Камера смартфона и трудности компоновки



    Здравствуй, Хабр. Компоновка современных смартфонов чрезвычайно плотна. На какие только ухищрения не приходится идти разработчикам, чтобы эффективно использовать каждый кубический миллиметр объёма, вписывая множество узлов и деталей в более чем компактные корпуса. И ведь нужно не просто плотно упаковать все необходимые элементы, нужно постоянно помнить об эффективном теплоотводе. К тому же при выборе компонентов всегда приходится искать компромисс между качеством, ценой, техническими параметрами и — физическим размером.

    Борьба за объём ведётся не на жизнь, а на смерть. И при разработке первого YotaPhone нам особенно трудно пришлось с размещением камеры, поскольку использовать более компактную, но менее качественную модель мы не хотели.

    Объём имеет значение


    Смартфоны становятся всё тоньше — естественно, это происходит не само по себе. Электронные компоненты постепенно эволюционируют, уменьшаются в толщине, длине и ширине, становятся энергоэкономичнее. И это позволяет инженерам год за годом планомерно уменьшать толщину гаджетов.

    К сожалению, периодически случаются ситуации, когда тот или иной узел или компонент физически не вписывается в нужное место. В таких случаях приходится «раздвигать» окружающие элементы, применять другие виды, менять дизайн устройства. В смартфонах зачастую подобным «грешат» камеры. Обратите внимание, сколько вокруг моделей смартфонов, у которых объективы камер несколько выступают за пределы корпуса. Это вовсе не блажь дизайнеров, не проявление оригинальности. Это просто инженерам не удалось «утопить» модуль камеры внутрь корпуса, либо не было возможности применить более компактный вариант.

    Надо сказать, что некоторым пользователям не слишком нравятся выступающие камеры. Если объектив расположен не на вертикальной оси смартфона, то на ровной твёрдой поверхности устройство будет лежать немного «негармонично». И кого-то этот факт может довести до белого каления:



    Наш опыт


    При разработке первого YotaPhone нам также пришлось решать всевозможные проблемы компоновки. Учитывая наличие второго дисплея, мы были крайне ограничены в наличии свободного места на задней стенке для камеры. Выбранная нами модель обладала хорошими техническими параметрами и обеспечивала высокое качество съёмки. Но был у камеры один маленький недостаток — она имела довольно большие размеры. И вписать её в верхнюю часть смартфона категорически не получалось. Были испробованы всевозможные варианты, пытались по-всякому размещать другие узлы, но ничего не выходило. Крупный модуль довольно сильно выступал за пределы корпуса, полностью разрушая дизайн смартфона.

    Габариты модуля камеры в сборе:





    Объектив камеры состоит из 5 оптических элементов, диафрагма 2,2, поле зрения 70,6 градусов по диагонали. Диаметр линз достигает почти 5 мм, диапазон выдержек электронного затвора от 1/15 до 1/10 000 секунды. Фокусировка осуществляется с помощью перемещения линзы внутри объектива.

    Мы оказались перед выбором: либо использовать компактный и менее качественный модуль камеры, либо переносить камеру в другое место. Применять камеру худшего качества мы посчитали недостойным, как и нарушать чистоту линий корпуса наплывом под объектив. И мы пошли на нестандартный шаг — разместили камеру в довольно неожиданном месте, левом нижнем углу смартфона.





    Благодаря этому компоновочному решению камера YotaPhone не выступает за пределы корпуса. Поэтому смартфон тактильно приятен, ничто не «цепляется», на столе он лежит твёрдо и устойчиво при любых манипуляциях.

    Перспективные технологии


    Мы постоянно ищем новые технологии, которые можно было бы эффективно использовать в нашей продукции. Причём нам в равной мере интересны разработки, нацеленные как на качественное улучшение тех или иных свойств, так и на оптимизацию использования доступного объёма. Для нас это особенно важно, учитывая наличие второго дисплея с собственной аппаратной обвязкой. И со «стандартным» набором компонентов приходится несладко, а в нашем случае добавляется ещё один весьма объёмный узел. И всё это нужно эффективно «утрамбовать» в корпус современного стильного и достаточно компактного смартфона, проявляя чудеса выдумки.

    Поэтому наряду со многими другими разработками, нас заинтересовала идея компании DynaOptics. На прошлой неделе она представила рабочий прототип оптической схемы, которая позволит сделать камеры для смартфонов гораздо компактнее без ущерба для их возможностей. Разработчики поставили перед собой задачу сохранить возможность оптического зума, что гораздо предпочтительнее с точки зрения качества фотографий по сравнению с зумом программным. И вот что они придумали:



    В традиционных объективах фокусное расстояние (зум) меняется благодаря перемещению линзы (линз), а для этого необходимо некоторое пространство. Разработчики DynaOptics предлагают использовать асимметричные линзы, которые можно расположить ближе друг к другу, а фокусное расстояние менять перемещением перпендикулярно продольной оси объектива, а не параллельно. Первые инженерные образцы могут быть изготовлены в первом квартале следующего года, а к концу 2015 разработчики планируют подготовить массовое производство компонентов.

    На наш взгляд, идея весьма интересная и жизнеспособная. Вряд ли производство подобных асимметричных линз будет представлять особые трудности, учитывая их более чем скромный размер. Оцените, например, трудоёмкость создания линз для полноразмерных фотоаппаратов:

    Yota Devices
    Company
    Ads
    AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

    More

    Comments 63

      +5
      А чего ради такие извращения по упихиванию оптики в плоский модуль камеры? Почему бы не сделать модуль камеры длиннее, но разместить его не поперёк, а вдоль корпуса телефона? Объектив при этом будет выходить не на заднюю стенку телефона, а на боковую, что позволит снимать «от пуза», а не держать аппарат на вытянутых руках.
        +4
        Но ведь вам нужно кадрировать, глядя на экран смартфона. А если объектив будет расположен на торце аппарата, то вам придётся поворачиваться боком к объекту съёмки. Или смотреть вниз.
          +33
          А помните компоновку в фотоаппарате Minolta Dimage Xi? Плоский фотоаппарат с 3x оптическим зумом. Идея была в размещении линз вдоль ребра корпуса (их там моторчик и двигал); перед объективом стояла призма.

            +4
            А что его помнить? Эта компоновка с призмой и сейчас активно применяется в компактных мыльницах.
              0
              Да и в google glass тоже — только там экран.
            +2
            Смотреть вниз. Это позволит не ложась на землю делать кадры с нижней точки, это позволит снизить дрожание прижимом телефона к животу, это позволит в конце концов делать кадры не привлекая к себе внимания.
              +2
              image
                0
                Да, я любил на такие снимать когда-то :)
                +3
                И это решило бы проблему вертикальных видео! :)
                  0
                  Может это сделают фишкой в новом iPhone 7 :)
                  +9
                  Зря минусуете, человек высказал весьма здравую мысль. Причём телефон с таким расположением объектива
                  уже был создан в своё время Nokia
                  image

                  Правда там экран вертелся, поэтому кадрировать можно было вполне традиционно.
                  А то, что нельзя скадрировать если экран находится под 90 градусов к оси объектива, это Вы
                  обладателям Хассельбладов расскажите
                  они-то об это не знают и продолжают как-то снимать
                  image

                  Как-то странно слышать про то что так нельзя и будет неудобно от компании, которая выпустила телефон с экраном на спине и камерой внизу. Вы попробуйте, выпустите, а пользователи сами решат удобно ли это. Может они в очередь выстроятся, ведь в длинну можно уместить большой оптический блок с большим количеством линз, хорошим зумом и большой матрицей.
                    0
                    Кстати, очень удобно наводиться, глядя на изображение вниз.

                    Что касается Нокии, то это как раз тот случай, когда целый класс клевых устройств (раскладушек) почти вымер :(
                      +1
                      В некоторых случаях удобно. Но для домохозяйки массового пользователя гораздо проще ориентироваться, когда камера и дисплей расположены на одной линии. Это более естественно.
                        +2
                        >очень удобно
                        Вы имели реальный опыт съемки камерой с зеркальным шахтным видоискателем? Я бы не назвал удобным когда лево-право перевернуто и наклон горизонта нужно парировать противоположным (!) вращением камеры: шаблоны отшибает начисто, хочешь исправить заваленный горизонт а он еще сильней перекашивается, ловишь объект поворотом камеры а он убегает в противоположную сторону.
                          +2
                          Ну, в цифровых-то системах так не будет?
                            +1
                            В цифровых действительно удобно. Есть еще плюс для портретистов и любителей стрит съемки — люди почти не реагируют на человека смотрящего вниз. Стоит поднести камеру к глазам и портретируемый начнет понимать, что его снимают.
                            0
                            Подобных проблем на цифровых камерах вы не увидите. Именно про них речь и шла ;-)

                          0
                          Для Хассельбладов есть возможность заменить шахту на видеоискатель (Конструктор же) ic.pics.livejournal.com/r_s_u/26310809/100369/100369_640.jpg
                            –1
                            Шахта тоже видОискатель. устанавливается только на видеокамеры и видеомагнитофоны :)
                        0
                        Судя по размерам используемого модуля, толщина аппарата в этом месте получится минимум сантиметровая (8.9мм сама камера плюс корпус), что для современных телефонов явно не вариант.
                          –2
                          Ну так я предлагаю переделать модуль. Наверняка его есть куда ужимать по ширине.
                            0
                            Меньше линзы не ужмешь, она там 5мм (не забываем про обвязку и корпус), а уменьшение ведет к снижению разрешающей способности.
                              0
                              Просто такой задачи не стояло. Линзу можно обточить до прямоугольной формы как на Минольте выше. Матрица тоже прямоугольная, кстати.
                                0
                                Но ведь, чем больше матрица (физически), тем лучше.
                                  0
                                  Да, но чем больше матрица, тем больше должен быть рабочий отрезок, и, соответственно, длина модуля вдоль оптической оси. Так что при классической компоновке (когда объектив на задней панели телефона) матрицу увеличивать тоже не получится.
                            0
                            Это действительно так важно? У меня сантиметровый Razr MAXX, неудобств никаких и два дня работы без подзарядки в активном режиме.
                              +9
                              Люди с ума посходили в борьбе за доли миллиметров. Смешнее всего смотреть презентации Apple и Samsung, с гордостью говорящие о снижении размера на целых 0,1 миллиметр.
                            +1
                            Это уже было в Симпсонах у Нокии N93
                            Скрытый текст
                            image
                              0
                              Да, хотелось бы что-то типа такого.
                                0
                                А ещё бы qwerty клаву…
                                +8
                                золотые годы нокии…
                                самсунг тогда не мог даже воспроизвести 30 fps видео, которое эта нокиа записывала
                              0
                              «разместили камеру в довольно неожиданном месте, левом нижнем углу смартфона»

                              А как определить где в смартфоне верх и низ? Динамик, микрофон, антенну (чтобы при распространенных хватах меньше экранировалась) можно переносить, остальное на низ-верх вообще никак не влияет.
                                +4
                                Я ожидал более подробного описания трудностей и принятия решения.

                                В итоге статья примерно такая: «Мы поставили камеру в самом толстом месте смартфона. А ещё вот эти ребята разрабатывают новые технологии...»
                                  +5
                                  Вы очень-очень умные.

                                  Жаль только, что по смартфонам это пока не очень заметно.
                                    +3
                                    Насколько бы спорными не были телефоны Йоты, они хотя бы пытаются делать что-то новое. Реально, раздражает, что никто не догадался сделать камерафон как у Нокии выше. Да и во время Нокии, она была, фактически, чуть ли не единственной, кто экспериментировал с дизайном.

                                    А сейчас у всех одни и теже бруски черного цвета.

                                    п.с. но неадекватно высокую цену Йотафона это не оправдывает :(
                                      +2
                                      Да ладно, тогда экспериментировали все — сониэрриксон приделывали выделенные кнопки управления плеером, нокия выпустила n91 и n93, у моторолы были ротейтеры, гнущийся слайдер, сенсорник с прозрачным флипом и динамиком в нем, HTC выпустили чудовищно-гигантский и никому не нужный с таким размером коммуникатор с аж 5" экраном и пристяжной клавиатурой, Samsung экспериментировали с плеерофоном в формате «палочки» с кнопками в два ряда. Клавиатур каких только ни делали тогда.
                                      А сейчас, увы, все одинаковое.
                                        0
                                        HTC выпустили чудовищно-гигантский и никому не нужный с таким размером коммуникатор с аж 5" экраном и пристяжной клавиатурой
                                        Ну вот зачем вы так? :-D
                                          0
                                          Дык энергопотребление экранов и размер подложки тогда были несколько больше, не говоря уже о том, что соотношение сторон было ещё 3х4… Так что 5" имел габариты и вес совсем не карманные.
                                            0
                                            Ваш выпал шанс поговорить о вкусе устриц с тем, кто их ел :)) В карман он лез (без чехла и клавиатуры), а аккумулятор спокойно держался даже рабочую неделю, несмотря на хендсфри. А для чтения книг это было вообще лучшее. Кроме того, я мог к нему подключить клавиатуру, мышь и монитор через переходник! И работать как за компом!

                                            Кстати, продал я его совсем недавно, за несколько тысяч разработчикам, которые что-то пишут под Windows Mobile.
                                            У меня осталось последнее фото

                                              0
                                              Так я же тоже его щупал и немного поюзал. Современный 5" смарт куда проще лезет в карман.
                                  • UFO just landed and posted this here
                                      +2
                                      Не понимаю изображенной схемы:
                                      image
                                      Если линза движется вверх и точка пересечения лучей находится между двумя линзами, тогда х3 != x4. Изображение получится искаженным.
                                        +3
                                        Возможно там две симметрично-ассферические линзы? Нелинейность одной компенсируется зеркальной нелинейностью второй… Как-то так.
                                          +1
                                          Грубо говоря, аналог этого в механике — пара клиньев. При сдвиге меняется расстояние между гранями. Это не самый хороший пример, но примерно то же происходит в этой системе, только по оптическим законам. Нет перемещения по х. Оно происходит из-за нелинейности линз, как описали выше.
                                          Скрытый текст
                                          image
                                            0
                                            Идею понял, спасибо!
                                            0
                                            Да даже если и искажения есть — главное соблюсти фокусировку в плоскость, а геометрию потом можно программно поправить. Это все равно более качественно чем программный зум.
                                            0
                                            del. ошибся
                                              +5
                                              А разве левый нижний угол не самое неудачное место для камеры? Постоянно закрывается и «залапывается» руками. У айфонов и нокий не зря камера именно в том месте расположена, которого реже всего пальцы касаются. И это диктовалось не техническими трудностями, а юзабилити в первую очередь. Такой подход впечатляет больше, чем «поставили, куда влезло».
                                                0
                                                вообще прикольная, как мне кажется, идея размещения двух или более линз,, можно на диске а-ля револьвер, наезжающих на оптическую ось по надобности нужного диапазона преломления, с разным коэффициентом преломления, и потом уже двигающиеся вдоль оптической оси для настройки…
                                                  +1
                                                  Причины почему не стоит так делать:
                                                  1. Надёжность узла страдает очень сильно, т.к. увеличивается количество элементов, которые могут сломаться.
                                                  2. Дополнительный механизм поворота, + защита линз, которые не задействованы.
                                                  3. Габариты.
                                                  Скрытый текст
                                                  image

                                                  Делалась быстро. Не находите вариант с револьвером более объёмным, что приведёт к переделке пространства около камеры, и из-за чего пострадают остальные элементы устройства
                                                  +6
                                                  Благодаря этому компоновочному решению камера YotaPhone не выступает за пределы корпуса. Поэтому смартфон тактильно приятен, ничто не «цепляется», на столе он лежит твёрдо и устойчиво при любых манипуляциях.

                                                  А можно было просто вставить большую батарейку… Но видимо всем важна только толщина телефона.
                                                    –5
                                                    Не думаю, что прямо всем, но многим важна. Мне, например, важна толщина больше, чем аккумулятор. Свой телефон заряжаю примерно раз в два дня и был бы согласен заряжать каждую ночь, но иметь меньшую толщину.
                                                    +1
                                                    Про тонкие телефоны уже все сказали, а вот по поводу истерии с торчащей камерой новых айфонов вообще не понятно, большинство пользователей носит их в веселых чехлах. толщина чехла как раз и сгладит разницу.
                                                      +2
                                                      Всегда было интересно в чем смысл ультратонких корпусов из анодированного аллюминия, которые потом засовываются в умопомрачительных размеров китайские резиновые чехлы.
                                                      +3
                                                      Есть интересное решение, как сделать оптику в компактных камерах ещё тоньше, фото и иллюстрации на изображениях ниже. Из спорных моментов — источники света не в фокусе будет боке в виде колечек, как на телескопах системы Максутова.
                                                      image
                                                      image
                                                      image
                                                        0
                                                        Однако ж! Интересно, эквивалентное фокусное у такого объектива будет тоже как у зеркально-линзовых фотообъективов? Можно ли ширик сделать по такой технологии?
                                                          0
                                                          Это всё-таки больше телеобъектив, но, наверное, можно сделать и широкоугольный, только форма будет ещё сложнее.
                                                            +2
                                                            Вот нашел более полное описание тут.
                                                            Автор даже необычную по формфактору камеру соорудил:
                                                            image
                                                            image
                                                            Из примечательного — селфисты были бы в восторге от такого зеркальца.
                                                            0
                                                            Ширики и так неплохо «ужимаются» в небольшой габарит. А это как раз способ сделать в малом габарите не только ширик.
                                                            0
                                                            в ту же сторону вспоминаются линзы френеля, которые вполне себе используются у canon в их линейке DO (diffractive optics) объективов. хотя там наверное все тоже патентовано-перепатентовано, либо есть проблемы с масштабированием «вниз».

                                                            PS: не знаю на что был снят серфер, но объектив явно не отъюстирован (кольца не симметричны)
                                                              0
                                                              Вроде бы, снято на один из объективов МТО.
                                                            +5
                                                            Сделайте лучше телефон толщиной 1–1.5 сантиметра, большую часть объёма которого занимает батарея — деньги будете грести лопатами
                                                              +1
                                                              Highscreen Boost I/II (SE).

                                                            Only users with full accounts can post comments. Log in, please.