Capteur de proximité dans les appareils mobiles — qu’est-ce que c’est, types et principe de fonctionnement

Qu’est-ce qu’un capteur de proximité dans un téléphone

Le capteur de proximité est un capteur infrarouge sans contact situé en haut de la face avant du smartphone, à côté de l’écouteur. Il se compose d’une LED infrarouge (LED IR) et d’un photodétecteur (photodiode ou phototransistor). Le premier smartphone grand public avec un capteur de proximité fut l’Apple iPhone (2007) — depuis lors, le capteur est devenu un composant obligatoire dans tous les téléphones modernes.

Emplacement et conception

Le capteur est généralement caché sous le verre de l’écran et n’est visible que sous un certain angle comme un petit point. Les modèles modernes utilisent un module optique avec un angle de faisceau étroit (15–30 degrés) pour éviter les déclenchements intempestifs causés par les reflets sur le verre. Les fabricants incluent Sharp, ams OSRAM (série TMD), Silicon Labs et leurs partenaires contractuels.

Deux types de capteurs

Les appareils mobiles utilisent des capteurs discrets (puce séparée avec LED IR + photodiode) et des modules intégrés (les deux éléments sur une seule puce). Les solutions intégrées (ams TMD2635, taille 1×1×0,5 mm) sont utilisées dans les châssis ultra-minces des flagships modernes et occupent un espace minimal sur la carte.

Comment fonctionne un capteur infrarouge

Le principe de fonctionnement d’un capteur de proximité repose sur la mesure de l’intensité du rayonnement IR réfléchi. La LED infrarouge émet une impulsion lumineuse (850–940 nm) et la photodiode mesure la quantité de lumière réfléchie par un objet. Si le signal réfléchi dépasse un seuil, l’objet est considéré comme proche (moins de 3–5 cm).

Suppression de la lumière ambiante

Le principal défi technique est l’interférence solaire et le bruit provenant d’autres sources IR. La solution est la modulation d’émission : la LED IR émet des impulsions à 10–100 kHz, et le photodétecteur détecte le signal de manière synchrone, filtrant la composante continue. Selon la note d’application d’ams AN000610 (2024), la détection synchrone supprime l’éclairage ambiant de 40–60 dB.

Étalonnage et seuils

Le seuil de déclenchement est défini par le fabricant lors de l’étalonnage et dépend de la transparence du verre de l’écran. Un seuil typique correspond à une distance de réflexion de 2–4 cm. Lorsqu’un doigt ou une oreille est placé plus près que le seuil, le capteur émet 0 (proche) ; sinon, il renvoie la valeur de portée maximale (8–10 cm selon le modèle).

Différence entre un capteur de proximité et un capteur ToF

Le capteur de proximité IR mesure l’intensité de réflexion — un capteur binaire avec deux états. Le temps de vol (ToF) mesure le temps que met la lumière pour se rendre jusqu’à un objet et revenir, permettant une mesure précise de la distance jusqu’à plusieurs mètres. Dans les appareils mobiles, les capteurs ToF (VL53L5 de STMicroelectronics) sont utilisés pour l’autofocus de l’appareil photo et les applications de RA.

Quand utiliser IR proximity vs. ToF

Pour la tâche d’éteindre l’écran pendant un appel, un simple capteur IR binaire suffit — son coût est de 0,10–0,30 $ contre 1–3 $ pour un module ToF. Un capteur ToF ajoute une mesure précise de la distance, mais est excessif pour la tâche de base. Certains flagships (Samsung Galaxy S23 Ultra) utilisent des modules combinés intégrant les deux technologies.

Accès programmatique au capteur dans Android

Android fournit un accès au capteur de proximité via Sensor.TYPE_PROXIMITY. Une caractéristique principale de l’API est que le capteur ne renvoie que deux valeurs pratiquement significatives : 0 (objet proche) et la valeur de portée maximale (généralement 5–10 cm) en l’absence d’objet. Les algorithmes internes masquent la nature analogique du signal.

Utilisation du capteur

La nature binaire du capteur signifie que l’application ne peut pas obtenir la distance exacte jusqu’à un objet — seulement si un obstacle est présent ou absent dans la zone de détection. Il s’agit d’une limitation matérielle. Pour des mesures plus précises, utilisez un capteur ToF (si disponible) via l’API TYPE_PROXIMITY standard, mais sur les appareils avec ToF, il renvoie des valeurs analogiques.

val proximitySensor = sensorManager
    .getDefaultSensor(Sensor.TYPE_PROXIMITY)

sensorManager.registerListener(
    object : SensorEventListener {
        override fun onSensorChanged(event: SensorEvent) {
            val distance = event.values[0]
            val maxRange = proximitySensor?.maximumRange ?: 10f

            when {
                distance < maxRange -> lockScreen()
                else -> unlockScreen()
            }
        }

        override fun onAccuracyChanged(
            sensor: Sensor, accuracy: Int
        ) {}
    },
    proximitySensor,
    SensorManager.SENSOR_DELAY_UI
)

Wake Lock et gestion de l’alimentation

Lors de l’enregistrement du capteur de proximité, il est important d’utiliser SCREEN_OFF_WAKE_LOCK si l’application doit continuer à fonctionner avec l’écran éteint (par exemple, enregistrement d’appels). Sans Wake Lock, le CPU peut entrer en mode veille et cesser de recevoir les données du capteur. Le drapeau SENSOR_DELAY_UI (200 ms) est suffisant pour la plupart des scénarios.

Utilisation du capteur de proximité dans les applications

Bien que la fonction principale du capteur soit d’éteindre l’écran pendant les appels, les développeurs trouvent des utilisations plus créatives. L’application Glimmer utilise le capteur de proximité pour passer les morceaux avec un geste de la main devant l’écran — balayez la paume pour passer une chanson. La batterie n’est pas affectée : le capteur ne consomme que 0,3–0,7 mA.

• Réponse automatique et enregistrement d’appels — l’application détecte lorsque le téléphone est porté à l’oreille et active le haut-parleur ou l’enregistrement.
• Mode poche — verrouille l’écran et désactive les vibrations lorsque le téléphone est dans une poche. Le capteur est interrogé toutes les 1–2 secondes.
• Aperçu par proximité — dans les applications de galerie, approcher la main de l’écran révèle des commandes cachées.
• Jeux sans contact — des jeux simples où le mouvement de la main devant le capteur remplace l’appui sur un bouton.

Problèmes et limites

Le principal problème des capteurs de proximité est les fausses détections lors de l’utilisation de protections d’écran et d’étuis. Certains fabricants (Google Pixel 8, 2023) utilisent un capteur de proximité ultrasonique au lieu de l’IR — il fonctionne à travers toute protection d’écran et tout écran, quelle que soit son épaisseur, mais avec une précision moindre et une latence plus élevée (jusqu’à 100 ms). Le verre épais (plus de 0,5 mm) disperse le rayonnement IR, provoquant un déclenchement constant. La solution est d’utiliser des étuis avec une découpe précise pour le capteur. Un deuxième inconvénient est l’impossibilité de fonctionner à travers les écrans OLED à transparence variable (capteur sous l’écran).

Capteur de proximité sous l’écran

En 2024–2025, les fabricants ont commencé à implémenter des capteurs de proximité sous l’écran, réduisant la bordure supérieure à 1–2 mm. Le premier appareil de production en série avec un capteur de proximité sous l’écran fut le Xiaomi 14 Ultra (2024), suivi du OnePlus 12 et du Samsung Galaxy S25. La technologie utilise un rayonnement IR à 940 nm qui traverse partiellement les pixels OLED. Selon le document technique de Samsung Display (2024), la transparence OLED pour le rayonnement IR est de 15–25 %, suffisante pour le fonctionnement du capteur à une luminosité d’écran allant jusqu’à 600 cd/m². À luminosité plus élevée, la matrice devient opaque aux IR, et le capteur doit éteindre le rétroéclairage pendant 1–2 images pour mesurer.

Émulation logicielle du capteur de proximité

Lors du développement d’applications Android, l’émulateur ne prend pas en charge le capteur de proximité — il doit être émulé par logiciel. Sur un appareil physique, vous pouvez utiliser la commande adb : adb shell sendevent /dev/input/eventX avec les codes ABS_MT_TOUCH_MAJOR appropriés. Pour simuler l’extinction de l’écran lors d’un appel dans les tests, utilisez SensorManager avec un objet mock qui renvoie 0 lors de l’appel à onSensorChanged.

Tester le capteur de proximité

Pour tester le capteur de proximité sur un appareil Android, ouvrez l’application Téléphone, composez *#0*# (sur Samsung) et sélectionnez Sensor. En approchant votre doigt du haut de l’écran, la valeur du capteur devrait passer de « Far » à « Near ». Si le capteur ne répond pas, nettoyez le haut de l’écran et vérifiez la présence d’une protection d’écran couvrant le capteur. Sur iPhone, le test s’effectue via le diagnostic système dans les Réglages.