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TDK推出MEMS超聲波ToF傳感器,  突破AR/VR技術的界限


據報道,近日,TDK推出新款基于MEMS的超聲波ToF傳感器CH-101,與光學ToF傳感器相比,它可以精確地測量到物體的距離,而不管其大小、顏色和透明度。此外,它不受周圍噪音(例如有害聲音和周圍噪音)的影響。

超小型傳感器,是傳統類型傳感器的千分之一


增強現實/虛擬現實(AR/VR)系統正越來越多地應用于娛樂、教育、醫療和其他工業領域。它們允許用戶在虛擬空間中模擬復雜的任務或手術。傳感技術使用戶能夠通過復雜和精確的位置/運動檢測在虛擬空間中獲得真實的體驗。最近的AR/VR系統使用飛行時間(ToF)來測量到物體的距離,而超聲波傳感器正引起人們的極大關注。

提高AR/VR真實感面臨的挑戰:減小超聲波傳感器的尺寸

自2016年各種頭戴式顯示(HMD)AR/VR耳機開始以人們可承受的價格提供后,全球AR/VR市場已大幅增長,到2025年其規模可能超過110億美元。雖然過去AR/VR系統主要用于游戲等娛樂應用,但它們在裝配、制造、運輸、零售、教育和醫療等領域的應用預計將會增加。

資料來源:富士奇美拉研究院“2017年AR/VR相關市場的未來展望”


最新的AR/VR系統模型允許用戶在虛擬空間中模擬復雜的手術,具有六個自由度(6-DoF 1)的HMD和手動控制器使之成為可能。這使得在虛擬空間中的身體運動與在真實空間中的身體運動無縫集成,因為這是一種基于傳感器的技術,被稱為定位跟蹤,并通過使用ToF方法測量到物體的距離,因此這種集成是可能的。

ToF根據光線、紅外線或超聲波的發射與被物體反射后返回傳感器之間的時差來測量到物體的距離。光學或紅外飛行時間(ToF)雖然精度很高,但在有障礙物的情況下不能用于測量,也不適合測量到玻璃或其他透明物體的距離。超聲波飛行時間(ToF)可以精確測量到物體的距離,即使它是高度反射的,它也不受光照條件、物體大小或顏色的影響。不過傳統的超聲ToF傳感器需要復雜的信號處理,體積太大,無法嵌入家用電器中。

基于超小型MEMS傳感器的ToF解決方案

TDK針對這一挑戰的解決方案是CH-101,這是一種新型超小型超聲波ToF傳感器,其體積是傳統超聲波ToF傳感器的千分之一。Chirp品牌提供的全球首個基于MEMS的超聲傳感器是真正的突破性產品,它將壓電微機械超聲波傳感器(PMUT3)、功率高效的數字信號處理器(數字信號處理器4)和低功耗CMOS ASIC5集成在3.5 x 3.5 x 1.25 mm的小尺寸封裝中。

  現有的基于光學傳感器的VR系統結合外部傳感器來發送紅外線,其中有線耳機和控制器響應紅外線以定位用戶的位置。使用CH-101的虛擬現實系統,用戶只需一個耳機和一個控制器就可以體驗虛擬現實。


蝙蝠可以在黑暗中自由飛行而不會撞到物體,因為它們可以通過發出脈沖超聲波和接收物體產生的回聲來探測物體的位置和相對速度,這稱為回聲定位,同樣的原理也用于超聲波傳感器的定位跟蹤。

CH-101有一個嵌入式PMUT,它發射超聲波脈沖并接收來自傳感器視場中物體的回波。當它與各種信號處理相結合時,它可以在廣泛的應用中使用,包括檢測到物體的距離和位置、感知物體的存在并避免碰撞。此外,它要求低功耗,比傳統超聲波傳感器低100倍,從而提供優越的環境性能。

雖然CH-101超聲波傳感器支持的最大感應范圍為100厘米,而新產品CH-201的最大范圍可達500厘米,計劃于2019年底開始量產。由于使用了MEMS技術,傳感器變得比以往任何時候都小,我們可以期待廣泛的應用,包括AR/VR耳機、智能家居、無人機、機器人、智能手機和可穿戴設備。


(來自:RFID世界網   作者:Null 來源:傳感器專家網2019-12-18

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