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【智能终端】手机屏下摄像头为何难量产?

来源:中国电子报    原作者:齐旭    

在近日举办的MWC19上海上,OPPO首度展出其屏下摄像头解决方案“透视全景屏”,吸引了众人关注的目光。据称,“透视全景屏”通过整合前置摄像头与屏幕的方式,实现摄像头在屏下“隐形”,能兼顾内容显示与拍照、面部解锁、视频通话等功能。然而,大家在进行真机体验后却感到有些失望,就连OPPO副总裁沈义人都发微博表示,屏下摄像头概念没有问题,但规模量产仍需要时间。同为“屏下”技术,屏下摄像头为何如此“难产”?摄像头和屏幕要经历怎样的磨合才能“相互成全”?

隐于屏下,摄像头也来“赶时髦”?

今年2月的MWC2019上,数家手机厂商不约而同地发布了折叠屏手机,掀起了智能手机形态革新的浪潮。这不,现在摄像头又来“赶时髦”了。最近,沈义人在某社交平台上展示了屏下摄像头技术。该工程机采用无刘海、无水滴、无挖孔的真全面屏形态,前置摄像头巧妙隐藏。当相机启动的瞬间,屏幕和镜头共同作用,让光线充分进入相机传感器,在息屏状态下前置镜头开孔可完全消失。

结果,与折叠屏手机近况惊奇的相似,屏下摄像头也是还没量产就问题频出。在近日的MWC19上海上,试用者发现,屏下摄像头技术并没有想象的那么成熟:拍照时成像清晰度不高,出现了明显泛白的情况;摄像头区域的显示效果和屏幕其他区域有显著色差,近看则更加明显。

手机厂商似乎总是“雷声大雨点小”?事实上,每一次带有“风险”的尝试都是手机变革的必经之路。分析师张金阳告诉《中国电子报》记者,当前智能手机已经进入存量与性能过剩的时代,由于并没有出现革命性的交互内容变革与跨时代的性能变革,产品交互和外观设计(ID设计)成为手机厂商产品差异化竞争最有效的手段。屏占比是ID设计中最重要的一部分,前置指纹识别和摄像头被移到屏下以提高屏占比。

从刘海屏、挖孔屏、升降式摄像头,到屏下摄像头,手机一直在向全屏化、一体化、简洁化迈进。指纹虽然可以改变位置,但以目前技术来看,让前置摄像头“消失”在显示屏中将是一大挑战,这主要来自摄像头本身以及和手机面板之间的磨合两方面。

“屈身”屏下,摄像头性能将受限?

与挖孔屏、升降摄像头相比,屏下摄像头技术真正将摄像头与手机面板的器件融合在一起。从表面来看,摄像头置于屏下确实提升了屏占比;但从相机器件方面来看,摄像头结构改变将大幅限制前置相机的性能。

群智咨询总经理李亚琴指出,为了不影响屏幕的正常使用,屏下摄像头的整体厚度和头部尺寸需要做得更小,整体结构向扁平化发展。

张金阳表示,摄像头尺寸的缩减,对摄像头模组设计尤其是光圈大小方面提出了挑战。相机感光度的提升需要增大传感器像素尺寸。由于置于屏下的镜头尺寸有所限制,无法采用大尺寸传感器,因此整体像素相对较低。

另外,为了保证ID设计的完整性,屏下摄像头需要在镜头的表面使用抗反射的黑色涂层来保证息屏状态下镜头的隐形。记者发现,OPPO的演示机均使用深色的壁纸,特别是在前置摄像头区域。无论是否有助于隐藏静息状态下的摄像头,这都表明摄像头并未能与屏幕深度融合,做到隐形。

无论是在屏上还是在屏下,屏下摄像头的首要任务是做好拍照的“本职工作”。OPPO产品经理乔家栋表示,未来OPPO将定制更大光圈、传感器面积和大单像素尺寸的前置摄像头,配合更强大的算法来优化前置拍摄体验,弥补屏下摄像头进行图像采集和光线捕捉时,清晰度不佳、泛白等缺陷。

“横亘”在镜头前,面板或影响拍摄和成像体验

屏下摄像头结构的改变为前置相机的性能带来局限,除此之外,手机面板也成为屏下摄像头难以实现技术突破的瓶颈。北京交通大学光电技术研究所教授徐征指出,屏下摄像头技术首先需要解决的便是屏幕透光率问题。

一般来说,相机镜头透光率越高,投射图像就越清晰。不同于挖孔屏,在设计和生产时已经为摄像头预留出一部分“空白”用于透光,屏下摄像头方案中“透明区域”和整个屏幕是一个整体,这就意味着屏下摄像头要隔着玻璃盖板、显示层、基板的屏幕进行工作。徐征指出,传统OLED屏的透光率本身为40%~50%,远达不到屏下拍照要求的80%透光率,再加之面板内的折射、反射,透光率自然不会理想。

因此,摄像头对应的区域需独特设计,从而保证有充足的光线可以进入摄像头传感器,以保证良好的拍照效果。OPPO产品经理乔家栋表示,为了尽可能实现摄像头部分的面板“透明化”,屏幕像素结构需要有针对性的重新构造、设计。具体而言,是针对前置摄像头上方显示区域的RGB像素排列进行重新设计,以使这一区域的透光率更高。

其次,屏幕上每个像素之间的晶格、电路将会阻挡在摄像头前方,形成“纱窗效应”。对此,0glass创始人兼CEO苏波表示,单靠面板的光学设计无法消除屏幕中“不透明”物体的影响,而后期算法可以帮助“滤”掉这一部分阻碍,并进行补色修复。当前的AI技术可以实现该部分的优化,但前提需要对屏幕的微观进行相对精确的测量。然而,这一系列动作是否会对成像质量造成影响还很难说。

最后,屏下摄像头还对屏幕玻璃盖板厚度、解析力等方面发起挑战。徐征表示,在使用前置摄像头拍照时,屏幕膜层和玻璃盖板对于外界的光吸收较强,因此,屏下摄像头需要性能更佳的膜层和盖板玻璃来降低这部分的光吸收作用。此外,屏幕中的光学器件工艺也需要在原有基础上大幅提升,以减小光学畸变。

图片声明:封面图片来源于正版图片库:拍信网

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