《传感器在手机上的应用》
传感器在手机上的应用资料
4 X A fQINGDAO UNIVERSITY《传感器原理及应用》课程考核论文题目电容式感测技术在手机触摸屏上的应用________ 班级电子信息科学与技术1班学号201140600147 _______________姓名陈万鑫、刘恒源、蒋兴瑞扌旨导老师____ 迟宗涛____________自动化工程学院电子信息科学与技术系二零一四年十二月电容式感测技术在手机触摸屏中的应用摘要：随着传感器不断的发展与成熟，电容式传感器广泛应用于压力、液位、位移等各种检测中，在农业、工业等领域的发展作出突出贡献。
电容式传感器作为一项前途广阔的新型技术，日益受到人们的重视。
特别是智能手机等新型消费电子产品应用了电容传感器的触摸屏的风靡，不仅提供方便的控制方式，而且带来了更好的用户体验。
引言：电容传感技术投入应用已长达一个世纪，它具有结构简单、动态响应快、易实现非接触测量等突出的优点，具有着十分广泛的应用前景，它不仅在工业、农业、军事、环境、医疗等传统领域有具有巨大的运用价值，在未来还将在许多新兴领域体现其优越性。
电容式感测用户界面正作为手机中机械按键的一种实用的创新替代方案脱颖而出。
虽然电容式传感器可被视作传统按键的简易替代方案，但该技术不仅仅是半球型开关的一种升级。
当手机采用触摸式传感器来实现时，手机制造商在设计中可获得一种令人激动的崭新的外观感觉选择。
利用电容式传感器，手机按键，即键垫（key mat），无需移动式元件就可以实现，这样会形成平顺光滑的接触表面。
此外，设计人员还可在机械按键顶端选用电容式感测，轻按会触发电容式传感器，重按则激活机械开关。
整合了这种技术的手机不仅能感测手指的位置，还能感测到手指对按键施加压力的轻重。
轻按可能与号码簿翻页有关，重按则可能是往选定号码拨打近年来手机设计中出现的最引人注目的趋势之一是电容式传感器和透明导体的结合。
这种透明键垫为设计人员提供了许多具创造性的选择。
工作原理大多数触摸传感控制器依据所检测到的电容变化来工作一一当某种物体或某个人接近或触摸传感器的导电金属片时，手指与金属片之间的电容发生变化。
传感器在手机中的应用
屏幕参数的选择
光线传感器
在手机中使用的光线传感器件一般是光敏三极管，也叫光电三极管，光敏三极管有 电流放大作用，所以比光敏电阻和光敏二极管应用更广泛。
它在结构上与半导体三极管相似，它的引出 电极通常只有两个，也有三个的。光敏三极 管与普通半导体三极管一样，是采用半导体 制作工艺制成的具有NPN 或PNP 结构的半 导体管。光敏三极管的结构如图所示。为适 应光电转换的要求，它的基区面积做得较大， 发射区面积做得较小，入射光主要被基区吸 收。和光敏二极管一样，管子的芯片被装在 带有玻璃透镜金属管壳内，当光照射时，光 线通过透镜集中照射在芯片上。
手机中的MEMS陀螺仪，其核心元件是一个微加工机械单元，在设计上按照一个音 叉机制运转(音叉机制的工作原理是通过安装在音叉基座上的一对压电晶体使音叉在 一定共振频率下振动，当音叉开关的音叉与被测介质相接触时，音叉的频率和振幅 将改变，音叉开关的这些变化由智能电路来进行检测，处理并将之转换为一个开关 信号)。电机驱动部分通过静电驱动方法，使机械元件前后振荡，产生谐振，利用科 里奥利力把角速率转换成一个特定感应结构的位移，两个正在运动的质点向相反方 向做连续运动。只要从外部施加一个角速率，就会出现一个力，力的方向垂直于质 点的运动方向。
光线传感器在手机中的应用
光敏三极管在手机上应用主要是根据环境光线明暗来判断用户的使用条件，从而对 手机进行智能调节，达到节能和方便用户使用的目的。 黑暗环境下自动降低背光亮 度，以免背光太亮刺眼。太阳下自动增加屏幕亮度，使显示更清楚。 手机移动到耳 边打电话时，自动关闭屏幕和背光，可以延长手机的续航时间，同时关闭触屏，又 可以达到防止打电话过程中误触屏幕挂断电话的误操作。 甚至还有手机设计成利用 光线亮度控制铃声音量的功能，即通过外界光线的强弱，来控制铃声的大小，如手 机装在衣服口袋或是皮包里时，就大声振铃，而取出时，环境光线改变了，振铃就 随着减小，这个功能很有意思，一方面可以避免铃声过小误接电话，一方面又可以 适应环境的需要，避免影响他人，同时还能节省电量。
传感器在手机中的应用PPT
手机重力感应技术：利用压电效应实现，简单来说是测量内部 一片重物(重物和压电片做成一体)重力正交两个方向的分力大小， 来判定水平方向。通过对力敏感的传感器，感受手机在变换姿势时， 重心的变化，使手机光标变化位置从而实现选择的功能。
手机重力感应指的是手机内置重力摇杆芯片，支持摇晃切换所 需的界面和功能，甩歌甩屏，翻转静音，甩动切换视频等。
1. 动作感应的GUI：通过小幅度的倾斜，偏转手机，实现菜单， 目录的选择和操作的执行；
2. 拍照时的图像稳定，防止手的抖动对拍照质量的影响；
3. GPS的惯性导航：当汽车行驶到隧道或城市高大建筑物附近， 没有GPS讯号时，可以通过陀螺仪来测量汽车的偏航或直线运 动位移，从而继续导航；
4. 通过动作感应控制游戏。
主要有光学指纹传感器和半导体指纹传感器
1、指纹是人体独一无二的特征，并且它们的复杂度足以 提供用于鉴别的足够特征；
2、如果要增加可靠性，只需登记更多的指纹、鉴别更多 的手指，最多可以多达十个，而每一个指纹都是独一无二 的；
手机方向传感器是指安装在手机上用以检测手机本身处 于何种方向状态的部件，它不是通常理解的指南针的功能。
手机方向检测功能可以检测手机处于正竖、倒竖、左横、 右横，仰、俯状态。具有方向检测功能的手机具有使用更方 便、更具人性化的特点。例如，手机旋转后，屏幕图像可以 自动跟着旋转并切换长宽比例，文字或菜单也可以同时旋转， 使你阅读方便。
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新型传感器在智能手机中的应用
新型传感器在智能手机中的应用智能手机作为我们日常生活中不可或缺的一部分，已经成为人们交流、工作、娱乐的重要工具。
随着科技的不断发展，新型传感器的应用也逐渐在智能手机中得到了广泛应用。
本文将介绍新型传感器在智能手机中的应用领域，并探讨其对我们日常生活带来的影响。
一、指纹传感器指纹传感器是一种用于识别指纹的传感器，通过对指纹进行扫描和匹配，可以用于解锁手机、支付验证等多种应用场景。
相比传统的密码锁或图案解锁，指纹传感器更加安全可靠。
用户只需将手指轻轻触碰指纹传感器，即可完成解锁，方便快捷。
二、环境光传感器环境光传感器可感知周围环境的光强度，并自动调节手机屏幕的亮度，以提供更加舒适的使用体验。
在强光环境下，传感器会增加屏幕亮度，以保证内容清晰可见；在暗光环境下，传感器会降低屏幕亮度，以节省电量并减少眼睛的疲劳感。
三、加速度传感器加速度传感器可以感知手机的加速度和重力变化，从而实现多种功能。
例如，当我们跳动手机时，加速度传感器会自动旋转屏幕的方向；在游戏中，加速度传感器可以用于体感控制，让玩家更加身临其境；此外，加速度传感器还可以用于健康监测，通过监测用户的步数和运动状态，实现计步、计算卡路里消耗等功能。
四、陀螺仪传感器陀螺仪传感器可以感知手机的旋转和方向变化，为手机提供姿态传感能力。
在游戏中，陀螺仪传感器可以用于实现更加精准的动作控制；在导航应用中，陀螺仪传感器可以提供更加准确的方向感知；同时，陀螺仪传感器还可以用于增强现实应用，实现与虚拟物体的交互。
五、心率传感器心率传感器可以通过手机与用户之间的接触，测量用户的心率，并提供实时心率监测和健康分析。
这对于关注健康的用户来说尤为重要。
心率传感器可以帮助我们了解自己的身体状况，及时发现异常情况，并采取相应的措施。
六、气压传感器气压传感器可以感知大气压力的变化，通过与GPS等技术相结合，实现高度测量和气象预报等功能。
例如，气压传感器可以用于追踪爬山高度，在户外探险中提供可靠的高度信息；同时，气压传感器还可以结合气象数据，为用户提供准确的天气预报，帮助用户合理安排日程。
传感器在手机里的应用
指纹识别传感器是手机市场上非常Байду номын сангаас 行的一类传感器，主要应用在各手机厂 商的旗舰设备上，典型的有按压式指纹 传感器和滑动式指纹传感器。
工作原理：首先你需要多次录入指纹 信息，由于每次力度和方位的不同，传 感器收集到的信息也不同，这样产生多 种模糊指纹，这些信息通过处理电路的 预处理、二值化、细化等环节提取出正 确的信息加密后保存在cpu里。用户使 用设备时，只需要把手指放在传感器上 即可，传感器把识别到的信息与储存的 信息进行比对，只要信息一致即可方便 解锁。
传感器行业方兴未艾，大到国防，航空航天，小到生活的各个方面都离 不开它，传感器已经融入到社会各个角落，起着越来越重要的作用。现在 传感器正在向着集成化（元器件集成度越来越高，成千上万元件被集成到 一起）、微型化（传感器功能越来越强大，体积却越来越小，越来越方便 使用）、智能化（传感器与微处理器结合到一起，使其具有逻辑判断能力， 越来越智能化）方向发展。
机1204班 刘同
2015.3.6
科技的发展给人们的工作和生活带来了更 多的便利，而其中的手机更是到了几乎不可缺 少的地步，随着技术进步，手机已经不再仅仅 是以个通信工具，开始具备越来越多，越来越 强大的功能，人们对手机的要求越来越高，电 话，短信，多媒体等等，都是基本应用，更智 能，更人性化才是用户追求的目标，在此条件 下，各种传感器在手机上的应用应运而生。
重力加速度传感器的原理是根据压 电效应的原理来工作的：利用加速度 可以使传感器上的晶体产生变形，进 而晶体内电场变化输出电信号，再把 电信号进行放大，滤波，模数转换后 传给CPU进行处理，从而进行相应的 动作。
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原理：因为手机内设有「电子罗盘」的晶片。 它与传统罗盘一样，感应地球磁场来分别南 极和北极，只不过电子罗盘把磁针换成了磁 阻传感器，磁阻传感器应用了霍尔效应，利 用洛伦兹力会造成电流中电子的偏向，来测 得电压变化，电压变化信号经相应的处理电 路后，传送给存储器或者屏幕，用以存储和 显示方向。
传感器在手机中的应用ppt课件
电阻式触摸屏工作原理图
总结
触摸屏技术的发展趋势，具有专业化、多媒体化、 立体化和大屏幕化等特点。 随着信息社会的发展， 人们需要获得各种各样公共信息，以触摸屏技术为 交互窗 口的公共信息传输系统，通过采用先进的计 算机技术，运用文字、图像、音乐、解说、动画、 录像等多种形式，直观、形象地把各种信息介绍给 人们，给人们带 来极大的方便。我们相信，随着技 术的迅速发展，触摸屏对于科学技术的普及利用将 发挥重要的作用。
触摸屏的分类
按照触摸屏的工作原理和传输信息 的介质，我们把触摸屏分为四种，它们 分别为电阻式、电容感应式、红外线式 以及表面声波式。
电阻式触摸屏工作原理：
这种触摸屏利用压力感应进行控制。电阻触摸屏的主要部分 是一块与显示器表面非常配合的电阻薄膜屏，这是一种多层 的复合薄膜，它以一层玻璃或硬塑料 平板作为基层，表面涂 有一层透明氧化金属（透明的导电电阻）导电层，上面再盖 有一层外表面硬化处理、光滑防擦的塑料层、它的内表面也 涂有一层涂层、在他们 之间有许多细小的（小于1/1000英 寸）的透明隔离点把两层导电层隔开绝缘。 当手指触摸屏幕 时，两层导电层在触摸点位置就有了接触，电阻发生变化， 在X和Y两个方向上产生信号，然后送触摸屏控制器。控制 器侦测到这一接触并计算出 （X，Y）的位置，再根据模拟 鼠标的方式运作。这就是电阻技术触摸屏的最基本的原理。
触摸屏的发展需求：
❖ 随着多媒体的发展，人 们越来越多地谈到触摸 屏，因为触摸屏具有坚 固耐用、反应速度快、 节省空间、易于交流等 许多优点。利用这种技 术，我们用户只要用手 指轻轻地碰显示屏上的 图符或文字就能实现对 主机操作，从而使人机 交互更为直截了当。
触摸屏工作原理：
为了操作上的方便，人们用触摸屏来代替鼠标或 键盘。工作时，我们必须首先用手指或其它物体 触摸安装在显示器前端的触摸屏，然后系统根据 手指触摸的 图标或菜单位置来定位选择信息输入。 触摸屏由触摸检测部件和触摸屏控制器组成；触 摸检测部件安装在显示器屏幕前面，用于检测用 户触摸位置，接受后送触摸屏 控制器；而触摸屏 控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触 摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给CPU， 它同时能接收CPU发来的命令并加以执行。
传感器在智能手机上的应用
传感器在智能手机上的应用移动互联网因传感器而更美好何淼机械11k1 1119040101072014-4-8首先，非常感谢老师给予一个机会，让我写自己感兴趣的东西。
可能说完这句话有很多的不解，我也不希望浪费太多的篇章去解释为什么。
所以单独拿出来一面给老师讲一下缘由。
自我介绍：我是一位IT民工，极度的偏执狂和完美主义，稍微的强迫症。
对国产手机一直持观望期待的态度，忠实的果粉，加油，魅友。
（ps：老师，可能有些看不懂，不过这都不是重点，毕竟这不算入论文内容）现在是一论坛版主。
考虑到老师说可以写不是自己组的东西，所以这次斗胆写了一篇关于传感器的文章。
我会尽量的通俗，让老师可以认可。
再次感谢老师给予我这次写自己感兴趣的文章的机会！毕竟全篇不能只以智能手机的例子来完成这篇论文，对于论文中的概念性问题只有找”度娘“了。
所以这篇文章是半写半搜索的结果了，希望老师理解一下。
传感器在智能手机上的应用关键字：传感器智能机移动互联网苹果在智能手机的带动下，以陀螺仪、加速计、压力传感器为代表的传感器得到了快速的发展，而随着应用种类的不断丰富和功能的提高，一台移动终端设备上需要的传感器感测功能越来越多。
这使得传感器所能处理的应用场景，远远要高于消费者单独把手机当成一个通信工具，或者当成一个媒体娱乐工具要更复杂。
提到智能手机，不得不提到苹果。
每个人，不管你有没有使用过苹果，不管你了不了解IOS。
但是我们都记住了一位偏执狂——乔布斯。
也许太多的人不明白，乔布斯为何如此的伟大？为何能推入神坛？我想这不仅仅是媒体大肆报道的没有乔布斯就不会有我们现在全屏多点触控的感念。
是的，这一点不可否认，在07年以前没有一位会想到你会拿着一款全屏的手机在那里得瑟，然而苹果定义了这一点。
苹果让移动互联网有了一个实质性的感念。
但是在苹果定义了智能机感念的同时，很核心的创新点就是传感器在智能手机上的应用。
所以本篇文章就以苹果产品的发展来絮叨絮叨传感器。
传感器技术在智能手机中的应用
谢谢！
通过重力感应操控游戏
• 目前绝大多数智能手机和 平板电脑内置了重力传感 器，重力传感器在手机横 竖的时候屏幕会自动旋转， 在玩游戏可以代替上下左 右，比如说玩赛车游戏， 可以不通过按键，将手机 平放，左右摇摆就可以代 替模拟机游戏的方向左右 移动了。
光线传感器
• 光线感应器也叫做亮度感应器，是能够根据周围光亮明暗 程度来调节屏幕明暗的装置。很多平板电脑和手机都配备 了该感应器。一般位于手持设备屏幕上方，它能根据手持 设备目前所处的光线亮度，自动调节手持设备屏幕亮度， 来给使用者带来最佳的视觉效果。例如在黑暗的环境下， 手持设备屏幕背光灯就会自动变暗，否则很刺眼。 • 在手机中使用的光线传感器件一般是光敏三极管，也叫光 电三极管，光敏三极管有电流放大作用，光敏三极管与普 通半导体三极管一样，是采用半导体制作工艺制成的具有 NPN 或PNP 结构的半导体管。它在结构上与半导体三极 管相似，它的引出电极通常只有两个，也有三个的。
动作，并呈现在屏幕上。
什么是电容屏？
• 电容屏是一块四层复合玻 璃屏 • 玻璃屏的内表面和夹层各 涂一层ITO • 最外层是只有0.0015mm 厚的矽土玻璃保护层 • 夹层ITO涂层作工作面， 四个角引出四个电极 • 内层ITO为屏层以保证工 作环境。
电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导电体内 形成一个低电压交流电场。在触摸屏幕时，由于人体电场， 手指与导体层间会形成一个耦合电容，四边电极发出的电流 会流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于 触摸屏幕后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出 触摸点的位置。
光线传感器
• 光敏三极管的结构如图所 示。为适应光电转换的要 求，它的基区面积做得较 大，发射区面积做得较小， 入射光主要被基区吸收。 和光敏二极管一样，管子 的芯片被装在带有玻璃透 镜金属管壳内，当光照射 时，光线通过透镜集中照 射在芯片上。
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导读
• 随着技术的进步，手机已经不再是一个简单的通 信工具，而是具有综合功能的便携式的电子设备。 你可以用手机听音乐，看电影，拍照等。手机变 得无所不能。在这种情况下，各种传感器在手机 中的应用应运而生。 • 几种典型的传感器及其在手机中的应用，如重力 传感器、光线传感器、触摸传感器（触摸屏的典 型应用）、磁阻传感器（电子指南针）、加速传 感器（iphone4的三轴陀螺仪）等。这些传感器的 应用为智能手机增加感知能力，使手机能够知道 自己做什么，甚至做什么的动作。
通过重力感应操控的游戏
重力传感器的原理
重力传感器是根据压电效应的原理来工作的。所谓的压电效 应就是 “对于不存在对称中心的异极晶体加在晶体上的外力 除了使晶体发生形变以外，还将改变晶体的极化状态，在晶 体内部建立电场，这种由于机械力作用使介质发生极化的现 象称为正压电效应”。 重力传感器就是利用了其内部的由于加速度造成的晶体 变形这个特性。由于这个变形会产生电压，只要计算出产生 电压和所施加的加速度之间的关系，就可以将加速度转化成 电压输出。当然，还有很多其它方法来制作加速度传感器， 比如电容效应，热气泡效应，光效应，但是其最基本的原理 都是由于加速度产生某个介质产生变形，通过测量其变形量 并用相关电路转化成电压输出。
1重力传感器
• 重力传感器，新型属传感器技术，它采用弹性敏感元 件制成悬臂式位移器，与采用弹性敏感元件制成的储 能弹簧来驱动电触点，完成从重力变化到电信号的转 换。目前绝大多数中高端智能手机和平板电脑内置 了重力传感器，如苹果的系列产品iiphone和ipad， Android系列的手机等。重力传感器在手机横竖的时 候屏幕会自动转，在玩游戏可以代替上下左右，比如 说玩赛车游戏，可以不通过按键，将手机平放，左右 摇摆就可以代替模拟机游戏的方向左右移动了。
• 利用霍尔效应做成的半导体元件就是霍尔元件（霍尔传感 器）。霍尔传感器可用多种半导体材料制作，如Ge、Si、 InSb、GaAs、InAs、InAsP以及多层半导体异质结构量子 阱材料等等。 • 霍尔传感器具有许多优点，它们的结构牢固，体积小，重 量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高（可达1MHZ）， 耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。 霍尔传感器分为线性型霍尔传感器件和开关型霍尔传感器 两种。手机中使用的霍尔传感器是微功耗开关型霍尔传感 器。
5加速传感器
• 三轴陀螺仪
• 陀螺仪(Gyroscope)，是一种用来传感与维持方向的装 置，基于角动量守恒的理论设计出来的。陀螺仪主要是由一 个位于轴心且可旋转的轮子构成。 陀螺仪一旦开始旋转，由 于轮子的角动量，陀螺仪有抗拒方向改变的趋向。 • 陀螺仪有单轴陀螺仪和三轴陀螺仪，单轴的只能测量一 个方向的量，也就是一个系统需要三个陀螺仪。而三轴陀螺 仪可同时测定6个方向的位置，移动轨迹，加速。所以一个 三轴陀螺仪就能替代三个单轴陀螺仪。三轴陀螺仪多用于航 海、航天等导航、定位系统，能够精确地确定运动物体的方 位。如今也多用于智能手机当中。
2霍尔传感器
• 在手机中主要应用在翻盖或滑盖的控制电路中，通 过翻盖或滑盖的动作来控制挂掉电话或接听电话、 锁定键盘及解除键盘锁等。 • 1霍尔传感器的外形特征：霍尔传感器的作用与干
断的动作。霍尔传感器是一种电子元 件，其外型封装很似三极管，但看起来比三极管更胖一 些。手机中霍尔传感器的外形如图所示。在手机中，霍 尔传感器的封装有3个引脚的，也有4个引脚的。
• 电容式触摸屏工作原理
• 电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜 体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，双玻璃设计能彻底 保护导体层及感应器。 • 电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导电体内 形成一个低电压交流电场。在触摸屏幕时，由于人体电场， 手指与导体层间会形成一个耦合电容，四边电极发出的电流 会流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于 触摸屏幕后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出 触摸点的位置。
目前手机中采用的三轴陀螺仪用途主要体现在游戏的操控上， 有了三轴陀螺仪，我们在玩现代战争等第一人称射击游戏时， 可以完全摒弃以前通过方向按键来控制游戏的操控方式，我 们只需要通过移动手机相应的位置，既可以达到改变方向的 目的，使游戏体验更加真实、操作更加灵活。
利用三轴陀螺仪进行体感控制的游戏
谢 谢
NOKIA N73滑盖手机的霍尔传感器电路
3光线传感器
• 光线感应器也叫做亮度感应器，很多平板电脑和手机 都配备了该感应器。一般位于手持设备屏幕上方，它 能根据手持设备目前所处的光线亮度，自动调节手持 设备屏幕亮度，来给使用者带来最佳视的觉效果。例 如在黑暗的环境下，手持设备屏幕背光灯就会自动变 暗，否则很刺眼。
4触摸传感器
• 利用电容式传感器，手机按键，即键垫，无需移动式 元件就可以实现，这样会形成平顺光滑的接触表面。 • 电容式触摸屏是在玻璃表面贴上一层透明的特殊金属 导电物质。当手指触摸在金属层上时，触点的电容就 会发生变化，使得与之相连的振荡器频率发生变化， 通过测量频率变化可以确定触摸位置获得信息。 • 手机使用的电容式触摸屏，屏幕面板和触摸屏合二为 一，透光率高，使用寿命长，适合手机的超薄化设计， 加上可以多点触摸功能，深受用户喜爱。
光敏三极管的工作原理 在手机中使用的光线传感器件一般是光敏三极管，也叫光电 三极管，光敏三极管有电流放大作用，光敏三极管与普通半 导体三极管一样，是采用半导体制作工艺制成的具有NPN 或PNP 结构的半导体管。它在结构上与半导体三极管相似， 它的引出电极通常只有两个，也有三个的。 光敏三极管的结构如图所示。为适应光电转换的要求，它的 基区面积做得较大，发射区面积做得较小，入射光主要被基 区吸收。和光敏二极管一样，管子的芯片被装在带有玻璃透 镜金属管壳内，当光照射时，光线通过透镜集中照射在芯片 上。