解析反人类设计 手机摄像头为何凸出来?
反人类设计一直是消费者所不能理解的,不禁让用户们思考,这个设计不实用看着又别扭,当初为什么还要这样设计呢?让我们欣赏一些反人类的设计。 永远不能两个插头使用的省电设计 害羞的监控器害羞的监控器 当然也包括手机用户一直不能理解的:手机摄像头凸起 iPhone手机摄像头凸起 作为全球顶尖的智能手机厂商苹果公司也是从iPhone第六代开始将手机摄像头凸起的设计一直延续到如今的iPhone 第七代,这不得不让一些忠实但具有强迫症的果粉一次又一次的将凸起的手机摄像头磨平。 之前吐槽过手机摄像头凸起设计的锤子手机从M1的问世后同样也采用了手机摄像头凸起的设计。 不由得让我们问一句“手机摄像头为什么要凸出来?” 事实上,手机摄像头制造商也不想采取凸起的设计,他们这么做也是迫不得已。 自从手机拍照功能的普及,这就意味着,为了满足市场需求,手机摄像头厂必须将摄像头做薄做小。 决定手机摄像头成像效果的主要部分不光有镜头、传感器还有DSP。DSP又叫数字信号处理芯片,是网络摄像头的大脑,效果相当于计算机里的CPU,它的功能主要是通过一系列复杂的数学算法运算,对由CMOS传感器来的数字图像信号进行优化处理,并把处理后的信号传到显示器上,是网络摄像头的核心设备。 高像素摄像头由于DSP尺寸的工艺升级,做小已经做到了,从14年的16M(1600万像素)摄像头马达, 到今年的16M AF(1600万自动对焦)马达与16M FF摄像头组件可以看出,两年的时间,模具被大大的“缩小”了。 14年和16年手机摄像头马达模具对比 手机摄像头结构示意图 但说到做薄,目前由于因为限制光学结构的问题,越高的像素,镜头镜片片数越多,所以导致模组越厚。目前市面上的手机摄像头大多采用5P或6P镜头,例如小米3采用了5P镜头(4层塑料镜片+1层蓝光玻璃镜片),而有些手机则采用了更高级的6P镜头(5层塑料镜片+1层蓝光玻璃镜片),理论上来讲,6P镜头成像更真实。 5P镜头 6P镜头 可以说,为了追求更好的成像效果以及更薄的机身厚度,手机摄像头凸出则是必然的。我们可以说手机摄像头凸起是性能与外观妥协的产物。 iPhone焦距变化史 由上图可以看出,iPhone的实际焦距和等效焦距越来越小,为了更加宽广的视野,这就意味着苹果要从最初的标准镜头演变成凸起的广角镜头。 这不禁又引出了一个疑问,那为什么华为P10就可以做到手机摄像头不凸出呢? 答案是:因为创新。 1、创新的手机摄像头架构方案 在以往产品中,手机摄像头模组是固定在前壳的塑胶支撑壁上的,这个支撑壁的厚度一般在0.4mm,从华为P8系列开始,厂商就考虑到使用支撑壁会影响到整机厚度。业界一般采用的两种方案:保持手机的局部纤薄,而使手机摄像头凸出;或者保持手机摄像头纯平,而牺牲整机厚度。 但华为P8并没有妥协,为了减少这0.4mm,P8在摄像头架构方案上做了大胆创新。 (1) 去掉了前壳的塑胶支撑壁,而将手机摄像头模组直接放到Cover Lens上。 手机摄像头结构图 (2)为了保证前壳的强度,重点加强了手机摄像头周围的侧筋厚度。 (3)为了进一步减缓手机摄像头的侧向撞击,采用了双色注塑减震支架来保护手机摄像头。 摄像头结构图 2、超薄手机摄像头模组方案 华为采用了成本较高的高强度陶瓷作为基板以实现Cavity工艺。该工艺是在陶瓷基板上挖出凹槽使贴片接触点下沉,从而降低CMOS芯片的贴片高度约0.15mm,这是普通基板做不到的。 摄像头结构图 同时华为采用了镜头凸起本体的模组设计方案,压低了OIS马达的本体高度,节省下的空间可用以布局结构件以使内部结构更加紧凑,整机更显纤薄。 摄像头结构图 3、有限元仿真技术的采用 随着军事和科学技术的迅猛发展,有限元仿真技术已成为研制各种复杂系统必不可少的手段,尤其是在航空航天领域,有了仿真,可以帮助快速决策方案,同时大大缩短产品开发周期,降低前期投入成本,拥有很高的经济效益。而现在,这种技术已逐渐被消费电子领域所使用。 华为在P8系列产品设计初期就引入了该技术。通过仿真对多种结构方案进行模拟实验(包括整机仿真跌落试验、模态仿真和热仿真等),以使工程师能在产品开发初期快速发现可靠性问题,识别未知风险,并在设计过程中不断进行迭代优化。华为手机的仿真准确率高达80%,可以说是华为纯平手机摄像头方案背后的坚实支撑,技术的采用及提升是华为手机摄像头在业界出色的一大因素。 在狭小的空间里面,通过架构方案的创新,有效保护了摄像头,同时实现了手机摄像头不凸起的外观,华为真的做到了。 不得不说,手机摄像头凸出设计的背后,其实是整个智能手机市场创新乏力的表征。 例如苹果公司,1984年的Macintosh、2001年的iPod、2007年的iPhone和2010年的iPad,这些都是苹果创新的经典之作。iPhone经历了多年迭代,可供创新的空间已经不多。iPhone追求的似乎正在变为更大、更快、更薄。 硬件和软件上的创新都已同样进入瓶颈期。“iPhone从第六代开始,也不过是把屏幕变大、机身变薄而已。”有这种感觉的人并不在少数。 如果手机摄像头越做越凸,那未来的智能手机会不会变成这个样子: 编者想象中未来手机的摄像头 编者认为,想要在轻薄的机身上既要提升拍照质量,又要不凸起的手机摄像头,这显然是现在大多手机厂商无能为力的事情,想要突破这个瓶颈还需要技术人员很长时间的钻研,但是我们相信,未来是美好的,会有更新鲜创意的技术等待着我们去发现,去探索。
Q:什么是反人类设计?
A:文中指那些不实用且看着别扭的设计,如永远不能两个插头同时使用的省电设计、害羞的监控器、手机摄像头凸起等。
Q:哪些手机厂商采用了手机摄像头凸起的设计?
A:苹果公司从iPhone第六代开始延续手机摄像头凸起设计,锤子手机从M1问世后也采用了该设计。
Q:手机摄像头制造商为什么要采用凸起的设计?
A:自从手机拍照功能普及,为满足市场需求,手机摄像头厂必须将摄像头做薄做小,但因限制光学结构问题,越高像素镜头镜片片数越多,导致模组越厚,所以为追求更好成像效果以及更薄机身厚度,手机摄像头凸出成为必然,是性能与外观妥协的产物。
Q:决定手机摄像头成像效果的主要部分有哪些?
A:镜头、传感器还有DSP(数字信号处理芯片),DSP是网络摄像头的大脑,功能是通过复杂数学算法运算对数字图像信号优化处理并传到显示器上,是核心设备。
Q:华为P10手机摄像头不凸出的原因是什么?
A:因为华为进行了创新,包括创新的手机摄像头架构方案(去掉前壳塑胶支撑壁,将摄像头模组放CoverLens上,加强摄像头周围侧筋厚度,采用双色注塑减震支架)、超薄手机摄像头模组方案(采用高强度陶瓷基板实现Cavity工艺降低CMOS芯片贴片高度,采用镜头凸起本体的模组设计方案压低OIS马达本体高度)以及采用有限元仿真技术。
Q:华为在手机摄像头架构方案上做了哪些创新?
A:去掉前壳的塑胶支撑壁,将手机摄像头模组直接放到CoverLens上;为保证前壳强度,重点加强手机摄像头周围的侧筋厚度;采用双色注塑减震支架来保护手机摄像头。
Q:华为采用了什么超薄手机摄像头模组方案?
A:采用成本较高的高强度陶瓷作为基板以实现Cavity工艺,在陶瓷基板上挖出凹槽使贴片接触点下沉,降低CMOS芯片的贴片高度约0.15mm;采用镜头凸起本体的模组设计方案,压低OIS马达的本体高度,节省空间布局结构件使内部结构更紧凑,整机更显纤薄。
Q:有限元仿真技术在华为手机设计中有什么作用?
A:华为在P8系列产品设计初期引入该技术,通过仿真对多种结构方案进行模拟实验(包括整机仿真跌落试验、模态仿真和热仿真等),能让工程师在产品开发初期快速发现可靠性问题,识别未知风险,并在设计过程中不断进行迭代优化,其仿真准确率高达80%,是华为纯平手机摄像头方案背后的坚实支撑。
Q:手机摄像头凸出设计反映了什么问题?
A:反映了整个智能手机市场创新乏力的表征,像苹果公司在经历多年迭代后,硬件和软件上的创新都进入瓶颈期。
Q:未来在轻薄机身上提升拍照质量且手机摄像头不凸起,手机厂商面临什么困难?
A:想要在轻薄机身上既要提升拍照质量,又要不凸起手机摄像头,这对大多手机厂商来说是无能为力的事情,突破这个瓶颈需要技术人员很长时间的钻研。
