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高端智能手機發力點——光傳感器

全球智能手機市場正處於一個整體迷茫的蟄伏期。但在這樣的逆境中,行業也發生著微妙的變化。根據權威機構Counterpoint最新報告顯示,今年第二季度,中國高端智能手機(批發

全球智能手機市場正處於一個整體迷茫的蟄伏期。

但在這樣的逆境中,行業也發生著微妙的變化。

根據權威機構Counterpoint最新報告顯示,今年第二季度,中國高端智能手機(批發價400美元及以上)份額逆勢擴張,從2021年第二季度的31%升至2022年第二季度的33%。

同時,在整體市場疲軟之時,中國高端智能手機銷量的下降幅度(10%)低於整體市場的幅度(14%),高端機型在整體大盤中占比提高。

很多業界人士表示,中國高端手機在大盤占比中不斷提高,正是產業成熟的標志,一方面,技術愈發成熟後帶來更強的產品力;另一方面也是消費市場本身的愈發成熟,消費者對高端智能手機的接受度越來越高。

技術成熟是技術創新的結果,產品力的體現可以說方方面面,除瞭5G、操作系統、底層芯片等基座能力,就高端智能手機本身,我們也看到瞭更具象化的發力點,比如折疊屏,比如影像的持續創新,而這2點都離不開光傳感器的支撐。

1、一段協同演進史

“就光傳感器來說,我們在業界一直是引領創新,更是與我們的智能手機客戶一起協同創新。在手機快速演變的過程中,以最大的科技助力去協助他們,使得客戶的創新和靈活的工業設計成為可能。”艾邁斯歐司朗資深市場經理郭海波在采訪中表示。

自2016年至今,智能手機屏幕一路演進,從起初的寬邊框屏,到後來的窄邊框屏、劉海屏、水滴屏,一直到當前的打孔屏、折疊屏,而這一路都離不開光傳感器的協同演進。

由於光傳感器要放置在開孔位置,因此伴隨屏占比越來越高,開孔越來越小。

一直到現在最新流行的手機已經把光傳感器放在手機屏幕下面,光傳感器也必須隨之演變——從最初的大孔3in1設計,到現在的迷你型3in1,甚至是屏下方案。

例如艾邁斯歐司朗最新的光接近傳感器能夠置於OLED屏下,同時不受OLED屏幕本身發光以及低透過率的影響等,幫助靈活的工業設計變成可能。

對艾邁斯歐司朗來說,應用於智能手機的光傳感器主要可以分為2大類:其一是屏幕管理,其二是影像增強,而這都和高端智能手機的發力點契合。

2、接近傳感器的妙用

以協助屏幕管理的接近傳感器為例,它的主要作用就是在檢測到靠近時熄屏以防誤觸發,同時節約電能(如下圖所示)。

它的工作原理就是紅外LED發射940nm的紅外線,然後靠紅外PD接收物體/人表面反射回來的能量判斷距離的遠近,並做出快速判斷。

作為光傳感器,其很重要的一個點就是需要排除環境光紅外的幹擾,所以艾邁斯歐司朗在其接近傳感器中集成瞭一個先進的光學濾光片濾除環境幹擾。

而接近傳感器還有一個妙用,比如消費者在日常使用時,經常將手機放進口袋,而由於口袋緊貼著人體皮膚,因此很容易誤觸點亮屏幕。

這時就可以基於接近傳感器,用很低的采樣率來實現口袋模式檢測。據悉,這也是當智能手機向著更人性化的方向演進時,終端客戶協同上遊廠商開發的創新應用之一。

3、推進顯示優化的環境光傳感器

若提到顯示優化,環境光傳感器必居其一。

一般情況下,環境光傳感器可以分為3類:

傳統隻檢測亮度的環境光傳感器,檢測紅綠藍的顏色傳感器,以及光譜傳感器。

在肉眼所見的整個可見光領域,艾邁斯歐司朗環境光傳感器都能覆蓋,甚至在非可見光領域,例如UV以及近紅外波段,其也有相應的產品。

據郭海波介紹,環境光傳感器在智能手機中一方面可以協助手機智能地調整屏幕亮度,特別由於類似智能手機、平板等智能硬件中,屏幕都是最大的電能消耗部件,因此這也是節能減耗的關鍵舉措;

其次,就是視力保護,例如夜晚關燈狀態下,如果手機屏幕亮度不能智能調整的話,人眼將會非常不舒服;

最後,即顯示優化,隨著環境色溫的變化,智能調節顯示使其更加柔和,更加貼合人眼的響應需求。

“以我們的XYZ顏色傳感器為例,相比傳統的RGB傳感器能夠更加精準地模擬人眼的響應曲線,這就是我們的自適應顯示技術。”

以上圖中左下角的Demo為例,左、右兩邊各1臺手機,其中左邊的手機搭載瞭艾邁斯歐司朗的XYZ顏色傳感器,而右邊的沒有。

當環境色溫調整到2700K時,色溫越低,人眼感受的光源就越暖越黃,左邊的手機已經自適應調節瞭,但右邊手機中的圖片卻明顯偏藍。

雖然沒有傳感器的調節,人眼也會被迫去適應,但這樣會增加人眼的疲勞度,影響消費者的體驗。

更多時候,用戶體驗提升的每一小步,都是基於技術迭代創新的一大步。通過點滴用戶體驗提升的累積,才造就瞭高端手機在用戶心智的真正占領。

4、賦能影像增強

如果談到中國智能手機向高端市場的不斷突破,攝像頭是絕對的著力點。

很顯然,以攝像頭性能為基礎的智能手機“B(ack)面戰爭”早已開始。賦能影像增強,艾邁斯歐司朗基於光傳感器夯實自動白平衡(AWB)、自動曝光(AE)以及自動對焦(AF)三方面。

“就助力提升AWB和AE來說,我們有2套方案,一個是RGBCWF傳感器;一個是光譜傳感器。”

相比傳統隻包含RGB的攝像頭,RGBCWF傳感器一方面響應速度更快;

另一方面,疊加diffusor擴散片的傳感器也將獲得更大的視場角;

此外,集成flicker還能更好檢測環境光源的閃爍頻率,幫助去除閃爍影響;最後,便是提供準確的CCT值(灰色和白色)供攝像頭參考。

但RGBCWF傳感器無法消除大面積純色反射對整個CCT的誤判影響,例如下圖左下方所示,當手機放在一個顏色偏黃的皮沙發上時,盡管原始燈光是2536K色溫,但若此時對著沙發拍照,RGBCWF傳感器測量出來的光源色溫卻在1853K。如果要正確預估光源,就需要光譜重構,否則攝像頭得到的就是環境光照射在皮沙發上反射回來的色溫值。

此時就需要光譜傳感器,相較RGBCWF傳感器,它不僅對CCT精度做瞭進一步提升,還能通過光源重構準確還原環境光源的光譜,去除反射光對CCT造成的誤判。

例如,如果基於光譜傳感器,上圖中預估光源的CCT值就是2560K,非常接近真實光源(2536K)的情況。

當然,提到影像增強,還離不開自動對焦(AF)。艾邁斯歐司朗以一顆多合一的光飛行時間模組幫助客戶打造快速而準確的對焦。

“它是目前業界最小封裝的1D ToF傳感器。”

單點對焦的激光傳感器也非常適合智能手機等對結構緊湊有特殊需求的工業設計,除瞭高度集成化、符合人眼安全認證的優勢外,這款產品還集成瞭ams OSRAM自產自研的高性能光學濾膜,可以極大抵禦環境光紅外線的幹擾,在100K lux的環境光照明條件下,依然能夠達到60cm以上的探測距離。

5、橫向拓展:更廣闊的IoT市場

智能手機的進化讓光傳感器在性能、尺寸等方面得到瞭飛速的演進以及充分的驗證,而這種技術積累正在更廣闊的IoT市場凸顯作用。

以可穿戴設備為例,除瞭智能手環、智能手表等之外,伴隨元宇宙重燃熱火的消費類AR眼鏡也正在蓬勃起量。

而在這個“日新之謂盛德”的時代,光傳感器同樣不斷突破自己,展開新的方向。

上圖所示這顆集成UVA檢測的傳感器TSL25853P,尺寸僅為2x1x0.5mm3,絕對的超薄款。然而它除瞭可以智能、準確地監測環境光之外,還可以檢測UVA實現UVI預估。

如此輕薄超小的產品,非常適用於智能手表、AR眼鏡等,在滿足產品輕便時尚感的同時,智能調節屏幕背光。此外,它能實現UVI預估,並將數值在例如AR眼鏡的屏幕上顯示,以提醒消費者合理防曬。

從某種程度來說,陪伴成長最快、競爭最激烈的市場成長,本身就是實力的象征。

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