黄 洲 （艾迈斯半导体，上海 201204）
摘 要：现在手机的屏幕越来越趋向于超大屏占比的无边框规划，而想要做到这一点实属不易。由于受话器与摄像模组的功用十分依赖于尺度，所以应战无边框的重任便落到了缩小光感与距感的占用面积之上。本文要害评论了光感与距感模块规划的基本原理与技能要害，以及ams（艾迈斯半导体）的超窄边框光感距感处理计划的优势地点。
要害词：超窄边框；光感；距感
手机外观规划的潮流最近现已向无边框应战，意图是更高的显现屏幕占比。可是手机正面的一些功用，比方受话器、前摄像头、光感和距感是有必要存在的。减小这些功用模块的占用面积是手机规划工程师一向不懈努力的方向。由于受话器和摄像模组的功用十分依赖于尺度，不太或许减小这两个模组的尺度。因而，减小光感和距感的占用面积就变得十分要害。
1 距感
要从2017年20 mm的边框减小到2019年的0.8mm的边框，距感有必要满意如下几个条件。①十分窄的模组或许器材。②集成红外激光发射器，而不是一般的LED，以抵达十分小的尺度和发射视点。③更谨慎的光学规划以及相关经历。
这些要求调集在一同，是不小的一个应战。图1是超窄边框刘海规划暗示图。从外表看来和惯例规划没有大的差异。可是从旁边面看，与之前的规划最大的差别是芯片到触屏玻璃的间隔（air gap）变得十分大。这在以往规划是大忌。由于依据光线反射和折射原理，大air gap会导致更多的发射光线被触屏玻璃反射回来，然后发生十分高的底噪，会将有用信号吞没，使得距感失效。
为了处理这个问题，针对大air gap，规划师一般要考虑以下几点。
1）底噪的考虑。底噪在这儿特指当没有任何遮挡物的时分，传感器接纳到的信号。图2中暗示了由光源宣布的红外光的首要反射途径。途径1和途径2对底噪的影响最大，途径3则次之。关于规划师来说，减小底噪就变成通过对挡墙的规划来操控3条途径的光线。当然，用VCSEL激光做光源，能使光束更会集简单操控，然后减小反射。图2 由光源宣布的红外光的首要反射途径
2）公役操控。关于大air gap距感，制作中的公役操控是量产功用的要害。公役操控不只能减小底噪，还能够使得红外光线由发射到接纳的阻止最小，接纳信号最强。比方1 mm的开窗规划，假如公役是±0.25 mm，那么开窗就有或许到0.75 mm，这将阻挠一部分光线。针对不同的公役，规划师需求当心考虑挡墙的宽度、高度以及方位。才能将终究产品的功用操控在一个可接受范围内。
3）要害点的设置。要害点是指：通过触屏玻璃玻璃折射后，发射视角和接纳视角边际的接纳点。如下图3中蓝色光线及其相交点所示。要害点是由器材自身的视角、挡墙的方位一同决议的。要害点的挑选首要是平衡底噪和盲区。要害点太低，则有过多的光线被触屏玻璃的上外表反射到接纳，形成底噪偏高；要害点太高，则盲区太大，使得接近触屏玻璃的物体反射的光线变少。当被测物的反射系数很小的时分（比方黑头发），就有或许反射能量缺乏，导致传感器“看不见”被测物。
2 光感规划
光感是指环境光传感器，能够让手机知道此刻环境光亮度，然后调理屏幕亮度。环境光传感器由于没有发射，只要接纳，因而相对比较简单。
由于air gap过大，一起开窗太小，会严重影响传感器的视角，如图3赤色视点所示。而视角太小，测得的亮度就会不精确，由于传感器看不到视角以外的光源。为了扩展视角，咱们一般会想办法将光线分散开来，让斜射到开窗的光线也能有一部分进入到传感器如图3黄色线条所示。一般有2种原料能够分散光线：一种是白色油墨，油墨颗粒将光线无序的反射，部分斜射光线就能进入传感器；另一种是分散膜，原理相似（如图4）。
分散膜的作用比白油墨好许多，可是价格高一些，且不便利拼装。分散光线会带来一个晦气影响——下降透过率，由于部分光线被反射，或许散射到其他地方。透过率越低意味着抵达传感器的光线就越少，测验精度就越差，对器材的灵敏度要求就更高。因而咱们需求在透过率和分散才能之间挑选一个平衡点。一般来说，主张最低的总透过率不低于1%。这儿包含触屏玻璃、油墨等光线通过的组件的透过率之积。
当然，挑选更高灵敏度的传感器能够给光学规划带来更多冗余。
3 定论
ams针对超窄边框的计划，是根据适宜的模组规划、光学规划的经历和一系列测验数据而得到的，旨在协助客户加速规划周期，而且进步良率。
作者简介：
黄洲，传感器资深使用工程师。在曩昔14年间，他在个人消费电子范畴从事体系规划、芯片开发和使用作业。其手机规划经历横跨最早的功用手机和现在遍及的智能手机，对手机体系级使用和规划有深化的了解和丰厚的经历。
本文来源于科技期刊《电子产品世界》2019年第10期第25页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。
