Senzor cu traductor cu ultrasunete MEMS: promovați progresul tehnologiei AR / VR

Sistemele de realitate augmentată / realitate virtuală (AR / VR) sunt din ce în ce mai utilizate în diverse domenii, cum ar fi divertisment, educație, asistență medicală și alte aplicații industriale. Cu aceste tehnologii, utilizatorii pot simula sarcini complexe sau operații chirurgicale într-un spațiu virtual. Tehnologia de detectare permite utilizatorilor să obțină o experiență realistă într-un spațiu virtual printr-o poziționare/detecție avansată și precisă a mișcării. Cel mai recent sistem AR / VR utilizează tehnologia time-of-flight (ToF) pentru a măsura distanța până la un obiect, iar traductorul de măsurare a adâncimii cu ultrasunete a atras o mare atenție.

Sistemele de realitate augmentată / realitate virtuală (AR / VR) sunt din ce în ce mai utilizate în diverse domenii, cum ar fi divertisment, educație, asistență medicală și alte aplicații industriale. Cu aceste tehnologii, utilizatorii pot simula sarcini complexe sau operații chirurgicale într-un spațiu virtual. Tehnologia de detectare permite utilizatorilor să obțină o experiență realistă într-un spațiu virtual printr-o poziționare/detecție avansată și precisă a mișcării. Cel mai recent sistem AR / VR folosește tehnologia time-of-flight (ToF) pentru a măsura distanța până la un obiect, iar senzorii cu ultrasunete au atras o mare atenție.

Provocarea de a face AR / VR mai reală: reduceți dimensiunea senzorilor ultrasonici
Cu diferitele căști AR / VR cu afișaj montat pe cap (HMD), acestea încep să fie disponibile la prețuri accesibile în 2016, piața globală AR / VR a crescut substanțial, iar până în 2025, dimensiunea pieței este probabil să depășească 11 miliarde de dolari SUA. Piețe”, Fuji Camry General Research). Sistemele AR / VR au fost utilizate în principal pentru aplicații de divertisment, cum ar fi jocuri, în trecut, dar este de așteptat ca utilizarea lor să crească în alte domenii, cum ar fi asamblarea, producția, transportul, vânzarea cu amănuntul, educația și asistența medicală.
Piața globală AR / VR

Folosind cel mai recent model de sistem AR/VR, utilizatorii pot simula operații chirurgicale complexe în spațiul virtual. Un afișaj cu șase grade de libertate (6-DoF1) montat pe cap și un controler manual fac această aplicație posibilă. În acest fel, se poate realiza o sinteză perfectă între mișcarea umană în spațiul virtual și mișcarea umană în spațiul real. Acest lucru se datorează unei tehnologii bazate pe senzori numită urmărirea poziției 2, care utilizează metoda ToF pentru a măsura distanța până la un obiect.

Tehnologia traductorului de distanță cu ultrasunete ToF măsoară distanța până la un obiect pe baza diferenței de timp dintre momentul în care lumina, infraroșul sau undele ultrasonice sunt reflectate de obiect și returnate la senzor. Fie că este vorba de tehnologie optică sau infraroșu ToF, deși sunt foarte precise, nu pot fi folosite pentru măsurare în prezența obstacolelor, sunt potrivite pentru măsurarea distanței față de sticlă sau alte obiecte transparente. Tehnologia ToF cu ultrasunete poate măsura cu precizie distanța până la obiecte, chiar dacă aceste obiecte au reflectivitate mare, iar această tehnologie nu va fi afectată de condițiile de iluminare, dimensiunea și culoarea obiectului. Senzorii tradiționali cu ultrasunete ToF necesită procesare complexă a semnalului și sunt prea mari pentru a fi încorporați în aparatele electrocasnice

Soluție ToF cu senzori ultra-mici bazați pe MEMS
Soluția TDK la această provocare este CH-101, care este un nou senzor ultra-mic ToF cu ultrasunete, care are doar o miime din dimensiunea senzorilor tradiționali cu ultrasunete ToF. Fiind primul senzor ultrasonic bazat pe MEMS din lume. Este un produs cu adevărat inovator, care combină traductoare cu ultrasunete piezoelectrice micromecanice (PMUT3) și DSP (procesare digitală a semnalului) 4 eficiente din punct de vedere energetic, CMOS ASIC5 de putere redusă combinate împreună într-un pachet mic, care măsoară doar 3,5 x 3,5 x 1,25 mm.

CH-101 combină PMUT, DSP (Procesor de semnal digital) de înaltă eficiență și ASIC CMOS de putere redusă într-un pachet mic, care măsoară doar 3,5 x 3,5 x 1,25 mm. one.Liliecii pot zbura liber în întuneric fără să lovească obiecte, deoarece detectează poziția și viteza relativă a obiectelor prin trimiterea de unde ultrasunete pulsate și primirea de ecouri de la obiecte. Această metodă se numește ecolocație și același principiu este folosit și pentru urmărirea poziției senzorilor ultrasonici.

CH-101 are un PMUT încorporat care poate emite impulsuri ultrasonice și poate primi ecouri de la obiectele din câmpul vizual al senzorului. Combinat cu o varietate de procesare a semnalelor diferite, produsul poate fi utilizat într-o varietate de aplicații, inclusiv detectarea distanței și a locației obiectelor, detectarea prezenței obiectelor și evitarea coliziunilor. În plus, necesită un consum de energie foarte scăzut, care este de o sută de ori mai mic decât consumul de energie al senzorilor cu ultrasunete tradiționali, oferind astfel performanțe excelente de mediu.

Senzorul optic cu ultrasunete existent bazat pe sistemul VR combină un senzor extern cu o cască cu fir și un controler. Primul emite raze infraroșii, iar cel de-al doilea răspunde la razele infraroșii pentru a localiza locația utilizatorului. Sistemul VR care utilizează un traductor cu ultrasunete de 200KHz permite utilizatorilor să experimenteze VR doar cu o cască și un controler. Senzorul ultrasonic CH-101 poate fi folosit pentru focalizare plus all-in-one, un set cu cască independent dezvoltat de HTC.

Senzorul cu ultrasunete CH-101 acceptă o rază de detectare maximă de 100 cm, iar noul produs CH-201, care va fi pus în producție în masă la sfârșitul anului 2019, acceptă o rază de detectare maximă de 500 cm. Datorită utilizării tehnologiei MEMS, dimensiunea senzorilor a devenit fără precedent, ne așteptăm ca aceștia să realizeze o serie de aplicații, inclusiv produse în căști AR / VR, case inteligente, drone, roboți, telefoane inteligente și dispozitive portabile.

CH-101 este un senzor ultrasonic bazat pe MEMS. Spre deosebire de senzorii optici ToF, acesta poate măsura cu precizie distanța până la un obiect fără a fi afectat de dimensiunea, culoarea și transparența obiectului. În plus, nu va fi afectat de zgomotul din mediu, cum ar fi zgomotul și zgomotul din mediul înconjurător.