- 微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)概述
- iPhone4中采用傳感器技術(shù)分析
- 影像傳感器
- 亮度傳感器
- 磁阻傳感器
- 近接傳感器
近陣子由于iPhone4走紅,許多媒體紛紛宣揚(yáng)iPhone將引爆傳感器題材商機(jī),在報(bào)導(dǎo)描述中也用上了熱門的技術(shù)名詞:微機(jī)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iPhone4內(nèi)所用的傳感器全是用MEMS技術(shù)實(shí)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(yáng)這類題材,反而使歪述更為擴(kuò)張。因此筆者期望藉此文說(shuō)明一些傳感器技術(shù),期望能讓已擴(kuò)散的歪述有點(diǎn)約束。
微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)概述
在正式說(shuō)明前,先讓我們了解何謂MEMS?關(guān)于此還必須先說(shuō)明何謂IC?IC(IntegratedCircuit)臺(tái)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(zhǎng)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(jiǎn)單說(shuō),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(lái)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(jī)械組件、機(jī)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(jī)械,與IC微電子概念相同。
進(jìn)一步的,若把微電子與微機(jī)械結(jié)合在一起,就成了微機(jī)電,微電子與微機(jī)械結(jié)合的系統(tǒng),就稱為微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)。
iPhone4的傳感器技術(shù)
進(jìn)入正題,iPhone4到底用上了哪些傳感器呢?
1)影像傳感器
簡(jiǎn)單說(shuō)就是相機(jī)鏡頭,由于只牽涉到微光學(xué)與微電子,沒(méi)有機(jī)械成份在里頭,即便加入馬達(dá)、機(jī)械驅(qū)動(dòng)的鏡頭,這類的機(jī)械零件也過(guò)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iPhone4用何種方式感應(yīng)環(huán)境光亮度,而最簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)方式是用一個(gè)光敏電阻,或者,iPhone4直接用影像傳感器充當(dāng)亮度偵測(cè),也是可行。無(wú)論如此,此亦不帶機(jī)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(jiǎn)單講就是感測(cè)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(DigitalCompass)。老實(shí)說(shuō),數(shù)字指南針技術(shù)比較偏玩具性,因?yàn)橛脕?lái)感測(cè)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(shí)時(shí)校正才有用。
磁阻傳感器目前沒(méi)有被視為熱門的MEMS組件,有些MEMS組件會(huì)追加整合磁阻感測(cè)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(wú)迫切微型化的跡象。
4)近接傳感器
近接傳感器的實(shí)現(xiàn)技術(shù)非常多種,可以是紅外線(例如便利商店的自動(dòng)門、男生公共廁所的自動(dòng)沖水器)、可以是超音波、雷射等,太多太多。同樣的,Apple沒(méi)講,我們只能亂猜或盡可能網(wǎng)搜,不過(guò),近接傳感器也沒(méi)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,iPhone4為了強(qiáng)化聲音質(zhì)量,使用2組麥克風(fēng)與相關(guān)運(yùn)算來(lái)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)(ArrayMIC),事實(shí)上早在Apple實(shí)行之前,2004年Wintel就已經(jīng)在PC上提出過(guò),差別是Apple用于手機(jī),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(gè)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(jī)械(聲波會(huì)使微型機(jī)械振動(dòng)),并將機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電子信號(hào),因此微型化的麥克風(fēng),是個(gè)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(shí)上加速度傳感器的實(shí)現(xiàn)方式也是許多種,MEMS只是手法之一,用MEMS實(shí)現(xiàn)加速度傳感器確實(shí)是目前的趨勢(shì)。
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(dòng)為多,三軸多用于飛彈、飛機(jī)等飛行物。而不用多說(shuō),Wii遙控器也是用三軸,iPhone可以感應(yīng)實(shí)體翻轉(zhuǎn)而自動(dòng)對(duì)應(yīng)翻轉(zhuǎn)畫面,也是靠這個(gè)傳感器。
7)角加速度傳感器
更簡(jiǎn)單講就是陀螺儀,陀螺儀實(shí)現(xiàn)技術(shù)有機(jī)械式與光學(xué)(紅外線、雷射)式,第六項(xiàng)的加速度傳感器比較能感測(cè)平移性,但對(duì)于物體有個(gè)軸心,進(jìn)行角度性的移動(dòng),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iPhone4也從善如流。不過(guò),iPhone4確實(shí)是率先使用陀螺儀的手機(jī)。
說(shuō)了這么多,真的稱得上MEMS傳感器的,其實(shí)只有麥克風(fēng)、加速度傳感器、陀螺儀等三個(gè),其他的傳感器多是夸大延伸,不是不用微型化,就是根本沒(méi)用及機(jī)械技術(shù)。
不過(guò),從整個(gè)iPhone發(fā)展歷程來(lái)看,iPhone的簡(jiǎn)約感、流暢使用體驗(yàn)等大體已定調(diào),短期內(nèi)難有更高作為,因此也開(kāi)始走入一般產(chǎn)業(yè)的純規(guī)格、功效競(jìng)賽,iPhone4及后續(xù)機(jī)種能否靠高規(guī)格、先進(jìn)傳感器而持續(xù)走紅,恐有待時(shí)間觀察與驗(yàn)證了。