蘋果獲得超聲波力傳感器 助力iPhone用上屏下指紋

蘋果當地時間周二獲得一項基于超聲波的力和觸摸傳感器，將催生更薄和更順暢的 3D Touch 裝置，消除把 Touch ID 指紋傳感器嵌入 iPhone 屏幕中的一大障礙。

美國專利和商標局向蘋果授予的“基于超聲波的力量感知和觸摸感知”專利，美國專利號為 9772721，詳細描述了通過發射和探測超聲波脈沖，測量輸入力的方法。更具體地說，這一裝置能測量脈沖和用戶手指間的相互作用。

在部分實現中，力傳感器就是由按行或列，或者按一定圖案排列的超聲波元器件，以發射和接收超聲波信號。超聲波發射方向指向用戶手指可能觸摸的屏幕或操作表面區域。超聲波或脈沖穿透元器件——例如感知層和輸入表面，然后被用戶手指或與表面接觸的其他物體反射回去。

反射的超聲波脈沖可以用來判斷輸入對象與傳感器之間的距離——用來計算力。衰減量，或被接觸物體吸收的超聲波信號強弱，也可以用來計算力的大小。例如，當手指用力按壓屏幕時，其與屏幕接觸的表面積會增加，吸收更高比例的超聲波信號。這一數據可以用于更精確地計算輸入時力的大小。

蘋果專利申請材料指出，力傳感器陣列與電容式觸摸傳感器（也可以用作反射表面）等其他感知裝置共同起作用。除判斷輸入位置外，電容層還能用于檢測同時發生的多個輸入動作的力度。

更重要的是，力感知裝置能部署在設備顯示屏下面或上面，它們還可以做成透明的，從而不會影響用戶觀看屏幕顯示的內容。這種方法不同于 iPhone 當前的 3D Touch 力感知系統，3D Touch 在智能手機屏幕下面堆疊多個元器件層。

當前的 3D Touch 系統能檢測 iPhone 保護玻璃和嵌入在顯示屏背光層中剛性金屬傳感器之間的電容。當用戶按壓保護玻璃時，它和傳感器之間的距離就會減少，從而導致電容減小。

3D Touch 得到獨立的位于屏幕上面的多點觸控傳感器的協助，這一傳感器能檢測觸摸的位置和力的方向。使這一系統更完美的是 Taptic Engine——能生成精準振動的觸覺反饋模塊。

雖然 3D Touch 的結果更準確，其設計更為復雜，會占用寶貴的機身內部空間——這是蘋果為 iPhone X 配置人臉識別系統和嘗試把 Touch ID 嵌入顯示屏的原因。

iPhone X 發布前有傳言稱，蘋果將保留 Touch ID 指紋傳感器，使之作為人臉識別系統的備份或備選身份驗證方法。現在 iPhoneX 的身份驗證方案已經塵埃落定，蘋果完全淘汰了 Touch ID，全面采用具有深度感知能力的 Touch ID。

部分業內分析師推測，由于面臨無法克服的與 3D Touch 堆疊有關的困難，蘋果才做出了放棄屏下指紋的決定。不過有蘋果員工稱，過去逾 1 年來公司一直在全力開發 Face ID。

目前還不清楚的一個問題是，蘋果在 iPhone X 中采用了古老的 3D Touch 還是選擇了全新設計的解決方案？5 月份有媒體報道稱，蘋果將轉而采用一種薄膜工藝，淘汰金屬背光傳感器，選擇薄膜-玻璃設計，大幅減小傳感器堆疊尺寸。11 月份上市銷售后，對 iPhone X 的拆解將使這一切真相大白。

無論如何，這項專利可能解決阻礙蘋果把 Touch ID 嵌入在 iPhone X 屏幕中的技術難題，而且比原來的薄膜設計更精確。但是，蘋果在未來的 iPhone 中是會采用這一專利技術，還是繼續采用 Face ID，尚有待觀察。

蘋果超聲波力傳感器專利申請時間是 2015 年 6 月份，發明人為布萊恩·休皮、馬丁·格倫桑納、約翰·伊萊亞斯、斯楠·菲利茲和史蒂文·霍特林。

來自: 驅動之家