt in een verscheidenheid aan toepassingen, waaronder het detecteren van de afstand en locatie van objecten, het detecteren van de aanwezigheid van objecten en het vermijden van botsingen. Bovendien vereist het een zeer laag stroomverbruik, dat honderd keer lager is dan het stroomverbruik van traditionele ultrasone sensoren, waardoor uitstekende milieuprestaties worden geleverd.

De bestaande optische ultrasone sensor op basis van VR-systeem combineert een externe sensor met een bedrade headset en een controller. De eerste zendt infraroodstralen uit en de laatste reageert op infraroodstralen om de locatie van de gebruiker te lokaliseren. Het VR-systeem met behulp van een ultrasone transducer van 200 kHz stelt gebruikers in staat VR te ervaren met slechts een headset en controller. De CH-101 ultrasone sensor kan worden gebruikt voor de focus plus all-in-one, een onafhankelijke headset ontwikkeld door HTC.

De CH-101 ultrasone sensor ondersteunt een maximaal detectiebereik van 100 cm, en het nieuwe product CH-201, dat eind 2019 in massaproductie zal worden genomen, ondersteunt een maximaal detectiebereik van 500 cm. Door het gebruik van MEMS-technologie is de omvang van de sensoren ongekend klein geworden, we verwachten dat ze een reeks toepassingen zullen realiseren, waaronder producten in AR/VR-headsets, smart homes, drones, robots, smartphones en draagbare apparaten.

CH-101 is een MEMS-gebaseerde ultrasone sensor. In tegenstelling tot optische ToF-sensoren kan het de afstand tot een object nauwkeurig meten zonder te worden beïnvloed door de grootte, kleur en transparantie van het object. Bovendien zal het geen last hebben van omgevingsgeluid, zoals lawaai en lawaai in de omgeving.