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MEMS传感器掀起消费电子体验变革

信息来源:gkong.biz  时间:2012-03-01  浏览次数:211

    急遽下滑的价格、大幅改善以简化设计的软件工具等因素,可望成为推动惯性传感器(inertial sensor)新一代应用,为移动消费性装置带来差异化的动力。虽然首度内置微机电系统(MEMS)加速度计的iPhone以及Wii游戏机,藉由引进手势识别掀起了用户介面革 命,产品设计者还是花费好一番工夫,才厘清该如何充分发挥惯性传感器的性能。
    现在,拜价格下滑以及相关设计知识基础与环境走向成熟、传感器设计更简便之赐,惯性传感器正准备进军更广泛的手势识别与精准定位 (location)应用;市场研究机构Yole Developpement预估,那些新发展将推动加速度计、磁力计等元件在手机内的渗透率,于五年内达到近五成。
    目前陀螺仪几乎已经是所有平板装置的基本配备,主要是因为苹果iPad占据该市场的九成以上。此外Yole Developpement也预期,惯性传感器在消费性电子领域的应用规模,将在接下来五年达到平均每年24%左右的成长,出货量将在2015年达到50亿颗。
    不过惯性传感器在游戏领域以外的应用,目前看来还是有某种程度的局限;加速度计已经是手机产品提供屏幕画面横屏与直屏切换功能的必要配备,也有部分产品运用于提供计步器功能。磁力计则是在去年获得手机产品的大量采用,以提供正确的导航指向功能。另外多轴(multiaxis)MEMS陀螺仪则因刚达到消费性产品可接受的价格点与产能,首度进军手机、并已几乎进驻所有平板装置,初期以游戏的应用为主。
    更低的价格将有助于激励更广泛的采用;Yole预见分立惯性传感器元件价格将持续下跌,以三轴加速度计为例,将由2010年的0.7美元,到2015年跌至0.3美元或是每轴低于0.1美元。这类方案成本下跌的部分原因,是因为能将加速度计与磁力计、或是加速度计与陀螺仪封装在一起,让两颗传感器装置能分享一颗ASIC控制器;这也能改善传感器数据。
    另一个推动MEM传感器渗透率的原因是,越来越容易将传感器输出数据转换成有用的应用。包括ST、InvenSense等领导级供应商都可提供越来越多的软件与程序库,让手机与平板装置厂商能更容易地将基本手势识别功能加入系统产品中。
    运动传感器软件专门供应商如Movea与Hillcrest Labs,也可提供设备无关(device-agnostic)的软件工具,以支持更广泛的应用,特别是无线鼠标(air mice)、电视遥控器等可透过手势操控的应用。此外,* 新版的Android操作系统支持部分运动处理应用程序介面(API),未来的版本预期将会支持更精密的动作。
    LG的Android手机Optimus Black采用了一颗陀螺仪,以提供方便的单手操控介面,使用者能藉由倾斜手机来切换屏幕画面(在手机侧边的一个拇指按钮能启动陀螺仪);这是采用MEMS新创公司InvenSense陀螺仪的首款产品,这家小型无晶圆厂供应商能拿到如此规模庞大的设计案,意味着MEMS产业链的代工技术已经迈向成熟、产量也趋于稳定,还有无论是InvenSense或Android的软件支持,都能很顺畅地将传感器资料转换成各种功能。
    陀螺仪在短时间内看来也会应用于改善手机拍摄影像的稳定性,目前该元件还已经被应用在电视遥控器中,以简化网络电视的使用。目前LG新推出的、支持点击式(point-and-click)遥控功能的一款电视产品,就配备了Hillcrest Labs的手势识别软件,可进行传感器数据融合、校准与信号处理,移除数据中的瑕疵与补偿温度变化,以产生更精确的数据流,再将之与鼠标指向功能结合,提供精密的点选功能,让电视功能操控更简便。
    而推动惯性传感器在便携式消费产品应用的主力,看来将会是对于更精确定位与导航资讯的需求;根据GPS芯片组供应商表示,他们的客户正在寻找更具可靠性的行人导航功能,可结合户外与室内地图以支持位置感知搜寻(location-aware searches),能允许使用者查找所需地点资讯。而加速度计与磁力计是这类导航功能的关键,搭配陀螺仪与压力传感器,就能精确追踪使用者的步伐与方向之改变,以及在无线或卫星讯号收不到的地方推测使用者位置。
    一些基础建设也正在发展中,例如在美国,服务供应商Point Inside等已可提供一些购物中心与机场的室内地图与位置服务,可结合商店促销资讯。而商店内的数据搜寻与扩增实境等功能,将需要精确度更高、低漂移(low drift)的一整套传感器,将精确度由数十米进一步提升到几米之内。
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