蘋果（Apple）公司的一件發(fā)明專利近日獲得美國(guó)專利商標(biāo)局（U.S. Patent and Trademark Office）授權(quán)，該專利涉及下一代太赫茲（THz）傳感器模塊，用于在動(dòng)態(tài)環(huán)境中進(jìn)行光譜分析和成像，以檢測(cè)iPhone（或其它蘋果智能設(shè)備）附近的危險(xiǎn)氣體。這種太赫茲傳感器還有望用于未來增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）和虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）應(yīng)用中的三維場(chǎng)景渲染。

蘋果公司指出，除了檢測(cè)環(huán)境中氣體的存在、液體或固體材料的品質(zhì)以外，還需要在消費(fèi)電子設(shè)備上實(shí)現(xiàn)與健康監(jiān)測(cè)相關(guān)的成像應(yīng)用，例如皮膚癌以及其他皮膚疾病的檢測(cè)等。然而，消費(fèi)類電子設(shè)備（例如智能手機(jī)）上的傳統(tǒng)圖像傳感器（例如CMOS圖像傳感器）還無法執(zhí)行此類健康監(jiān)測(cè)應(yīng)用。

蘋果公司新授權(quán)的發(fā)明專利涉及在未來的iPhone等智能設(shè)備中增強(qiáng)光譜響應(yīng)能力，以在動(dòng)態(tài)環(huán)境中應(yīng)用太赫茲光譜和成像技術(shù)。

具體來說，該專利提出了一種太赫茲光譜和成像系統(tǒng)及方法，通過該系統(tǒng)和方法，電子設(shè)備的發(fā)射端能夠在動(dòng)態(tài)環(huán)境中實(shí)時(shí)發(fā)射太赫茲波段的電磁波。

然后，動(dòng)態(tài)環(huán)境中的物體（例如墻壁）反射這些電磁波，并由電子設(shè)備的接收端實(shí)時(shí)接收。如果發(fā)射端和反射物體之間存在吸收頻率在太赫茲波段內(nèi)的傳輸介質(zhì)（例如氣體、液體、固體、等離子體），那么該頻率下的接收信號(hào)水平將低于其他頻率下的接收信號(hào)。

通過這種方式，可以用覆蓋目標(biāo)介質(zhì)吸收光譜的太赫茲波掃描照射動(dòng)態(tài)環(huán)境，再通過反射光譜來檢測(cè)動(dòng)態(tài)環(huán)境中的傳輸介質(zhì)。

蘋果專利圖展示了一種具有高方向性和有限覆蓋范圍的固定太赫茲波束，檢測(cè)某一方向上空氣中的氣體/化學(xué)分子

上圖展示了用于增加覆蓋范圍的太赫茲波束掃描

采用MEMS微鏡掃描太赫茲波束的傳感器模塊概念圖

利用iPhone的運(yùn)動(dòng)傳感器感測(cè)設(shè)備靜止且平放時(shí)，調(diào)整太赫茲波束發(fā)射，以改善電池性能

蘋果公司指出，其太赫茲系統(tǒng)可以在“嗅探模式”下工作，在該模式下，能夠發(fā)射特定目標(biāo)氣體確定的最大吸收頻率的太赫茲波，以改善電池性能。

此外，該太赫茲傳感架構(gòu)還可以用于其它智能物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。例如，可以集成到智能音箱或其他物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中，響應(yīng)用戶語音命令，例如“Hey！Siri！這個(gè)房間的二氧化碳水平是多少”等。在專利其中一個(gè)實(shí)施例中，這類設(shè)備還可以連接WiFi網(wǎng)絡(luò)，以便多個(gè)放置在不同房間/辦公室的設(shè)備可以實(shí)時(shí)報(bào)告各自環(huán)境的氣體濃度水平。

此外，除了環(huán)境氣體和健康應(yīng)用，這種太赫茲傳感器還可以為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）和虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）應(yīng)用渲染三維場(chǎng)景。