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苹果获超声压力传感器专利:帮手机实现屏下指纹识别

2017-09-29 10:04 · 作者:   阅读:485   来源:太平洋电脑网

近日,苹果获得了一项超声压力和触摸 传感器 专利,可以借此生产出更薄、更加一体化的3D Touch装置。之前有报道称,这种结构正是苹果没有在iPhone X中融合屏下指纹技术的障碍所在。



美国专利和商标局授予苹果的这项专利编号为No.9,772,721,它详细阐述了一种通过发射和探测超声波脉冲来探测输入压力的方法。具体而言,这套系统可以衡量上述脉冲与用户手指之间的相互作用。


例如,部署超声传感器的时候可以按照行列方式排列超声元件,或者按照任何预先设定的形态排列一系列独立传感器,从而生成和接收超声波。


第一组超声波发射到用户的手指可能触摸的屏幕区域,或者互动表面。超声波或脉冲首先穿过感应面或输入面等元件,然后被用户手指的一部分或者其他与基底接触的物体反射。


反射回来的脉冲可以用于判断输入物体与传感器之间的距离,然后用于计算压力。还可以利用衰减(或者被接触物体吸收的脉冲信号数量)来判断压力大小。


例如,当手指用力按压屏幕时,表面就会增大,因此吸收更大比例的脉冲。这项数据可以用于提高输入压力的计算精度。


苹果的专利指出,这种 压力传感器 阵列可以与其他感应机制配合使用,例如电容触摸传感器,后者可能也可以充当反射面。除了探测输入位置外,电容层还能用于判断多个相互隔离但却同时输入的压力参数。


关键在于,压力感应装置可以部署在设备的屏幕下面或上面。例如,如果超声传感器放在屏幕上面,就可以做成透明的,或者在部署过程中避免影响用户的屏幕视角。这种方法与苹果目前在iPhone中部署3D Touch压力传感的模式有所差异,后者将多个元件层堆叠在智能手机显示屏的下方。



目前的3D Touch系统可以测量iPhone面板玻璃与设备背光阵列中嵌入的坚硬金属传感器层之间细微的电容变化。当用户按下面板玻璃时,它与传感器之间的距离就会减小,因而导致电容降低。


虽然3D Touch生成了z极其精确的结果,但其设计非常复杂,而且挤占了有价值的内部设备空间。第二个缺点可能是造成iPhone X没有融合屏下指纹识别系统的原因。


本月有传言称,苹果想要将指纹识别器作为人脸识别方案的候选模式。但现在看来,该公司彻底取消了Touch ID,转而使用Face ID。


一些行业分析师怀疑,苹果是因为3D Touch面临的技术问题而放弃这一方案。但内部知情人士称,苹果一年多以前就已经全面押注Face ID。


至于苹果当初是准备将原先的3D Touch技术融合到iPhone X,还是重新设计一套方案,目前也不得而知。今年5月有报道称,该公司采用了薄膜工艺,通过在玻璃上加一层薄膜的设计取代金属背光传感器,以此大幅压缩传感器堆叠尺寸。等到iPhone X正式上市后,拆解测评应该可以揭开谜底。


但无论如何,今天的这项专利可以解决屏下指纹识别所面临的技术障碍,而且似乎比薄膜更加精确、更加坚固。至于苹果是否准备充分利用这项技术,还是继续使用单一的Face ID面部识别系统,还有待进一步观察。

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