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红米K20系列升降式前摄解析:寿命达30万次
2019-05-31 16:58:16  出处:快科技 作者:振亭 编辑:振亭   点击可以复制本篇文章的标题和链接

红米K20和K20 Pro采用6.39英寸极界全面屏,屏占比达到了91.9%。要实现这一设计,首要解决的问题是前置摄像头如何安置。

官方介绍,K20和K20 Pro采用了升降式前置摄像头,可以在0.8秒内配合灯效将前置摄像头升起,同时还在顶部巧妙融合了呼吸灯,其使用寿命达到了30万次之久。

红米K20系列升降式前摄解析:寿命达30万次

K20和K20 Pro内置的是一个怎样的升降式摄像头

K20和K20 Pro升降式前置摄像头采用中框一体式导轨设计,利用螺旋步进式电机实现升降动作,可以在0.8s的时间内弹出,同时拥有6种定制升降声音可选。前置镜头盖板采用蓝宝石材质,耐磨耐划,可以为多次弹出带来更强保护。

螺旋步进式电机的工作原理

从K20和K20 Pro Pro拆机图可以看到,为了解决前置摄像头和无刘海全面屏之间的冲突,其采用了一个电动伸缩式的结构,而实现这个设计最关键的部件就是一颗螺旋步进式电机。

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螺旋步进式电机的工作原理类似我们日常的拧螺丝这个动作:顺时针可以将螺丝拧下去,反之逆时针可以将螺丝拧上来。

反映到螺旋步进式电机就是,我们可以把定子想像成螺母,转子想像成螺丝,而拧的这个动作就是通过给线圈通两相电流产生磁场让转子发生转动。手机可以通过控制两相电流脉冲频率来控制电机转动的速度,从而实现前置摄像头的升降操作。

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之所以选用螺旋步进式电机去实现升降操作,而不是那种直上直下的方式,主要是因为在手机内部空间如此局促的情况下,螺旋步进式电机更易于控制,长时间运行也更加稳定。

这很好理解,它只有一个动作:“拧”,而没有空间上的移动,这大大减少了机械上的损耗,K20和K20 Pro 30万次标称寿命也足够在手机的生命周期里供用户使用。

好看又耐用 机构加软件双重防护

相比之前一体式前置摄像头设计,机械结构确实会带来更多的不稳定因素,所以此次小米工程师还从机构加软件这两方面针对用户使用过程中的按压以及跌落情况作了相应的防护动作。

跌落保护

为了避免用户在使用过程中不小心跌落损坏,K20和K20 Pro采用机构加软件的方式保护弹出摄像头,它会在跌落发生后急速缩回前置摄像头,同时其内部有弹簧装置进行保护。

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K20和K20 Pro内置一个三轴陀螺仪来检测自身的跌落动作,这个装置可以把它想象成一个小球从三个方向x、y、z分别用三根弹簧牵着,此时小球保持静止,为了和重力G平衡,三根弹簧共同组成一个向上的力F,此时F=G=m*g(其中m为小球的质量,g为重力加速度)。

当K20和K20 Pro被用户不小心跌落作自由落体运动时,需要小球的重力G做功,小球和三根弹簧会处于相对静止的状态,这个向上的合力F会逐渐消失,直至0。在这个过程中,手机内部的感应器会做一个极其精密的检测动作。

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我们从以上的坐标图示可以看到,当三根弹簧组成的向上合力F变化低至0.125g的数值,并持续将近20ms的时间时,感应器就会认为手机正在做自由落体运动,并触发手机摄像头的回收动作,有效保护摄像头在跌落时造成的损坏,而这整个过程会在100ms内完成。

按压保护

同时为了避免用户在摄像头升起的情况下对其进行按压所造成的物理损坏,K20和K20 Pro内部采用弹簧装置进行物理保护,同时配备了双磁铁+霍尔校准芯片的配置来感应摄像头的位移动作。

霍尔校准芯片是利用霍尔效应制作的磁场传感器,可以用来检测磁场强度,之所以用两颗磁铁是为了让霍尔校准芯片能够检测到足够强的磁场强度。

红米K20系列升降式前摄解析:寿命达30万次

红米K20系列升降式前摄解析:寿命达30万次

从以上的拆机图可以看到,在升降式摄像头的支架侧边放置有两颗磁铁,霍尔校准芯片则位于两颗磁铁旁边的手机主板上。

当升降式摄像头上下移动时,会带动这两颗磁铁进行运动,霍尔校准芯片会记录这两颗磁铁在摄像头升降过程中各个位置所对应的磁场强度。而当用户按压摄像头的时候,会导致两颗磁铁的位置发生变化从而引发磁场强度的改变。

最终霍尔校准芯片通过磁场强度的变化检测到用户按压摄像头这个动作,从而触发摄像头的自动缩回。

中框一体式导轨设计保证摄像头稳定

此前采用这种升降式摄像头的手机存在一个最大的问题,就是在长时间使用之后这种升降式结构容易变得松动,而且会出现升降位置不到位的情况,为此Redmi K20和K20 Pro采用了中框一体式导轨设计。

红米K20系列升降式前摄解析:寿命达30万次

中框一体式导轨相比那些采用结构件组装成导轨的方案,由于减少了零件组装的步骤,从而缩减了生产公差,让升降式摄像头在长时间使用后不易产生摇晃,也就是我们常说的松动感,让Redmi K20和K20 Pro的每一次升降动作都充满了品质感。

总结:

升降式摄像头完美解决了K20和K20 Pro无刘海全面屏的前置摄像头安置问题,同时机构加软件的双重保护让用户在使用过程中完全没用后顾之忧,最终让K20和K20 Pro实现了91.9%屏占比的真全面屏。

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