在手機(jī)演變的過程中,一個鮮為人知的事實(shí)是:近接感測功能的開發(fā),目的是為了在手機(jī)實(shí)際用于通話時節(jié)省電源以及暫停觸控屏幕功能。基本上,這表示當(dāng)你把手機(jī)貼近耳朵時,系統(tǒng)就會自動關(guān)閉屏幕(以及觸控功能等任務(wù))。

古早時代

在很久以前的那個古早年代中,還沒有出現(xiàn)這樣的產(chǎn)品,當(dāng)時只有簡單的光電二極管用于偵測光量的變化。它在大部份的環(huán)境中都適用,但在某些情況下卻起不了作用,例如遇到白胡子的老人時,這一點(diǎn)確實(shí)讓制造商傷透腦筋。當(dāng)然,手機(jī)的屏幕開啟時,觸控功能仍持續(xù)運(yùn)作,不經(jīng)意地碰觸也可能讓手機(jī)通話中斷。顯然地,蘋果(Appple)智能手機(jī)iPhone 4就曾經(jīng)因?yàn)槌霈F(xiàn)這種特殊的錯誤而壞了名聲。

主動式系統(tǒng)

因此,業(yè)界不久就導(dǎo)入了主動式系統(tǒng),它通常結(jié)合了發(fā)光二極管(LED)與光傳感器,以便在手機(jī)接近用戶的臉龐時偵測光的變化,并以來自LED的主動照明確認(rèn)與臉部的鄰近性。如果近接傳感器接收到的反射光線超過預(yù)先定義的閾值位準(zhǔn),系統(tǒng)就會自動關(guān)閉屏幕。因此,必須先設(shè)定好閾值位準(zhǔn),才能使其幾乎在100%的情況下都能起作用,而不至于受到相鄰表面的反射率影響。

ToF測距傳感器

如今,從Apple智能手機(jī)iPhone 6s過渡到新一代的iPhone 7,我們看到了在這一時間序列中的另一步進(jìn)展。iPhone 6s采用LED+傳感器的選擇,而iPhone 7則似乎已經(jīng)進(jìn)入下一個階段,并導(dǎo)入了飛行時間(time-of-flight;ToF)測距傳感器。ToF測距傳感器的優(yōu)點(diǎn)在于它不必依靠反射的光量,而是實(shí)際測量光子從雷射二極管發(fā)射后的傳輸時間,而這一傳輸時間也與目標(biāo)表面的反射率無關(guān)。

ToF傳感器首度現(xiàn)身

我們最先在Blackberry Passport看到ToF測距傳感器的采用,這支智能手機(jī)中讓我們首次認(rèn)識了這項(xiàng)技術(shù)概念——這是意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics;ST)的三合一智能光學(xué)模塊VL6180,整合了近接傳感器、環(huán)境光傳感器以及垂直共振腔面射型雷射(VCSEL)光源。很快地,我們后來也在其他幾款LG手機(jī)中發(fā)現(xiàn)這款組件:20170105-IP-120170105-IP-620170105-IP-720170105-IP-8近接傳感器實(shí)際上是一種單光子雪崩二極管(SPAD)數(shù)組,它很幸運(yùn)地可以被整合于一般的互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)制程中。

VL6180實(shí)際上有兩個芯片上SPAD數(shù)組,以及環(huán)境光傳感器。 VCSEL與該芯片共同封裝,才能成就完整的單元。20170105-IP-2今年1月,意法半導(dǎo)體宣布推出其第二代傳感器——VL53L0,我們發(fā)現(xiàn)今年大約有6支手機(jī)都采用了這款傳感器芯片,全部都來自亞太地區(qū)的手機(jī)制造商——別忘了,摩托羅拉(Motorola)如今已隸屬于聯(lián)想(Lenovo)了。20170105-IP-3這兩款產(chǎn)品都用于手機(jī)中,作為主相機(jī)的測距裝置,而非近接傳感器用于手機(jī)操作。相較于VL6180,VL53L0省去了環(huán)境光傳感器,而其SPAD數(shù)組也加以改善了。

現(xiàn)在,我們?nèi)〉昧薸Phone 7手機(jī)并為其進(jìn)行拆解——當(dāng)我們看著手機(jī)的自拍相機(jī)端,慢慢地拆下組裝組件后發(fā)現(xiàn),包括環(huán)境光傳感器和LED/傳感器模塊都和先前拆解iPhone 6s機(jī)型時看到的不一樣。20170105-IP-4當(dāng)我們把它們從模塊中取出后仔細(xì)端詳,它看起來真的很有ST的風(fēng)格:看看這款芯片,它和前一代產(chǎn)品并不一樣,但風(fēng)格和芯片編號(S2L012AC)方式絕對和搭配兩個SPAD數(shù)組的VL53L0/S3L012BA極其雷同。然而,這一次,ST改為將VCSEL接合在ToF芯片頂端,進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)更精巧的模塊。

根據(jù)這些發(fā)現(xiàn),我們認(rèn)為可以斷定這款近接傳感器如今已經(jīng)成為ToF測距傳感器,也可以作為自拍相機(jī)的精確測距儀了。它同時還用于iPhone 7 Plus手機(jī)中,顯示意法半導(dǎo)體也是Apple最新款手機(jī)的最大贏家之一。截至目前為止,雖然Apple或意法半導(dǎo)體都未發(fā)布任何相關(guān)訊息,但它卻是我們在手機(jī)演進(jìn)過程中看到的另一個微妙的進(jìn)展。

在chipworks/teardown團(tuán)隊(duì)的拆解過程中,我們還仔細(xì)觀察了環(huán)境光傳感器,事實(shí)上,它和iPhone 6s手機(jī)上所使用的是相同的,而且看起來十分傳統(tǒng)。我們還不知道是誰家制造的,但它登上了蘋果這個宇宙戰(zhàn)艦!