在手机演变的过程中,一个鲜为人知的事实是:近接感测功能的开发,目的是为了在手机实际用于通话时节省电源以及暂停触控屏幕功能。基本上,这表示当你把手机贴近耳朵时,系统就会自动关闭屏幕(以及触控功能等任务)。

古早时代

在很久以前的那个古早年代中,还没有出现这样的产品,当时只有简单的光电二极管用于侦测光量的变化。它在大部份的环境中都适用,但在某些情况下却起不了作用,例如遇到白胡子的老人时,这一点确实让制造商伤透脑筋。当然,手机的屏幕开启时,触控功能仍持续运作,不经意地碰触也可能让手机通话中断。显然地,苹果(Appple)智能手机iPhone 4就曾经因为出现这种特殊的错误而坏了名声。

主动式系统

因此,业界不久就导入了主动式系统,它通常结合了发光二极管(LED)与光传感器,以便在手机接近用户的脸庞时侦测光的变化,并以来自LED的主动照明确认与脸部的邻近性。如果近接传感器接收到的反射光线超过预先定义的阈值位准,系统就会自动关闭屏幕。因此,必须先设定好阈值位准,才能使其几乎在100%的情况下都能起作用,而不至于受到相邻表面的反射率影响。

ToF测距传感器

如今,从Apple智能手机iPhone 6s过渡到新一代的iPhone 7,我们看到了在这一时间序列中的另一步进展。iPhone 6s采用LED+传感器的选择,而iPhone 7则似乎已经进入下一个阶段,并导入了飞行时间(time-of-flight;ToF)测距传感器。ToF测距传感器的优点在于它不必依靠反射的光量,而是实际测量光子从雷射二极管发射后的传输时间,而这一传输时间也与目标表面的反射率无关。

ToF传感器首度现身

我们最先在Blackberry Passport看到ToF测距传感器的采用,这支智能手机中让我们首次认识了这项技术概念——这是意法半导体(STMicroelectronics;ST)的三合一智能光学模块VL6180,整合了近接传感器、环境光传感器以及垂直共振腔面射型雷射(VCSEL)光源。很快地,我们后来也在其他几款LG手机中发现这款组件: 20170105-IP-120170105-IP-6 20170105-IP-7 20170105-IP-8 近接传感器实际上是一种单光子雪崩二极管(SPAD)数组,它很幸运地可以被整合于一般的互补式金属氧化物半导体(CMOS)制程中。

VL6180实际上有两个芯片上SPAD数组,以及环境光传感器。 VCSEL与该芯片共同封装,才能成就完整的单元。 20170105-IP-2 今年1月,意法半导体宣布推出其第二代传感器——VL53L0,我们发现今年大约有6支手机都采用了这款传感器芯片,全部都来自亚太地区的手机制造商——别忘了,摩托罗拉(Motorola)如今已隶属于联想(Lenovo)了。 20170105-IP-3 这两款产品都用于手机中,作为主相机的测距装置,而非近接传感器用于手机操作。相较于VL6180,VL53L0省去了环境光传感器,而其SPAD数组也加以改善了。

现在,我们取得了iPhone 7手机并为其进行拆解——当我们看着手机的自拍相机端,慢慢地拆下组装组件后发现,包括环境光传感器和LED/传感器模块都和先前拆解iPhone 6s机型时看到的不一样。 20170105-IP-4 当我们把它们从模块中取出后仔细端详,它看起来真的很有ST的风格:看看这款芯片,它和前一代产品并不一样,但风格和芯片编号(S2L012AC)方式绝对和搭配两个SPAD数组的VL53L0/S3L012BA极其雷同。然而,这一次,ST改为将VCSEL接合在ToF芯片顶端,进一步实现更精巧的模块。

根据这些发现,我们认为可以断定这款近接传感器如今已经成为ToF测距传感器,也可以作为自拍相机的精确测距仪了。它同时还用于iPhone 7 Plus手机中,显示意法半导体也是Apple最新款手机的最大赢家之一。截至目前为止,虽然Apple或意法半导体都未发布任何相关讯息,但它却是我们在手机演进过程中看到的另一个微妙的进展。

在chipworks/teardown团队的拆解过程中,我们还仔细观察了环境光传感器,事实上,它和iPhone 6s手机上所使用的是相同的,而且看起来十分传统。我们还不知道是谁家制造的,但它登上了苹果这个宇宙战舰!

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