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接近传感器如何促进TWS耳机的发展

2019-11-19
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2016年,苹果推出了第一代AirPods,TWS耳机就此登场。在过去的3年中,TWS耳机在技术上已经进行了很大的革新。众所周知,TWS耳机非常轻便,而这就要求相关传感器能够满足小型化的需求。ams作为致力于传感器发展中的佼佼者,也推出了多款用于TWS耳机领域的传感器。2019年,ams又为TWS耳机带来了新的技术,推出了红外接近传感器模块TMD2635。
 

接近传感器在TWS中的两大主要功能


接近传感器也被称为距离传感器,是一种无需接触而能侦测附近存在物体的传感器,被众多领域所采用。ams将红外技术与接近传感器相结合,将新产品用于TWS耳机。新的应用场景,产生了新的挑战,对于TWS来说,需要接近传感器在满足小型化的同时,也要满足高精度的市场需求。
 
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表示:“在TWS方面,我们认为最重要的是要做的传感器体积要小,另外一点是近距离的优化。TWS耳机主要是来测耳机位置是否佩戴正确,所以它的测试距离要非常近,精度要求非常高。”
 
这种需求也让TWS耳机中的接近传感器分化出来了两个主要功能。一是可以利用接近传感器实现无线耳机入耳/出耳检测,帮助延长电池单次充电后的使用时间。二是可以与另一个TMD2635一起使用,可以通过光学滑块来进行音量调整,从而实现基本的无触摸手势控制。
 
目前,ams所推出的TMD2635主要是面向入耳/出耳检测功能而设计的产品。据其官方介绍,TMD2635是一款红外接近传感器模块,该传感器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。
 
据Jennifer介绍:“TMD2635优势在于体积非常小,功耗非常低,在工作模式下,它的平均功耗为70µA,在睡眠模式下,则为0.7µA。TMD2635另外一个优势是封装小,其体积小于1平方毫米,非常适合TWS市场的需求。除此之外,ams还提供一条备用的I2C地址所以可以在12C的总线上交换CLK/SDA,让客户的设计更加灵活方便。”

 
在这里需要指出的是,TMD2635是如何延长TWS耳机的使用时长的。据ams大中华区市场应用工程总监Spencer Bai介绍:“通常,在普通蓝牙耳机的系统里只有一个蓝牙芯片,但是采用TWS耳机后,因为两只耳机是分开的,也使得其系统里面要包含两个蓝牙芯片。这也说明了一个问题,伴随着TWS耳机的发展,其系统会集成更多的器件,而这也会导致功耗也越来越大。在这种情况下,就需要TWS耳机能够及时地区分工作时间和非工作时间,减少非必要的电量损耗,从而达到延长单次充点电后的使用时长。”
 
据悉,TMD2635自从推出以后,就受到了高端、中端TWS市场的欢迎。

消除闪变伪影,还原清晰图像


除了TWS耳机对智能手机产生了巨大改变以外,近年来,智能手机对拍照的要求也是越来越高。而随着LED的广泛使用,手机摄影越来越受到光源闪变的困扰。对此,ams最新推出了TCS3408颜色传感器具备更高的准确度和灵敏度,不仅可用于测量环境光的色温和光强,还可以检测光学的物理闪烁,使得手机摄像头图像增强系统能够消除人造光源导致的缺陷伪影。
 
据Jennifer介绍:“TCS3408是目前在市场上已经量产的TCS3701的增强版,在结构光的灵敏度,以及在光源闪变控制的灵敏度上都有提高。具体来看,TCS3408在环境光和颜色检测的灵敏度比TCS3701增强了10倍的灵敏度,闪变的灵敏度也比上一代增强了3倍。”
 
在颜色检测上灵敏度的提升,主要是TCS3408可以支持片上Flicker检测。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。
 
利用手机进行摄影,不仅要还原应有的色彩,如何消除伪影也是能否拍出高质量照片的另一关键要素?据Spencer介绍:“摄影的快门和光源闪变没有同步,就会有这种条纹的出现,也就是条带伪影。”
 
针对产生伪影的本质,ams从光源闪变灵敏度上进行入手,消除了手机摄影的伪影。具体来看,其闪变灵敏度上的提高,也取决于TCS3408中的Flicker检测引擎,利用Flicker检测引擎可以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。


针对未来智能手机发展,ams的发展方向


除上述两点以外,ams针对全面屏的发展趋势,着力发展屏下传感器。在OLED屏上的管理,如果想把传感器放在OLED屏下,就需要考虑如何避免对屏下射光会的影响,如何得到非失真的真实传感、红外的抑制等问题。Jennifer表示:“在这些方面,我们的产品跟友商相比有更大的优势。”
 
除此之外,ams还致力于研发智能手机上的3D人脸识别技术。众所周知,实现3D人脸识别可以采用三种不同的解决方案,即结构光、主动立体视觉以及ToF。具体来看,结构光的安全系数最高,但成本较高。立体视觉的优势是适合中距离,ToF则是更易用。据悉,ams可以提供上述所有解决方案。
 
ams除了推进传感器硬件外,还可以提供包括软件解决方案和其他的生态系统等,来帮助合作伙伴提升产品性能,从而为市场带来性能更优的终端产品。
 

*免责声明:本文由作者原创。文章内容系作者个人观点,半导体行业观察转载仅为了传达一种不同的观点,不代表半导体行业观察对该观点赞同或支持,如果有任何异议,欢迎联系半导体行业观察。


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