TrueDepth 相機系統的三大核心元件
Face ID 自 2017 年 iPhone X 首次登場，其硬體核心是 TrueDepth 相機系統，由三個精密光學元件組成。任何一個元件故障都可能導致 Face ID 完全失效。
1. 點陣投影器（Dot Projector）
點陣投影器是 Face ID 最關鍵的元件，負責在用戶臉上投射 3D 深度資訊：
- VCSEL 雷射二極體：發射 940nm 波長紅外線雷射，峰值功率約 2W（Class 1 雷射安全等級）
- DOE 繞射光學元件（Diffractive Optical Element）：將單束雷射分束為超過 30,000 個紅外線點
- Collimator 準直透鏡：確保雷射光束平行射出，維持點陣精度
工作時，VCSEL 發出紅外線雷射經 DOE 繞射，在用戶臉上形成一張三維點陣深度圖。點陣投影器若故障，Face ID 將完全無法使用。
2. 泛光照明器（Flood Illuminator）
泛光照明器同樣使用 VCSEL 雷射二極體，但不需要 DOE 元件。它的作用是發射均勻的紅外線光，照亮臉部讓紅外線相機捕捉輪廓——尤其在低光環境下不可或缺。值得注意的是，泛光照明器故障時，Face ID 在光線充足的環境下仍可能正常工作；但點陣投影器故障則 Face ID 完全失效。
3. 紅外線相機（Infrared Camera）
紅外線相機負責捕捉被點陣投影器或泛光照明器照射後的臉部圖像，包含 IR CMOS 感光元件（對 940nm 波長敏感）、紅外線帶通濾波器（阻擋可見光干擾）與鏡頭組。它捕捉的 2D 臉部圖像加上點陣投影器的 3D 深度資訊，共同構成完整的臉部特徵模型。
🔴 點陣投影器
VCSEL + DOE 繞射光學，投影 30,000 個紅外線點。故障 = Face ID 完全失效。
💡 泛光照明器
VCSEL 均勻紅外線照明。低光環境必需，光線充足時非必要。
📷 紅外線相機
940nm IR CMOS + 帶通濾波器。捕捉 2D 紅外線臉部圖像。
🔐 Secure Enclave
臉部數據存於 A 系列 SoC 內的加密區域，不上傳 Apple 伺服器。
從瀏海到動態島的演變
- iPhone X / XS / 11：瀏海寬度約 34.5mm，TrueDepth 模組橫向排列
- iPhone 13：瀏海縮小約 20%，揚聲器移至頂部邊框
- iPhone 14 Pro：引入動態島（Dynamic Island），模組改為縱向堆疊隱藏在藥丸挖孔內
- iPhone 15：距離感測器重新整合回 Face ID 模組
- 未來趨勢：iPhone 17 Pro 據報導將採用超構表面（Metasurface）技術替代 DOE，進一步縮小模組
常見故障原因與維修
紅外線相機故障
特徵為紅外線畫面顯示純黑。常見原因：紅外線帶通濾波器脫落或破損、排線斷裂、連接器腐蝕。iPhone 14 Pro 及以後型號的紅外線相機與主機板有加密校驗晶片，更換後需移植原加密晶片或使用專業編程器寫入校驗資料。
距離感測器故障
iPhone X 至 iPhone 13 Pro 的距離感測器整合在螢幕聽筒排線上。更換非原廠螢幕或聽筒排線可能導致距離感測器無法工作，進而影響 Face ID（Face ID 啟動前需先確認有物體靠近）。維修時必須移植原距離感測器晶片。
維修診斷與防護建議
- 診斷三步驟：暗處觀察泛光照明器是否有紅外線燈 → 用相機 App 確認紅外線相機影像 → 專用 App 檢查點陣分布
- 靜電防護：拆機前務必佩戴接地手環，VCSEL 對靜電極度敏感
- 進水處理：以 99% 無水酒精超音波清洗排線連接器，有時清除腐蝕物即可恢復
- 加密綁定：iPhone 12 以後型號更換感測排線後需專用工具進行校準
- 重要提醒：Face ID 無法透過重置手機或更新系統修復硬體問題——必須進行實際硬體檢修