(iTers News) - Sensors are all about technologies that enable computer systems to interpret and respond to the physical world in which we live. Each year the number of sensors deployed continues to increase at a very rapid pace. Our ability to access and interact with so much sensor data is limited by our ability to interact with the data.
Sensors can read and analyze changes in the ambient environment like temperature and pressure, our ability to use this information is limited to simple one dimensional user interfaces (UI) such as a key board, a mouse, a button or a knob.
New user interfaces have entered the market and will rapidly replacing or complement these traditional UI, or user interface technologies to allow people to interact with devices in a more natural and intuitive way.
Cases in point are many. Touch sensors are displacing decades-long keypad and mouse UIs in smartphones, tablet PCs and even notebook PCs, enabling users to interact with them with a simple touch of their finger.
Other touchless UI technologies are abundant, too, including facial and voice-recognition, IR-based gesture sensors, and CMOS image sensors, to name just a few.
“As mobile computing devices are getting thinner, smaller, and more importantly also smarter, sensor technologies have been rapidly evolving to simplify UI technologies. Especially, smart watch makers are rapidly embracing smart sensor-based UI technologies, as they well benefit their system requirements for smaller footprint and low power consumption, “said Soung Kon Kim, senior field application engineer with ams Korea Co., Ltd.
That’s where the benefits of ams AG's TMG3992 IR-based gesture sensor module comes in.
The TMG3992 comes complete as a highly integrated 6 in 1 sensor module with ambient light, color and proximity sensors, IR gesture detection and bar code emulation with integrated IR LED, the TMG3992 not only reads on-and off proximity data, but also touchless gesture detection of a moving object such as your hand or finger.
According to ams AG., the IR LED and four proximity sensors with angular response work together to detect four directions- south, east, west and north – as well as angles to exactly read movements of hands. Compared with Kinetic gesture sensing technology that packs together a camera, an IR LED, and a LED projector in a module, the TMG3992 boasts smaller form factor, lower BOM costs, and more importantly, lower power consumption.
Accordingly, it is a good fit for mobile devices. Especially, it is well suited for a wide range of mobile device gesturing requirements like simple north-south-east-west gestures. Its power consumption and noise are minimized with adjustable IR LED timing.
Game machines and wearable computing devices like smart watches and smart glasses will find the touchless IR Gesture feature of the TMG3992 very attractive. By removing mechanical switches, buttons and touch points these systems are more user friendly and user experience is greatly improved. The TMG3992 is ideally suited for smart watch and smart glass vendors evaluating new UI technologies where system design requirements include a small form factor and low power consumption.
It can also serve as an engine for what’s called as an adaptive display screen, which can adjust its color density depending on the intensity of the ambient light, helping to save power.
The color and ambient light sensor (ALS) feature provides red, green, blue and clear light intensity data. Each of the R, G, B, C channels have a UV and IR blocking filter and a dedicated data converter producing 16-bit data simultaneously.
This architecture allows applications to accurately measure ambient light and sense color which enables devices to calculate luminance and color temperature, control display backlight, and chromaticity.
It is also at the heart of what’s called Mobeam barcode emulation technology. Mainly being used with 1-D barcode system at POS terminals. These POS terminals are challenged to correctly detect and read 1D bar codes on handset displays do to many factors including anti-glare coatings which inhibits laser scanners from detection these 1D bar codes. The barcode emulation capability of the TMG3992 utilizes the integrated IR LED to pulse IR light to emulate the barcode dataset.
ams AG, 차세대 웨어러블 기기 UI 시장 주목!
오스트리아에 본사를 둔 센서 및 아날로그 반도체 전문 업체 ams AG의 IR 기반 제스처 센서를 앞세워 스마트 워치 등 웨어러블 기기 시장을 공략한다.
IR 기반의 제스처 센서는 반사된 IR 에너지를 이용하여 물체의 존재여부는 물론이고 동서남북의 방향성을 읽을 수 있는 기술로 대상물의 움직임을 정확히 잡을 수 있는 장점이 있다.
IR기반 제스처 센서는 저전력과 저렴한 BOM 코스트로 한번의 배터리 충전으로 오랫동안 사용해야 하는 모바일기기의 시스템 요구사항을 잘 충족할 수 있다.
이뿐만 아니라 크기도 아주 작아 몸에 부착하는 웨어러블기기에는 안성맞춤이다.
제스처 센서를 대표하는 기술로는 마이크로 소프트사의 게임기 X-box에 사용되는 키네틱스(Kinetics)센서가 잘 알려져 있다. IR, 카메라, LED projector로 구성되는 키네틱스는 인체의 움직임을 읽어 사용자가 게임기와 손 움직임으로 게임기를 제어할 수 있도록 도와준다.
이 UI 기술은 사용자의 움직임을 정확하게 잡아주는 등 기술적 장점은 뛰어나나, 전력 소비가 많고 BOM(bill of material) 코스트가 높을 뿐만 아니라 크기 또한 커서 웨어러블 기기에는 사용하기 힘들다.
스마트워치, 스마트글라스 등 웨어러블 기기가 빨리 확산되지 못하고 있는 가장 큰 이유 중 하나는 사용자가 스마트폰보다 작은 이들 기기들을 손쉽게 제어할 수 있는 사용자의 편의를 높인 직관적인 UI 기술이 부족하기 때문이다.
음성인식, 안면인식 등 센서 기술을 이용한 새로운 UI 솔루션들이 속속 출시되고 있으나 정확성이 떨어질 뿐만 아니나 소비전력이 높고 BOM 코스트가 비싸 장시간 사용해야 하고 가격이 저렴해야 하는 웨어러블 기기의 시스템 사양을 맞추기가 어렵다.
ams사가 자사의 제스처 센서 모듈인 TMG3992에 큰 기대를 거는 이유도 이 때문이다. 갤럭시 S5와 Note 4에 탑재된 TMG 3992 제스처 센서 모듈은 스마트폰 이용자가 화면 위에 손을 대지 않고 손이나 손가락 움직임만으로 웹 페이지를 넘기거나 뮤직 앨범을 뒤져 선호하는 곡을 찾을 수 있도록 해준다. 수중에서도 젖은 손을 화면에 손대지 않고 앱 화면을 움직일 수 있다.
TMG3992 모듈은 IR LED drive 하나와 4개의 방향성 포토다이오드(photo diodes), 그리고, RGB cell과 고유의 알고리즘으로 구성되어 있다.
작동원리는 간단하다 IR LED가 발사한 빛이 대상물에 부딪혀 나오는 반사에너지를 읽어 사물의 존재 유무를 확인 한 후 4개의 지능형 포토 다이오드가 동서남북 네 방향의 위치정보 값을 읽어오면 내장된 펌웨어 저장된 알고리즘이 정보를 분석한다.
이후 스마트폰에 내장된 모든 센서를 제어하는 MCU(센서 허브: Sensor Hub) 가 TMG3992 제스처 센서 모듈에서 처리된 정보를 메인 CPU로 보내면 CPU가 최종 방향을 결정한 후 기기의 작동을 명령한다
“알고리즘을 처리하여 에러가 없도록 하여 인식의 정확도를 높이는 기술이다 포토 다이오드 자체가 방향성을 가지고 있어서 4가지 방향과 대각선을 인식할 수 있다. 이러한 원리를 이용하여 스마트폰이나 스마폰이나 게임기에서 손의 움직임만으로 페이지를 넘기거나 사진첩, 화면 위의 대상물을 이동하는 것이 이 기술의 핵심이다”고 ams AG의 한국지사 ams Korea의 김성곤 이사는 덧붙였다.
TMG 3992 센서의 사물인식 거리는 화면 위에서 10cm에서 12cm 떨어진 손의 움직임 및 방향을감지할 수 있을 만큼 뛰어나다. 응용시장은 스마트폰은 물론이고 게임기, TV, 냉장고 등 가전제품,그리고 복사기 등이다.
김성곤 이사는 “웨어러블 기기는 제스처 센서의 차세대 응용 분야를 주목하고 있다’고 강조했다.
하지만 웨어러블 기기에서 사용하기 위해서는 해상도와 인식거리를 좀 더 높일 필요가 있다. On off 횟수 즉 pulse수를 높이거나 다이나믹 레인지(Dynamic range)를 넓혀 해상도와 거리를 올리는 방법이 기술적으로 어려운 것은 아니나 소비전력이 늘어나고 광 발광도가 너무 강해져 인식오류가 일어날 가능성이 있다. 따라서 ams 는 현재 웨어러블 기기에 적합한 제스처 센서 기술개발에 힘을 쏟고 있다.
TMG3992제스처 센서 모듈은 이 밖에도 다양한 응용분야에서 활용될 수 있다.
모빔(Mobeam) 이라는 1차원 바코드 인식기술에 사용되어 스마트폰에 다운로드 된 디지털 쿠폰의 정보를 백화점이나 쇼핑몰의 POS 시스템이 읽을 수 있도록 해 해당 품목의 가격을 차감해주거나 공짜로 증정하는 각종 사은품 행사에도 이용될 수 있다.
또한 TMG3992센서에 내장된 RGB cell 이 현재 공간의 주변광이 가진 고유의 색 온도를 읽을 수 있기 때문에 스마트폰의 스크린 색감이나 밝기를 주변 빛의 특성에 맞게 조절하는 기능도 할 수 있다. 즉 어댑티브 디스플레이 (Adaptive Display) 기술로 알려진 디스플레이 밝기 및 색감 자동조절 기술의 핵심 엔진으로 사용될 수 있다.
“TMG3992는 모빔(Mobeam), 근접센서, 제스처 센서, 조도(칼라) 및 색온도 보정 센서 등 총 5가지 응용분야에서 사용될 수 있기 때문에 시장전망이 아주 밝다”고 김성곤 이사는 자신했다.