苹果获超声压力传感器专利，可用于实现屏下Touch ID

据科技博客AppleInsider报道，苹果周二获得了一项超声压力和触摸传感器专利。苹果可以借此生产出更薄、跟手机更加一体的3D Touch装置。之前有报道称，由于没有解决屏下Touch ID所遇到的技术挑战，苹果只好选择了Face ID。

美国专利和商标局授予苹果的这项专利的编号为No. 9,772,721，名称是“基于超声波的压力传感和触摸传感”。根据专利证书的描述，这是一种通过发射和探测超声波脉冲来测定输入压力的方法。更确切地说，这套系统可以测量上述脉冲与用户手指之间的相互作用。
 

在一些实例中，压力传感器可以是排成行和列的超声元素，或者是按照预先设定的排列方式排列的多个独立传感器，它们能够生成和接收超声波。

超声波先被发射到用户的手指可能触摸的屏幕区域，或者互动表面。超声波或脉冲首先穿过传感层或信息输入面板，然后用户手指或者其他与上述表面接触的物体将其反射回来。

反射回来的脉冲可以用于判断手指（或者其他用于输入信息的物体）与传感器之间的距离，然后用于计算压力。衰减，即被接触物体所吸收的脉冲信号的量，也可以用来来判断压力的大小。

例如，当手指越用力按压屏幕，接触面就会增大，会吸收更大比例的脉冲信息。这些数据可以被用于提高输入压力的计算精度。

根据苹果的专利，这种压力传感器阵列可以与其他感应装置（比如电容触摸传感器）配合使用，后者可能也可以充当反射面。除了探测输入位置外，电容层还能用于检测多个同时进行的按压操作的压力参数。

更重要的是，这种压力感应装置可以置于设备显示屏下面或者上面。举个例子，如果超声传感器放在屏幕上面，就可以做成透明的，或者置于不会挡住用户视线的地方。这种方法与苹果目前在iPhone中所采用的3D Touch压力传感系统不一样，后者将多个元件层堆迭在智能手机显示屏的下方。
 

目前的3D Touch系统可以测量和定位iPhone玻璃面板与嵌入iPhone背光阵列中的坚硬金属传感器层之间细微的电容变化。当用户按压玻璃面板时，该系统与传感器之间的距离就会减小，因而导致电容降低。

另外，位于显示屏上方的一个单独的多点触控电容传感器增加了3D Touch的准确性。用户点击屏幕或者使用手势时，该传感器可以检测到按压屏幕的手指的位置。触觉反馈模块Taptic Engine产生的精确震动，进一步增强了3D Touch的灵敏性。

虽然3D Touch能够生成极其精确的结果，但其设计非常复杂，而且挤占了宝贵的设备内部空间。基于对空间的考虑，苹果没有在iPhone X上采用屏下指纹识别系统。

在iPhone X发布之前有传言称，苹果想要将保留指纹识别器，把它当做人脸识别方案失效时的备用身份验证方式。但现在看来，该公司彻底取消了Touch ID，转而使用Face ID。

一些行业分析师怀疑，苹果是因为无法克服屏下3D Touch的技术难题才放弃了这一方案。但内部知情人士称，苹果一年多以前就已经全面押注Face ID。

至于苹果当初是准备将原先的3D Touch技术融合到iPhone X，还是重新设计一套方案，目前也不得而知。今年5月有报道称，该公司采用了薄膜工艺，通过在玻璃上加一层薄膜的设计取代金属背光传感器，以此大幅压缩传感器堆迭尺寸。等到iPhone X正式上市后，拆解测评应该可以揭开这个谜底。

但无论如何，苹果今天获得的这项专利可以解决屏下指纹识别所面临的技术障碍，而且似乎比薄膜更加精确、更加坚固。至于苹果是否准备充分利用这项技术，还是继续使用单一的Face ID面部识别系统，还有待进一步观察。

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