132
随着消费电子产品的演进，智能手机市场的竞争愈演愈烈，主要呈现三大主流趋势，耳机逐步迈向真无线立体声，需要入耳检测，光学滑块音量调整；全面屏成为大势所趋，屏占比越来越高，厂商开始将 ALS 和接近传感器置于屏下；摄影效果向着更专业的方向发展，并且成为消费者购的重要决定因素。因此各大品牌商都在耳机入耳检测和手机摄像效果两方面加强研发力度，每次新品发布都会将这两方面作为亮点突出展示。
但是把传感器放在 OLED 屏下在技术上也面临诸多挑战，厂商需要考虑如何在屏下获得 ALS 的最好性能？如何避免屏下射光带来的影响？如何得到非失真的真实传感和红外抑制？面对中低端 LCD 应用中的狭窄边框，厂商把传感器做小的同时还要保持一样的敏感度。为了满足这些需求，艾迈斯推出了新的传感器解决方案 TCS3408 和数字接近传感器模块 TMD2635。
艾迈斯半导体先进光学传感器事业部总经理及执行副总裁 Jennifer Zhao 女士
TCS3408有效解决手机拍摄闪烁难题
当今的手机市场，谁的摄影效果更好谁就是这个市场当之无愧的王者。随着高分辨率智能手机相机的像素数量不断增加，可以以非凡的细节和清晰度捕获图像。然而图片和视频经常会由于人造光源的闪烁而出现难看的条纹和失真效果，从而毁于一旦。
Jennifer 介绍，“在增强摄影效果方面，我们有几种解决方案：一个是通过激光检测自动对焦，帮助摄像头更好地对焦，尤其在暗光下或者在强太阳光下，二是增强现实（AR），三是自动白平衡，四是光源闪变检测。TCS3408 传感器解决方案，可以帮助配备滚动快门图像传感器的手机后置摄像头，消除由于人造光源闪烁所导致的例如条带和其他图像伪影的影响。”
现今的手机摄像头一般使用基本的三通道红 / 绿 / 蓝(RGB)传感器来估算图像增强系统中的颜色均衡，并没有实施 Flicker 检测。TCS3408 支持片上 Flicker 检测，并发读取五个环境光感测通道（除了 RGB 通道之外，增加了额外的宽谱带通道和作为参考的全谱带通道）来准确测量光的颜色和强度。TCS3408 还提供将一系列闪变测量数据存储在内部存储器的选项，使智能手机摄像头的视频处理器可以检测高阶闪变频率（最高 2kHz）。这些闪变频率在现代的以脉宽调制(PWM) 为基础的 LED 光源无处不在，在可见的未来 LED 光源会越来越普及。
如何做到拍摄不受光源闪烁和伪影干扰是用户最关心的一个问题。Jennifer 表示，在相机的滚动快门工作期间，如果捕捉到闪变光源导致的可见光调制，那么拍摄的图像或视频会带有导致失真的条带伪影。TCS3408 器件包含一个 Flicker 检测引擎，用于检测通常由白炽灯或荧光灯产生的 50Hz 或 60Hz 光源闪变。检测到光源闪变时，由器件的内部状态寄存器捕捉和报告，数字 I2C 接口则通过外部处理快速报告输出信息。既知存在光源闪变，摄像头的视频处理器将快门与场景中相对环境光输出的“开启”部分同步。利用 TCS3408 提供的额外信息，视频处理器可以消除失真的条带伪影，真实还原出用户眼中看到的图像。
左：未采用艾迈斯 TCS3408 的手机图像拍摄不断闪烁；右：采用艾迈斯 TCS3408 的手机图像拍摄非常稳定
对于光源闪变，芯片本身在硬件上可以直接解析光源闪变的频率，得到这个频率以后，这个信号会传到图像处理器，处理器会根据需要做软件滤波或者硬件快门控制，这虽然和传感器本身没有关系，但是处理器至少知道用户选择了不同模式以后，如何处理图像更好。在应用中，这款传感器主要是针对后摄，因为后摄有多个镜头，不管是长焦、广角，还是标准的主摄，现阶段客户基本都是配合主摄来用，因为主摄是最主要的应用场景。
TMD2635以小体积、低功耗取胜
在大街上，处处可见佩戴耳机的行人，可以预见消费型音频无线耳机的使用率还将继续增长。艾迈斯通过将 TMD2635 模块集成到新 TWS 耳塞设计中，可穿戴设备制造商可以满足消费者对更小、更舒适的佩戴产品的需求。
TMD2635 模块是一个完整的光 - 数字传感器模块，集成了低功率红外 VCSEL（垂直腔面发射激光器）发射器、两个用于近场和远场传感的传感器像素，以及数字快速模式 I2C 接口，全部纳入微型连接网格阵列(LGA)封装中。Jennifer 介绍，“普通的蓝牙耳机，通常使用一颗蓝牙芯片，TWS 耳机中因为两只耳机是分开的，包含两颗蓝牙芯片，因此相应的供电系统都需要两套，这就意味着虽然 TWS 耳机尺寸越来越小，但是系统中需要的元器件越来越多，功耗越来越大。用户都希望延长 TWS 耳机的待机时间。如果加上入耳检测系统，当耳机没有佩戴时关闭所有耗电部分，只留下 TMD2635 工作，功耗就会大大降低。”
在体积上，TMD2635 仅占用 1mm3 空间，相比之前的 2 合 1 红外接近传感器模块，体积缩小 6 倍。因为分离近 / 远光电二极管失调发射器和检测器的放置位置，无线耳塞和其他可穿戴和可便携设备的设计人员可以更灵活地优化工业设计所需传感器孔径的大小和形状，以及优化产品的舒适性和性能——采用 1.5mm 直径圆孔或 1x2mm 椭圆孔。TMD2635 可以将体积缩小 6 倍，是功耗和距离的博弈。因为以前传感器应用距离要求较大，比如 3-5cm 时，功率比较高。如果功耗增大尺寸缩小，在接收距离比较近时，芯片内部干扰会增大，整体性能降低，所以 TMD2635 把发射和接收距离加大，减少了相互干扰；TMD2635 的工作距离比较近，3-5 毫米，功率比较小，尺寸也能做到更小。当 TMD2635 的功耗足够低时，不管是接收侧还是发射侧，本身尺寸缩小，两者之间的距离缩小，这样可以把整个尺寸做小。
关于传感器的发展趋势，Jennifer 认为，在 TWS 应用中，尺寸永远是最核心的问题，如何在小尺寸里尽可能搭载更多的应用是厂商考虑的核心问题。而且光学传感器都要开孔，并且用户希望尽可能在较少的开孔里实现尽可能多的功能。我们在光学封装设计上有很多新的技术，会帮助我们把集成度做到更高，产品尺寸做到更小。TWS 耳机对小尺寸和低功耗要求很高，目前高端、中端市场对此款传感器都感兴趣。而且有些用户对价格较敏感，我们要不断降低成本。
