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芯片级拆解:iPhone X齐刘海和Vivo X20的不一样?

时间:2017-11-27 作者:SITRI 阅读:
随着iPhone X的发布,3D人脸识别功能一度成为人们口中津津乐道的新科技,与此同时,国产Vivo X20的发布也提到了其带有人脸识别功能,下面就让SITRI的专业团队带领大家揭开人脸识别的神秘面纱。

随着iPhone X的发布,3D人脸识别功能一度成为人们口中津津乐道的新科技,与此同时,国产Vivo X20的发布也提到了其带有人脸识别功能,下面就让SITRI的专业团队带领大家揭开人脸识别的神秘面纱。 CycEETC-电子工程专辑

先从苹果iPhone X说起,让我们看一看这个可爱的“齐刘海”里到底搭载了哪些传感器?
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了解完“齐刘海”里的那些传感器,是不是出现了很多新的名词呢?例如“点阵投影器”和“泛光感应元件”,还有iPhone智能手机产品上从未出现过的红外摄像头。这些新器件的出现都是因为iPhone X引入了3D人脸识别系统。CycEETC-电子工程专辑

在介绍具体的传感器信息前,先来简单说一说人脸识别的启动步骤。CycEETC-电子工程专辑

步骤1:当有物体接近手机时,距离传感器(ToF)会先被启动。CycEETC-电子工程专辑

步骤2:距离传感器(ToF)的启动会激发泛光感应元件和红外摄像头,泛光感应元件里的VCSEL芯片会发出若干个红外光,红外光反射回后由红外摄像头捕捉,判断是否是人脸信息。CycEETC-电子工程专辑

步骤3:如果经由判断是人脸信息,则会启动点阵投影器,点阵投影器会发射约三万多个红外结构光点,并由红外摄像头捕捉3D人脸信息,进行人脸的图像信息提取,经由A11仿生处理器的比对,得出人脸识别信息。 CycEETC-电子工程专辑

下面就切入正题,带来iPhone X的3D人脸识别传感器大揭秘。先从iPhone X的整机结构和主要部件图说起。CycEETC-电子工程专辑

iPhone X整机结构图
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iPhone X主要部件图
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点阵投影器CycEETC-电子工程专辑

点阵投影器和两个摄像头(红外摄像头和前置摄像头)是集成在一个模组上面的。CycEETC-电子工程专辑

模组扫描照
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模组X-Ray照
20171127-sitri-iphonex-5CycEETC-电子工程专辑

将点阵投影器拆解下来,得到单独的点阵投影器的模组。

点阵投影器模组照
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点阵投影器模组X-Ray照
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点阵投影器里有一颗VCSEL芯片,当点阵投影器被启动后,VCSEL芯片发射的红外光经由正对着芯片上方的准直镜头射出,经过两个反射镜面,最后通过光学衍射元件(DOE)形成约三万多个红外结构光射出。CycEETC-电子工程专辑

点阵投影器(开盖前)
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点阵投影器(开盖后)
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将上面的准直镜头及光学衍射元件模组揭开之后,就可以清晰的看见下面的VCSEL芯片。
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VCSEL芯片光学显微镜照
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泛光感应元件CycEETC-电子工程专辑

泛光感应元件、距离传感器及一颗控制芯片被封装在了一起,下图是整个封装的显微镜照。CycEETC-电子工程专辑

整个模组光学显微镜照
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整个模组X-Ray照
20171127-sitri-iphonex-13CycEETC-电子工程专辑

如上图X-Ray所示,VCSEL芯片起到泛光感应(发射红外光)的作用。

距离传感器CycEETC-电子工程专辑

如上所述,整个模组内的距离传感芯片来自STMicroelectrics的ToF芯片,此款芯片在iPhone7+中就已经采用。CycEETC-电子工程专辑

距离传感ToF芯片-光学显微镜照
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环境光传感器CycEETC-电子工程专辑

iPhone X的环境光传感器从封装外观上就和以往的环境光传感器不同,变成扁扁长长的形状,这也许是由于空间不够而导致的,同时芯片的上方还装有扩散片。CycEETC-电子工程专辑

环境光传感器封装扫描照
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环境光传感器封装X-Ray照
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取下上面的扩散片后,可以看到整颗环境光传感芯片以及上面的玻璃透光片。
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前置摄像头CycEETC-电子工程专辑

前置摄像头扫描照
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前置摄像头X-Ray照
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前置摄像头光学显微镜照-Lens
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红外摄像头CycEETC-电子工程专辑

红外摄像头扫描照
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红外摄像头X-Ray照
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红外摄像头光学显微镜照-Lens
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除了上述的这些传感器,iPhone X的人脸识别也少不了其强大的仿生处理器A11的巨大贡献。CycEETC-电子工程专辑

A11处理器CycEETC-电子工程专辑

A11光学显微镜照
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苹果iPhone X的“齐刘海”里还有一颗来自楼氏的麦克风传感器。CycEETC-电子工程专辑

麦克风传感器CycEETC-电子工程专辑

麦克风光学显微镜照
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麦克风扫描电镜照
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看完了iPhone X的“齐刘海”后,我们再来看一下Vivo X20的人脸识别功能上搭载了哪些传感器。
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如上图所示,Vivo X20的人脸识别传感器包含前置摄像头和距离传感器,其中两颗距离传感器是相同型号的芯片,都是来自于AMS的产品。特别的是,我们在Vivo X20的一颗距离传感器边上发现了一个LED灯,不知道这是不是和Vivo X20的“逆光也清晰”有关呢?CycEETC-电子工程专辑

Vivo X20整机结构图
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Vivo X20主要部件图
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LED灯CycEETC-电子工程专辑

LED灯光学显微镜照
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LED灯X-Ray照
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距离传感器CycEETC-电子工程专辑

距离传感器光学显微镜照
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距离传感器X-Ray照
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前置摄像头CycEETC-电子工程专辑

前置摄像头模组扫描照
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前置摄像头X-Ray照
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前置摄像头光学显微镜照-Lens
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看完了iPhone X和Vivo X20的传感器,不知道各位对于3D人脸识别有没有更进一步的认识呢? 后续SITRI会对这两款手机里的其他传感器和芯片作进一步的分析。CycEETC-电子工程专辑

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