Czujnik ultradźwiękowy MEMS: promuj postęp technologii AR / VR

Systemy rzeczywistości rozszerzonej/wirtualnej (AR/VR) są coraz częściej stosowane w różnych dziedzinach, takich jak rozrywka, edukacja, opieka zdrowotna i inne zastosowania przemysłowe. Dzięki tym technologiom użytkownicy mogą symulować złożone zadania lub operacje chirurgiczne w przestrzeni wirtualnej. Technologia wykrywania pozwala użytkownikom uzyskać realistyczne wrażenia w przestrzeni wirtualnej dzięki zaawansowanemu i precyzyjnemu pozycjonowaniu/detekcji ruchu. Najnowszy system AR/VR wykorzystuje technologię Time-oflight (ToF) do pomiaru odległości do obiektu, a ultradźwiękowy przetwornik pomiaru głębokości cieszy się dużym zainteresowaniem.

Systemy rzeczywistości rozszerzonej/wirtualnej (AR/VR) są coraz częściej stosowane w różnych dziedzinach, takich jak rozrywka, edukacja, opieka zdrowotna i inne zastosowania przemysłowe. Dzięki tym technologiom użytkownicy mogą symulować złożone zadania lub operacje chirurgiczne w przestrzeni wirtualnej. Technologia wykrywania pozwala użytkownikom uzyskać realistyczne wrażenia w przestrzeni wirtualnej dzięki zaawansowanemu i precyzyjnemu pozycjonowaniu/detekcji ruchu. Najnowszy system AR/VR wykorzystuje technologię czasu przelotu (ToF) do pomiaru odległości do obiektu, a dużym zainteresowaniem cieszą się czujniki ultradźwiękowe.

Wyzwanie uczynienia AR / VR bardziej realnym: zmniejszenie rozmiaru czujników ultradźwiękowych
Dzięki różnym zestawom słuchawkowym AR / VR z wyświetlaczem nagłownym (HMD) zaczynają one być dostępne w przystępnych cenach w 2016 r., Światowy rynek AR / VR znacznie się rozrósł, a do 2025 r. wielkość rynku prawdopodobnie przekroczy 11 miliardów dolarów amerykańskich (Źródło: „Future Prospects for 2017 AR / VR Associates Markets”, Fuji Camry Badania Ogólne). W przeszłości systemy AR/VR były wykorzystywane głównie w zastosowaniach rozrywkowych, takich jak gry, ale oczekuje się, że ich zastosowanie wzrośnie w innych obszarach, takich jak montaż, produkcja, transport, handel detaliczny, edukacja i opieka zdrowotna.
Globalny rynek AR/VR

Korzystając z najnowszego modelu systemu AR/VR, użytkownicy mogą symulować skomplikowane operacje chirurgiczne w przestrzeni wirtualnej. Zamontowany na głowie wyświetlacz o sześciu stopniach swobody (6-DoF1) i ręczny kontroler umożliwiają to zastosowanie. W ten sposób można osiągnąć płynną syntezę ruchu człowieka w przestrzeni wirtualnej i ruchu człowieka w przestrzeni rzeczywistej. Dzieje się tak dzięki technologii opartej na czujnikach zwanej śledzeniem położenia 2, która wykorzystuje metodę ToF do pomiaru odległości do obiektu.

Technologia ultradźwiękowego przetwornika odległości ToF mierzy odległość do obiektu na podstawie różnicy czasu pomiędzy momentem odbicia światła, podczerwieni lub fal ultradźwiękowych od obiektu i powrotu do czujnika. Niezależnie od tego, czy jest to technologia optyczna, czy podczerwona ToF, choć są one bardzo dokładne, nie można ich używać do pomiaru w obecności przeszkód, nadają się do pomiaru odległości od szkła lub innych przezroczystych obiektów. Ultradźwiękowa technologia ToF może dokładnie zmierzyć odległość do obiektów, nawet jeśli obiekty te mają wysoki współczynnik odbicia, a na tę technologię nie mają wpływu warunki oświetlenia, rozmiar i kolor obiektu. Tradycyjne czujniki ultradźwiękowe ToF wymagają złożonego przetwarzania sygnału i są zbyt duże, aby można je było osadzić w urządzeniach gospodarstwa domowego

Rozwiązanie ToF z ultramałymi czujnikami opartymi na MEMS
Rozwiązaniem firmy TDK na to wyzwanie jest CH-101, który jest nowym ultramałym ultradźwiękowym czujnikiem ToF, który jest tylko jedną tysięczną wielkości tradycyjnych ultradźwiękowych czujników ToF. Jako pierwszy na świecie czujnik ultradźwiękowy oparty na MEMS. To naprawdę przełomowy produkt, który łączy piezoelektryczne mikromechaniczne przetworniki ultradźwiękowe (PMUT3) i energooszczędny DSP (cyfrowe przetwarzanie sygnału) 4), energooszczędny CMOS ASIC5 połączone razem w małej obudowie o wymiarach zaledwie 3,5 x 3,5 x 1,25 mm.

CH-101 łączy PMUT, wysokowydajny procesor DSP (cyfrowy procesor sygnałowy) i układ CMOS ASIC o niskim poborze mocy w małej obudowie o wymiarach zaledwie 3,5 x 3,5 x 1,25 mm. one.Nietoperze mogą swobodnie latać w ciemności, nie uderzając w przedmioty, ponieważ wykrywają położenie i względną prędkość obiektów, wysyłając pulsacyjne fale ultradźwiękowe i odbierając od obiektów echa. Ta metoda nazywa się echolokacją i tę samą zasadę stosuje się również do śledzenia położenia czujników ultradźwiękowych.

CH-101 ma wbudowany moduł PMUT, który może emitować impulsy ultradźwiękowe i odbierać echa od obiektów znajdujących się w polu widzenia czujnika. W połączeniu z różnorodnymi sposobami przetwarzania sygnału, produkt może być używany w różnorodnych zastosowaniach, w tym do wykrywania odległości i lokalizacji obiektów, wykrywania obecności obiektów i unikania kolizji. Ponadto wymaga bardzo niskiego zużycia energii, które jest sto razy mniejsze niż zużycie energii tradycyjnych czujników ultradźwiękowych, zapewniając w ten sposób doskonałą ochronę środowiska.

Istniejący optyczny czujnik ultradźwiękowy oparty na systemie VR łączy czujnik zewnętrzny z przewodowym zestawem słuchawkowym i kontrolerem. Pierwsza emituje promienie podczerwone, a druga reaguje na promienie podczerwone, aby zlokalizować lokalizację użytkownika. System VR wykorzystujący przetwornik ultradźwiękowy 200 kHz pozwala użytkownikom doświadczyć rzeczywistości wirtualnej za pomocą zestawu słuchawkowego i kontrolera. Do ustawiania ostrości można używać czujnika ultradźwiękowego CH-101 oraz uniwersalnego, niezależnego zestawu słuchawkowego opracowanego przez HTC.

Czujnik ultradźwiękowy CH-101 zapewnia maksymalny zasięg wykrywania 100 cm, a nowy produkt CH-201, który wejdzie do masowej produkcji pod koniec 2019 roku, zapewnia maksymalny zasięg wykrywania 500 cm. Dzięki zastosowaniu technologii MEMS rozmiary czujników stały się niespotykanie małe, spodziewamy się, że zrealizują szereg zastosowań, m.in. w produktach w goglach AR/VR, inteligentnych domach, dronach, robotach, smartfonach i urządzeniach ubieralnych.

CH-101 to czujnik ultradźwiękowy oparty na technologii MEMS. W przeciwieństwie do optycznych czujników ToF, może dokładnie zmierzyć odległość do obiektu, nie wpływając na jego rozmiar, kolor i przezroczystość. Ponadto nie będzie miał na niego wpływu hałas otoczenia, taki jak hałas i hałas w otaczającym środowisku.