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MEMS技術(shù)

作者: 時間:2011-06-25 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

為游戲應(yīng)用提供更佳的控制能力

在改善電子游戲的體驗方面,加速度計還能提供運動和傾斜檢測。這些游戲可以在多種平臺上運行——包括Microsoft Xbox、Sony的Playstation、Nintendo GameCube等游戲機和Nintendo GameBoy、Palm或Pocket PC PDA等手持式裝置,以及其它膝上型和桌上型電腦,改善控制盤和操縱桿的傾斜及運動敏感功能。

該功能讓用戶沉浸在游戲之中,體驗其中的樂趣。特別是玩飛行模擬類游戲時,用戶需要讓游戲控制盤或者操縱桿傾斜來使飛機轉(zhuǎn)彎——無論是操控螺旋槳式飛機還是噴氣式戰(zhàn)斗機,大多數(shù)用戶在完成大斜度轉(zhuǎn)彎時都會出現(xiàn)整個身體都傾斜的現(xiàn)象,這讓他們產(chǎn)生更為身臨其境的感覺。

像Nintendo公司的Gameboy等手持式裝置,都提供了一種靠傾斜、搖擺來控制的游戲“Kirby傾斜和翻轉(zhuǎn)”。在游戲中,球形主人公Kirby要根據(jù)不斷滾擺的浮空平臺傾斜情況來滾轉(zhuǎn),搖動Gameboy可以幫助Kirby跳到下一個浮空平臺。在采用MotionSense公司軟、硬件的掌上型或便攜式PC PDA裝置中,也可以添加與此類似的迷宮游戲。

體育比賽類游戲也可以利用加速度計帶來的好處。裝備了加速度計及陀螺的棒球棍或者高爾夫球棍可以提供全部旋轉(zhuǎn)信息,用來精確的復(fù)現(xiàn)出擊球的動作。

結(jié)語

隨著MEMS價值得到證明,越來越多的消費類電子產(chǎn)品制造商采用這項。蜂窩式器件的制造商也已經(jīng)象游戲業(yè)一樣意識到了它的重要性,特別是開發(fā)無線產(chǎn)品的廠商。隨著手持式市場繼續(xù)獲得爆炸性增長,低成本將成為其成功的推動因素,而該增長可以通過MEMS的利用來獲得。

iPhone4 MEMS傳感器分析

近陣子由于iPhone 4走紅,許多媒體紛紛宣揚iPhone將引爆傳感器題材商機,在報導(dǎo)描述中也用上了熱門的技術(shù)名詞:微機電系統(tǒng)(MEMS),期望使題材能更熱。

文章用上MEMS傳感器的稱呼,使許多人以為iPhone 4內(nèi)所用的傳感器全是用MEMS技術(shù)實現(xiàn)的,特別是許多蘋果粉絲,閱讀這類文章后也跟著在自己的部落格上宣揚這類題材,反而使歪述更為擴張。因此筆者期望藉此文說明一些傳感器技術(shù),期望能讓已擴散的歪述有點約束。

微機電系統(tǒng)(MEMS)概述

在正式說明前,先讓我們了解何謂MEMS?關(guān)于此還必須先說明何謂IC?IC(Integrated Circuit)臺灣譯為集成電路,就是把電子組件(如電阻、電容、二極管、晶體管等)以及由組件構(gòu)成的電路,不斷縮小其長寬尺寸與整體體積,功效仍舊相同,生產(chǎn)成本卻可以大幅降低。

更簡單說,就是把電子電路微型化,不斷微縮,但成本更低,且能讓電路更復(fù)雜精密,此亦是近年來俗稱的芯片。

好,IC、芯片就是電子組件、電路的微型化,但我們能否把機械組件、機械結(jié)構(gòu)也微型化,功效依然相同成本卻大幅降低。是的,此即稱為微機械,與IC微電子概念相同。

進一步的,若把微電子與微機械結(jié)合在一起,就成了微機電,微電子與微機械結(jié)合的系統(tǒng),就稱為微機電系統(tǒng)(MEMS)。

iPhone 4的傳感器技術(shù)

進入正題,iPhone 4到底用上了哪些傳感器呢?

1) 影像傳感器

簡單說就是相機鏡頭,由于只牽涉到微光學(xué)與微電子,沒有機械成份在里頭,即便加入馬達(dá)、機械驅(qū)動的鏡頭,這類的機械零件也過大,不到「微」的地步,所以此屬于光電半導(dǎo)體,屬于光學(xué)、光電傳感器。

2) 亮度傳感器

外界并不清楚iPhone 4用何種方式感應(yīng)環(huán)境光亮度,而最簡單的實現(xiàn)方式是用一個光敏電阻,或者,iPhone 4直接用影像傳感器充當(dāng)亮度偵測,也是可行。無論如此,此亦不帶機械成份,屬于光電類傳感器,甚至可能不是微型的,只是一般光學(xué)、光電傳感器。

3) 磁阻傳感器

簡單講就是感測地磁,這樣講還是太學(xué)名,感應(yīng)地磁就是指南針原理,將這種地磁感應(yīng)電子化、數(shù)字化,就稱為數(shù)字指南針(Digital Compass)。老實說,數(shù)字指南針技術(shù)比較偏玩具性,因為用來感測地磁的磁阻傳感器,很容易受環(huán)境影響(如高壓電塔旁、馬達(dá)旁),必須時時校正才有用。

磁阻傳感器目前沒有被視為熱門的MEMS組件,有些MEMS組件會追加整合磁阻感測能力(如ADI的產(chǎn)品,且目標(biāo)應(yīng)用是魚雷用途),但一般而言磁阻傳感器尚無迫切微型化的跡象。

4) 近接傳感器

近接傳感器的實現(xiàn)技術(shù)非常多種,可以是紅外線(例如便利商店的自動門、男生公共廁所的自動沖水器)、可以是超音波、雷射等,太多太多。同樣的,Apple沒講,我們只能亂猜或盡可能網(wǎng)搜,不過,近接傳感器也沒有迫切微型化的需要,不在熱門MEMS組件之列。

5) 聲波傳感器

學(xué)名聲波傳感器,俗名麥克風(fēng)。是的,iPhone 4 為了強化聲音質(zhì)量,使用2組麥克風(fēng)與相關(guān)運算來達(dá)到降噪(降低噪音)的效果,這種技術(shù)稱為數(shù)組麥克風(fēng)(Array MIC),事實上早在Apple實行之前,2004年Wintel就已經(jīng)在PC上提出過,差別是Apple用于手機,Wintel用于PC。

麥克風(fēng)需要微型化嗎?是的,需要,相當(dāng)需要,且使用一個以上的麥克風(fēng),麥克風(fēng)的體積縮小需求就更迫切,麥克風(fēng)也牽涉到機械(聲波會使微型機械振動),并將機械振動轉(zhuǎn)換成電子信號,因此微型化的麥克風(fēng),是個不折不扣的MEMS傳感器。

6) 加速度傳感器

俗稱加速規(guī)、G-Sensor,可以感應(yīng)物體的加速度性。事實上加速度傳感器的實現(xiàn)方式也是許多種,MEMS只是手法之一,用MEMS實現(xiàn)加速度傳感器確實是目前的趨勢。

加速度傳感器一般有「X、Y兩軸」與「X、Y、Z三軸」兩種,兩軸多用于車、船等平面移動為多,三軸多用于飛彈、飛機等飛行物。而不用多說,Wii遙控器也是用三軸,iPhone可以感應(yīng)實體翻轉(zhuǎn)而自動對應(yīng)翻轉(zhuǎn)畫面,也是靠這個傳感器。

7) 角加速度傳感器

更簡單講就是陀螺儀,陀螺儀實現(xiàn)技術(shù)有機械式與光學(xué)(紅外線、雷射)式,第六項的加速度傳感器比較能感測平移性,但對于物體有個軸心,進行角度性的移動,則其感應(yīng)效果不如陀螺儀好,所以許多應(yīng)用多半是混何使用加速度傳感器與陀螺儀,而今iPhone 4也從善如流。不過,iPhone 4確實是率先使用陀螺儀的手機。



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