手機(jī)攝像和TWS耳塞的“癥結(jié)”，這家公司通過技術(shù)創(chuàng)新都“解”了

隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品的演進(jìn)，智能手機(jī)市場的競爭愈演愈烈，主要呈現(xiàn)三大主流趨勢，耳機(jī)逐步邁向真無線立體聲，需要入耳檢測，光學(xué)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(fèi)者購的重要決定因素。因此各大品牌商都在耳機(jī)入耳檢測和手機(jī)攝像效果兩方面加強(qiáng)研發(fā)力度，每次新品發(fā)布都會將這兩方面作為亮點(diǎn)突出展示。

但是把傳感器放在 OLED 屏下在技術(shù)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(shí)傳感和紅外抑制？面對中低端 LCD 應(yīng)用中的狹窄邊框，廠商把傳感器做小的同時(shí)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(dǎo)體先進(jìn)光學(xué)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(jī)拍攝閃爍難題

當(dāng)今的手機(jī)市場，誰的攝影效果更好誰就是這個(gè)市場當(dāng)之無愧的王者。隨著高分辨率智能手機(jī)相機(jī)的像素?cái)?shù)量不斷增加，可以以非凡的細(xì)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(qiáng)攝影效果方面，我們有幾種解決方案：一個(gè)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(qiáng)太陽光下，二是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（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(jī)后置攝像頭，消除由于人造光源閃爍所導(dǎo)致的例如條帶和其他圖像偽影的影響。”

現(xiàn)今的手機(jī)攝像頭一般使用基本的三通道紅 / 綠 / 藍(lán)(RGB)傳感器來估算圖像增強(qiáng)系統(tǒng)中的顏色均衡，并沒有實(shí)施 Flicker 檢測。TCS3408 支持片上 Flicker 檢測，并發(fā)讀取五個(gè)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(zhǔn)確測量光的顏色和強(qiáng)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(xiàng)，使智能手機(jī)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(chǔ)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(guān)心的一個(gè)問題。Jennifer 表示，在相機(jī)的滾動快門工作期間，如果捕捉到閃變光源導(dǎo)致的可見光調(diào)制，那么拍攝的圖像或視頻會帶有導(dǎo)致失真的條帶偽影。TCS3408 器件包含一個(gè) 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(shí)，由器件的內(nèi)部狀態(tài)寄存器捕捉和報(bào)告，數(shù)字 I2C 接口則通過外部處理快速報(bào)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(shí)還原出用戶眼中看到的圖像。

左：未采用艾邁斯 TCS3408 的手機(jī)圖像拍攝不斷閃爍；右：采用艾邁斯 TCS3408 的手機(jī)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(gè)頻率以后，這個(gè)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(guān)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(yīng)用中，這款傳感器主要是針對后攝，因?yàn)楹髷z有多個(gè)鏡頭，不管是長焦、廣角，還是標(biāo)準(zhǔn)的主攝，現(xiàn)階段客戶基本都是配合主攝來用，因?yàn)橹鲾z是最主要的應(yīng)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(jī)的行人，可以預(yù)見消費(fèi)型音頻無線耳機(jī)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(shè)計(jì)中，可穿戴設(shè)備制造商可以滿足消費(fèi)者對更小、更舒適的佩戴產(chǎn)品的需求。

TMD2635 模塊是一個(gè)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(gè)用于近場和遠(yuǎn)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(lán)牙耳機(jī)，通常使用一顆藍(lán)牙芯片，TWS 耳機(jī)中因?yàn)閮芍欢鷻C(jī)是分開的，包含兩顆藍(lán)牙芯片，因此相應(yīng)的供電系統(tǒng)都需要兩套，這就意味著雖然 TWS 耳機(jī)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(jī)的待機(jī)時(shí)間。如果加上入耳檢測系統(tǒng)，當(dāng)耳機(jī)沒有佩戴時(shí)關(guān)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?yàn)榉蛛x近 / 遠(yuǎn)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(shè)備的設(shè)計(jì)人員可以更靈活地優(yōu)化工業(yè)設(shè)計(jì)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?yàn)橐郧皞鞲衅鲬?yīng)用距離要求較大，比如 3-5cm 時(shí)，功率比較高。如果功耗增大尺寸縮小，在接收距離比較近時(shí)，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(dāng) TMD2635 的功耗足夠低時(shí)，不管是接收側(cè)還是發(fā)射側(cè)，本身尺寸縮小，兩者之間的距離縮小，這樣可以把整個(gè)尺寸做小。

關(guān)于傳感器的發(fā)展趨勢，Jennifer 認(rèn)為，在 TWS 應(yīng)用中，尺寸永遠(yuǎn)是最核心的問題，如何在小尺寸里盡可能搭載更多的應(yīng)用是廠商考慮的核心問題。而且光學(xué)傳感器都要開孔，并且用戶希望盡可能在較少的開孔里實(shí)現(xiàn)盡可能多的功能。我們在光學(xué)封裝設(shè)計(jì)上有很多新的技術(shù)，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(jī)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(jià)格較敏感，我們要不斷降低成本。