淺談NEX前置鏡頭升降結構|DigiLab

首先大家需要搞清楚一點,伸縮結構算不上什麼“顛覆式的創新”。按道理說,這種機械結構本不應該出現在現代智能手機上,只是為實現更零界的全面屏所衍生出來的特殊方案。但這並不妨礙NEX展現出它的創新力或者說想象力,用戶方面也對如此耳目一新的產品感到興奮以及樂於買單。

事實上,可伸縮的前置鏡頭是個很巧妙的設計。因為用戶使用正面拍攝的頻次以及時長並不是特別高。如果能尋找到一種方式,將攝像頭隱藏起來,只在需要的時候“露出”,一定是更為“經濟”的方法。於是vivo工程師採用了微型步進馬達實現前置鏡頭升降的解決方案。

你可能覺得只不過是一升一降很好玩,但在這背後工程師需要考慮一整套邏輯流程,其中包括微型步進馬達、獨立驅動IC、精密控制算法的配合,在正式量產前還要對這套方案的可靠性以及耐用性進行質量測試驗證。

敗叔拆解掉NEX的後蓋發現,這裡面最核心的機械傳動結構,由步進馬達、減速箱和傳動絲桿三部分組成。每一次升降,都依靠步進馬達的扭轉產生力量,通過精密減速箱放大扭矩,帶動絲桿轉動,提供足夠的傳動力量,帶動前置攝像頭完成數萬次升起和降落回收的動作。

機械傳動裝置並不是什麼創新工程學結構,在其他工業領域應用廣泛,但如何把這樣的機構放入厚度不會超過10mm的智能手機中,是工程師需要攻克的難題。

本身就屬於精密電子產品,內部空間十分有限,這種需要傳動以及緩衝的機械結構必然要佔據很大空間,所以我猜測這可能也是NEX必須把機身或者說屏幕做大的原因之一。

理論上,5mm直徑的迷你步進馬達大概只能產生10g左右的推力。但考慮到NEX的實際使用場景頻次,vivo工程師需要把這個數值提升50倍。這就需要與供應鏈進行長期深度的合作推進,據悉升降鏡頭模組從2017年5月就開始初步立項了。

說到這裡,稍微給大家解釋下步進電機的原理。這是一種將脈衝信號轉變為角位移或線位移的開環控制電機,常見於現代數字程序控制系統的執行單元中。它的特點優勢在於「脈衝信號的精確控制」,我們可以通過控制頻率與脈衝數實現精準調速與定位。

但並不是有了升降模組就完事大吉,如何把它合理地放置在機身頂部也是個挑戰。這意味上半部分的主PCB板將受到極大影響,從而進一步改變下層的內部構造,比如NEX的SIM卡槽就遷移到了底部邊框。所以vivo工程師重新設計切割了PCB電路板,相當於對其做了瘦身手術,從而更巧妙地覆蓋內部邊緣空間。

設計上一切準備就緒,接下來就是QA工程的考驗了。工程師首先需要保證的是足夠長的使用壽命,至少要完全大概率覆蓋掉NEX的換機週期。經過大數據調研升降週期最終被設定在5萬次,假設用戶每天調用50次自拍場景,基本可以保證三年的正常使用週期。

然而壽命只是基本面,手機在日常使用難免磕磕碰碰甚至衰落,屏幕還能貼個鋼化膜,升降結構摔壞了修起來更麻煩。為了保證足夠的抗跌落性,NEX的前置鏡頭具備外力緩衝保護機制,我拆開看了一下貌似就是個彈簧結構。另外內置的霍爾磁力感應開關,在感受到外力時也會自動收起鏡頭。

以上是縮入形態下的可靠性,在伸出鎖死形態下vivo也進行了相應的滾筒跌落測試。這是一項專門針對小型3C電子產品進行的連續迴轉跌落試驗,遵循GB/T2324.8等測試標準。這個跌落試驗不一定是前置鏡頭位置直接受力,所以大家在自拍的時候還是不要手滑的好。


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