手機攝像和TWS耳塞的“癥結”，這家公司通過技術創(chuàng)新都“解”了

隨著消費電子產(chǎn)品的演進，智能手機市場的競爭愈演愈烈，主要呈現(xiàn)三大主流趨勢，耳機逐步邁向真無線立體聲，需要入耳檢測，光學滑塊音量調(diào)整；全面屏成為大勢所趨，屏占比越來越高，廠商開始將 ALS 和接近傳感器置于屏下；攝影效果向著更專業(yè)的方向發(fā)展，并且成為消費者購的重要決定因素。因此各大品牌商都在耳機入耳檢測和手機攝像效果兩方面加強研發(fā)力度，每次新品發(fā)布都會將這兩方面作為亮點突出展示。

但是把傳感器放在 OLED 屏下在技術上也面臨諸多挑戰(zhàn)，廠商需要考慮如何在屏下獲得 ALS 的最好性能？如何避免屏下射光帶來的影響？如何得到非失真的真實傳感和紅外抑制？面對中低端 LCD 應用中的狹窄邊框，廠商把傳感器做小的同時還要保持一樣的敏感度。為了滿足這些需求，艾邁斯推出了新的傳感器解決方案 TCS3408 和數(shù)字接近傳感器模塊 TMD2635。

艾邁斯半導體先進光學傳感器事業(yè)部總經(jīng)理及執(zhí)行副總裁 Jennifer Zhao 女士

TCS3408有效解決手機拍攝閃爍難題

當今的手機市場，誰的攝影效果更好誰就是這個市場當之無愧的王者。隨著高分辨率智能手機相機的像素數(shù)量不斷增加，可以以非凡的細節(jié)和清晰度捕獲圖像。然而圖片和視頻經(jīng)常會由于人造光源的閃爍而出現(xiàn)難看的條紋和失真效果，從而毀于一旦。

Jennifer 介紹，“在增強攝影效果方面，我們有幾種解決方案：一個是通過激光檢測自動對焦，幫助攝像頭更好地對焦，尤其在暗光下或者在強太陽光下，二是增強現(xiàn)實（AR），三是自動白平衡，四是光源閃變檢測。TCS3408 傳感器解決方案，可以幫助配備滾動快門圖像傳感器的手機后置攝像頭，消除由于人造光源閃爍所導致的例如條帶和其他圖像偽影的影響?！?/p>

現(xiàn)今的手機攝像頭一般使用基本的三通道紅 / 綠 / 藍(RGB)傳感器來估算圖像增強系統(tǒng)中的顏色均衡，并沒有實施 Flicker 檢測。TCS3408 支持片上 Flicker 檢測，并發(fā)讀取五個環(huán)境光感測通道（除了 RGB 通道之外，增加了額外的寬譜帶通道和作為參考的全譜帶通道）來準確測量光的顏色和強度。TCS3408 還提供將一系列閃變測量數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)部存儲器的選項，使智能手機攝像頭的視頻處理器可以檢測高階閃變頻率（最高 2kHz）。這些閃變頻率在現(xiàn)代的以脈寬調(diào)制(PWM) 為基礎的 LED 光源無處不在，在可見的未來 LED 光源會越來越普及。

如何做到拍攝不受光源閃爍和偽影干擾是用戶最關心的一個問題。Jennifer 表示，在相機的滾動快門工作期間，如果捕捉到閃變光源導致的可見光調(diào)制，那么拍攝的圖像或視頻會帶有導致失真的條帶偽影。TCS3408 器件包含一個 Flicker 檢測引擎，用于檢測通常由白熾燈或熒光燈產(chǎn)生的 50Hz 或 60Hz 光源閃變。檢測到光源閃變時，由器件的內(nèi)部狀態(tài)寄存器捕捉和報告，數(shù)字 I2C 接口則通過外部處理快速報告輸出信息。既知存在光源閃變，攝像頭的視頻處理器將快門與場景中相對環(huán)境光輸出的“開啟”部分同步。利用 TCS3408 提供的額外信息，視頻處理器可以消除失真的條帶偽影，真實還原出用戶眼中看到的圖像。

左：未采用艾邁斯 TCS3408 的手機圖像拍攝不斷閃爍；右：采用艾邁斯 TCS3408 的手機圖像拍攝非常穩(wěn)定

對于光源閃變，芯片本身在硬件上可以直接解析光源閃變的頻率，得到這個頻率以后，這個信號會傳到圖像處理器，處理器會根據(jù)需要做軟件濾波或者硬件快門控制，這雖然和傳感器本身沒有關系，但是處理器至少知道用戶選擇了不同模式以后，如何處理圖像更好。在應用中，這款傳感器主要是針對后攝，因為后攝有多個鏡頭，不管是長焦、廣角，還是標準的主攝，現(xiàn)階段客戶基本都是配合主攝來用，因為主攝是最主要的應用場景。

TMD2635以小體積、低功耗取勝

在大街上，處處可見佩戴耳機的行人，可以預見消費型音頻無線耳機的使用率還將繼續(xù)增長。艾邁斯通過將 TMD2635 模塊集成到新 TWS 耳塞設計中，可穿戴設備制造商可以滿足消費者對更小、更舒適的佩戴產(chǎn)品的需求。

TMD2635 模塊是一個完整的光 - 數(shù)字傳感器模塊，集成了低功率紅外 VCSEL（垂直腔面發(fā)射激光器）發(fā)射器、兩個用于近場和遠場傳感的傳感器像素，以及數(shù)字快速模式 I2C 接口，全部納入微型連接網(wǎng)格陣列(LGA)封裝中。Jennifer 介紹，“普通的藍牙耳機，通常使用一顆藍牙芯片，TWS 耳機中因為兩只耳機是分開的，包含兩顆藍牙芯片，因此相應的供電系統(tǒng)都需要兩套，這就意味著雖然 TWS 耳機尺寸越來越小，但是系統(tǒng)中需要的元器件越來越多，功耗越來越大。用戶都希望延長 TWS 耳機的待機時間。如果加上入耳檢測系統(tǒng)，當耳機沒有佩戴時關閉所有耗電部分，只留下 TMD2635 工作，功耗就會大大降低?！?/p>

在體積上，TMD2635 僅占用 1mm3 空間，相比之前的 2 合 1 紅外接近傳感器模塊，體積縮小 6 倍。因為分離近 / 遠光電二極管失調(diào)發(fā)射器和檢測器的放置位置，無線耳塞和其他可穿戴和可便攜設備的設計人員可以更靈活地優(yōu)化工業(yè)設計所需傳感器孔徑的大小和形狀，以及優(yōu)化產(chǎn)品的舒適性和性能——采用 1.5mm 直徑圓孔或 1x2mm 橢圓孔。TMD2635 可以將體積縮小 6 倍，是功耗和距離的博弈。因為以前傳感器應用距離要求較大，比如 3-5cm 時，功率比較高。如果功耗增大尺寸縮小，在接收距離比較近時，芯片內(nèi)部干擾會增大，整體性能降低，所以 TMD2635 把發(fā)射和接收距離加大，減少了相互干擾；TMD2635 的工作距離比較近，3-5 毫米，功率比較小，尺寸也能做到更小。當 TMD2635 的功耗足夠低時，不管是接收側還是發(fā)射側，本身尺寸縮小，兩者之間的距離縮小，這樣可以把整個尺寸做小。

關于傳感器的發(fā)展趨勢，Jennifer 認為，在 TWS 應用中，尺寸永遠是最核心的問題，如何在小尺寸里盡可能搭載更多的應用是廠商考慮的核心問題。而且光學傳感器都要開孔，并且用戶希望盡可能在較少的開孔里實現(xiàn)盡可能多的功能。我們在光學封裝設計上有很多新的技術，會幫助我們把集成度做到更高，產(chǎn)品尺寸做到更小。TWS 耳機對小尺寸和低功耗要求很高，目前高端、中端市場對此款傳感器都感興趣。而且有些用戶對價格較敏感，我們要不斷降低成本。