苹果获得超声波力传感器,3D Touch再进一步

苹果当地时间周二获得一项基于超声波的力和触摸传感器，将催生更薄和更顺畅的3D Touch装置，消除把Touch ID指纹传感器嵌入iPhone屏幕中的一大障碍。

美国专利和商标局向苹果授予的“基于超声波的力量感知和触摸感知”专利，美国专利号为9772721，详细描述了通过发射和探测超声波脉冲，测量输入力的方法。更具体地说，这一装置能测量脉冲和用户手指间的相互作用。

在部分实现中，力传感器就是由按行或列，或者按一定图案排列的超声波元器件，以发射和接收超声波信号。超声波发射方向指向用户手指可能触摸的屏幕或操作表面区域。超声波或脉冲穿透元器件——例如感知层和输入表面，然后被用户手指或与表面接触的其他物体反射回去。

反射的超声波脉冲可以用来判断输入对象与传感器之间的距离——用来计算力。衰减量，或被接触物体吸收的超声波信号强弱，也可以用来计算力的大小。例如，当手指用力按压屏幕时，其与屏幕接触的表面积会增加，吸收更高比例的超声波信号。这一数据可以用于更精确地计算输入时力的大小。

苹果专利申请材料指出，力传感器阵列与电容式触摸传感器(也可以用作反射表面)等其他感知装置共同起作用。除判断输入位置外，电容层还能用于检测同时发生的多个输入动作的力度。

更重要的是，力感知装置能部署在设备显示屏下面或上面，它们还可以做成透明的，从而不会影响用户观看屏幕显示的内容。这种方法不同于iPhone当前的3D Touch力感知系统，3D Touch在智能手机屏幕下面堆叠多个元器件层。

当前的3D Touch系统能检测iPhone保护玻璃和嵌入在显示屏背光层中刚性金属传感器之间的电容。当用户按压保护玻璃时，它和传感器之间的距离就会减少，从而导致电容减小。

3D Touch得到独立的位于屏幕上面的多点触控传感器的协助，这一传感器能检测触摸的位置和力的方向。使这一系统更完美的是Taptic Engine——能生成精准振动的触觉反馈模块。

虽然3D Touch的结果更准确，其设计更为复杂，会占用宝贵的机身内部空间——这是苹果为iPhone X配置人脸识别系统和尝试把Touch ID嵌入显示屏的原因。

iPhone X发布前有传言称，苹果将保留Touch ID指纹传感器，使之作为人脸识别系统的备份或备选身份验证方法。现在iPhoneX的身份验证方案已经尘埃落定，苹果完全淘汰了Touch ID，全面采用具有深度感知能力的Touch ID。

部分业内分析师推测，由于面临无法克服的与3D Touch堆叠有关的困难，苹果才做出了放弃屏下指纹的决定。不过有苹果员工称，过去逾1年来公司一直在全力开发Face ID。

目前还不清楚的一个问题是，苹果在iPhone X中采用了古老的3D Touch还是选择了全新设计的解决方案?5月份有媒体报道称，苹果将转而采用一种薄膜工艺，淘汰金属背光传感器，选择薄膜-玻璃设计，大幅减小传感器堆叠尺寸。11月份上市销售后，对iPhone X的拆解将使这一切真相大白。

无论如何，这项专利可能解决阻碍苹果把Touch ID 嵌入在iPhone X屏幕中的技术难题，而且比原来的薄膜设计更精确。但是，苹果在未来的iPhone中是会采用这一专利技术，还是继续采用Face ID，尚有待观察。

苹果超声波力传感器专利申请时间是2015年6月份，发明人为布莱恩·休皮、马丁·格伦桑纳、约翰·伊莱亚斯、斯楠·菲利兹和史蒂文·霍特林。