《手機傳感器》參數與選擇

一、手機傳感器:手機傳感器是智能手機獲取更多功能和更好體驗非常重要的一部分。手機一般集成的傳感器包括:距離傳感器、環境光傳感器、IMU傳感器、電子羅盤、氣壓計、紅外傳感器、振動馬達、激光對焦傳感器、指紋傳感器、人臉識別傳感器和壓感按鍵傳感器等等。這些傳感器是組成智能手機不可或缺的一部分,相信未來手機上會集成更多智能的傳感器。注:從廣義上來講,麥克風、相機、NFC、觸摸屏傳感器和衛星定位系統等都屬於傳感器的範疇,但是這裏不會詳細敘述這些功能。


二、距離傳感器/環境光傳感器:距離傳感器是利用TOF原理通過發送紅外線並接收紅外回波信號實現距離測量的。距離傳感器通常放置在手機的屏幕頂部(聽筒或前置相機的附近),可以用來判斷手機是否處於接聽電話期間處於口袋中,如果處於以上狀態則關閉屏幕以防止誤觸並保持省電環境光傳感器一般也放在距離傳感器附近,用來檢測屏幕上方的環境光線強度信息甚至色溫信息,並實時根據光線強度調整手機屏幕亮度,以達到省電的目的(手機屏幕是最大的耗電源頭),注意手機系統軟件設置裏的自動屏幕亮度調節就是利用環境光傳感器實現的功能。同樣環境光傳感器也可以用於檢測是否處於通話狀態或口袋中等場景。目前很多手機爲了實現全面屏,都會將距離傳感器和環境光傳感器集成並隱藏在在單芯片中,以最小化手機正面屏幕的開孔。


三、加速度計/陀螺儀:這兩種傳感器一般集成在單個芯片中,又稱爲IMU傳感器。三軸陀螺儀可以測量手機繞三軸的角速率信息;同理三軸加速度計可以測量手機繞三軸的加速度信息(Z軸又稱重力信息,因此加速度計又稱爲重力傳感器)。IMU傳感器可以用於手機的水平測量、計步計數、重力感應、AR/VR體驗、微信搖一搖等應用場合,因此成爲手機必備的傳感器之一。


四、電子羅盤/氣壓計:電子羅盤就是電子指南針,主要利用地磁細心來指示手機的方位信息。氣壓計就是利用地球的大氣壓信息進而測量手機的海拔高度信息的傳感器。電子羅盤和氣壓計可以用於手機的輔助定位導航應用場景,氣壓計還可以測量手機的海拔高度信息,這在爬樓和野外爬山探險等場景非常實用。


五、振動馬達:手機振動微型馬達主要是讓手機產生振動的效果,以便更好地和用戶進行交互和反饋。手機的開關機振動、來電振動、遊戲振動快感體驗和Home鍵振動反饋等等諸如此類功能都依賴於微型振動馬達。手機微型振動馬達從結構組成上可以分爲:轉子馬達線性馬達,線性馬達又可以進一步分爲:橫向線性馬達(XY軸)圓形線性馬達(Z軸)兩類。轉子馬達的成本最低,圓形線性馬達其次,而高品質的橫向線性馬達的成本最高,因此也成爲了衆多旗艦手機的賣點之一。


六、紅外傳感器:紅外傳感器可以發射紅外光實現控制電視、空調等其他智能設備。隨着目前智能家居和物聯網技術的發展,越來越多的智能設備不再通過紅外進行控制,而是通過WIFI、藍牙等網絡進行控制。因此紅外傳感器目前已經很少應用在手機領域,筆者認爲紅外傳感器在手機上可有可無,未來肯定不是發展的主要方向。


七、激光對焦傳感器:激光對焦傳感器和距離傳感器的原理相同,都是利用TOF技術實現距離測量的。只不過激光對焦傳感器是位於後置攝像頭附近實現被攝物體對焦功能的;而距離傳感器是位於前置攝像頭附近用於測量物體和屏幕間距離的。另一個不同點是距離傳感器的測量距離較小,而激光對焦傳感器的距離測量值較大,更夠實現較遠距離的被攝物體的距離測量。


八、指紋傳感器:指紋傳感器最先由蘋果實現商業應用,之後便成爲了各大終端廠商的標配傳感器之一。指紋傳感器可以實現手機的快速解鎖、移動支付和密碼解鎖等多種應用場景,真可謂實用又方便。指紋傳感器按照工作原理的不同可以分爲:電容式指紋傳感器超聲波指紋傳感器光感指紋傳感器三種,其中後兩者都應用於屏幕下方,又稱爲屏下指紋技術。隨着近年來全面屏手機的發展需求,電容式指紋傳感器已經慢慢退出了歷史的舞臺,而屏下指紋技術將成爲未來的發展方向。注:全球首款應用屏下指紋技術的量產手機的終端廠商是vivo。


九、人臉識別傳感器:人臉識別傳感器是和指紋傳感器的功能類似的傳感器,主要用於實現手機解鎖、移動支付和密碼解鎖等應用場景。目前的人臉識別解決方案主要包括兩種:2D攝像頭人臉識別3D深度攝像頭人臉識別。2D人臉識別方案在國內終端廠商使用的較爲廣泛,但是缺點是安全性不高、黑夜情況下難以進行識別,因此只是作爲屏下指紋識別方案的輔助品。而3D深度人臉識別方案最先採用的終端廠商是蘋果公司,其劉海屏的前置傳感器模組集成有深度人臉識別傳感器,由於其安全性高、黑夜情況下也可以進行識別等優點,稱爲目前唯一可以替代指紋傳感器的人臉識別方案。


十、壓感按鍵傳感器:壓感按鍵是目前取代手機實體按鍵的最成熟解決方案之一,而壓感按鍵所使用的正是壓感按鍵傳感器。目前一些遊戲手機上(例如iQOO手機)常常提供兩個輔助虛擬壓感按鍵以實現遊戲四指操控,這是非常牛逼的物理外掛;還有一些終端廠商(努比亞、NEX3)用虛擬壓感按鍵代替實體物理電源和音量按鍵,以實現手機一體化設計。

 

 

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