凡事都有取舍,为了真全面屏,将前摄模组隐藏于手机内部,发展成为升降式摄像头,从而消除屏幕“刘海”或“挖孔”。升降的过程很酷,有一种仪式感和机械的精致感。时至今日,因为种种原因,虽然该技术风光不再,但仍可以看作是手机发展史上一个短暂却令人印象深刻的“技术浪漫主义”产物。

机械结构
升降方案的核心是一个精密的微型机械结构,包含以下几个部分:
- 摄像头模组,就是手机前置摄像头本身。
- 支架/托架,一个用于固定摄像头模组的塑料或金属框架。
- 传动机构,实现“升降”动作的关键部件,丝杠传动或齿轮齿条传动。丝杠传动使用一个微型电机旋转一根很细的螺丝杆(丝杠),与之咬合的螺母就会沿着丝杠做直线运动,从而带动摄像头支架上升或下降。齿轮齿条传动使用电机驱动一个小齿轮旋转,小齿轮与一条竖直的齿条啮合,齿轮转动就会带动齿条及其连接的摄像头做直线运动。
- 导向结构,为了确保摄像头能笔直地升起和落下,不会晃动或卡住,模块内部会有精密的导轨和滑槽。
- 步进电机,可以精确控制旋转的角度和步数,从而精确控制摄像头升降的高度。当电机接收到一个脉冲信号,它就转动一个固定的角度(一步)。
控制过程
如何知道摄像头该升多高,以及如何保证安全?
位置检测,通常用霍尔传感器方案,就是整个系统的“眼睛”。手机主板上有一个磁铁,升降模块上有一个霍尔传感器(或者反过来)。当摄像头升起或落下到指定位置时,传感器会检测到磁场的特定变化,并向主处理器发出信号:“已到位!” 这样手机就知道该停止电机了。
电机启动: 当打开相机,并切换到前置摄像头时,系统会发出指令驱动电机正转,通过传动机构将摄像头推出。
到位停止: 霍尔传感器检测到摄像头已完全升起,立即发送信号,处理器随即切断电机电源,摄像头停止。
收回过程: 当关闭相机或切换回后置摄像头时,处理器驱动电机反转,将摄像头收回。同样依靠霍尔传感器检测其是否完全收回并停稳。
安全保护机制:
遇阻反弹,模块内部通常有电流检测。如果摄像头在升起或降落过程中遇到障碍物(比如你的手挡住了),电机阻力会增大,导致电流骤增。系统检测到这个异常的电流变化后,会立刻命令电机反转,将摄像头收回,以防止电机烧毁或机械结构损坏。
自由落体保护, 如果手机内部的加速度计检测到手机正在坠落,系统会以极快的速度(甚至在落地前)发出指令,立刻将摄像头收回,以保护脆弱的升降模块。
总结与现状
在寸土寸金的手机内部,升降模块占用了大量空间,不利于手机做薄做轻,也挤压了电池等元件的空间。
结构复杂性高,可靠性风险严重,相比固定的摄像头,复杂的机械结构意味着更多的潜在故障点,防水防尘能力弱。
额外的结构和电机增加了手机的重量和制造成本。
由于上述缺点,近年来这种设计已经逐渐被其他方案所取代,例如屏下摄像头,将摄像头直接藏在屏幕下方,使用时屏幕该区域变透明。
但不可否认,升降式摄像头是智能手机在追求极致全面屏道路上的一次大胆而有趣的尝试,手机发展朝向了多元化,犹如百家争鸣的时代。相比今日手机的同质化,少有再看到惊喜。