1 февраля 2018

Как это устроено. Камера в телефоне

Привет! Камера, а вернее, качество съемки в мобильном телефоне, стало одним из признаков флагмана. Многие производители соревнуются между собой в том, чей аппарат снимает лучше. Модули совершенствуются, обрастают новыми функциями, которые ранее были доступны только в фотоаппаратах, тем самым постепенно вытесняют последние.

На сегодня во флагманских смартфонах применяются камеры, обладающие оптической стабилизацией изображения, высокой светочувствительностью, состоящие из большого количества линз и представляющие собой весьма сложное устройство.

Еще совсем недавно камеры были гораздо скромнее по характеристикам и по размерам. Вот для примера сравнение основной камеры разных поколений смартфонов Samsung. Перед вами камера от Galaxy S3 в сравнении с камерой от Galaxy S7 EDGE.

Первое, что бросается в глаза, – размер. Камера от S7 Edge ощутимо больше. При этом, если сравнить их в толщину, то окажется, что, несмотря на рост длины и ширины, толщина не изменилась, оставшись весьма небольшой.

Толщина модуля – один из самых главных параметров с точки зрения габаритов. Благодаря этому, большинству производителей удается сохранять толщину корпуса небольшой и добиваться того, чтобы глазок камеры не выпирал из корпуса.

Если потрясти телефон, оснащенный камерой с автофокусом, можно услышать характерное дребезжание. Многие принимали это за неисправность и писали об этом на форумах либо шли в магазин, чтобы вернуть телефон, имеющий такую неисправность. На самом деле, это дребезжит блок линз, свободно закрепленный внутри корпуса камеры. Так работают стабилизация и автофокус.

Мне всегда было интересно разобраться, как же устроен такой модуль камеры внутри, как работают эти самые стабилизация и автофокус с точки зрения механики. Чтобы удовлетворить свое любопытство, я купил неисправный модуль камеры от Galaxy S7 Edge и занялся его препарированием.

Для начала еще раз осмотрим его снаружи. Корпус собран из большого количества деталей и подключается к плате широким многоконтактным разъемом.

На шлейфе имеется маркировка, с помощью которой можно отличить подделку от оригинального модуля. В одинаковые модели своих смартфонов, предназначенных для продажи в разных странах, Samsung может ставить как модуль собственного производства, так и модули производства Sony. В данном случае модуль производства Sony. Кроме надписи на шлейфе, на внешнем металлическом кожухе имеется серийный номер камеры, выгравированный мелким шрифтом. Серьезный подход.

Ну что, начинаем вскрывать.

Для начала снимем пластиковый фартук, защищающий модуль. Затем откроем маленький блок на шлейфе, внутри которого располагаются электронные компоненты, являющиеся частью управления питания камеры. Всегда удивляет миниатюрность таких устройств.

Обратите внимание, под кожух со всех сторон уходят контакты.

Снимаем металлический кожух.

Перед нами предстает внутренний пластиковый корпус, который со всех четырех сторон опоясан шлейфом с контактами, которые мы видели, когда рассматривали кожух снаружи.

Внутри находится металлический блок. Интересно, насколько сложно он извлекается. Попробуем его достать.

Удивительно, но внутренний блок линз никак не закреплен и извлекается вообще без сопротивления. Неожиданно.

Отложим извлеченный блок в сторону и заглянем внутрь. А внутри находятся малюсенькие катушки, на которые подается питание. Больше всего это напоминает электромагниты.

Что там еще? А еще в углах корпуса расположены шарики, которые, судя по всему, являются направляющими, по которым катается блок линз.

Впечатляет размер этих шариков. Вот один в сравнении с кончиком обычной зубочистки. А еще, видимо, этот шарик керамический.

Смотрим дальше. На дне корпуса виден фильтр матрицы камеры. Если присмотреться поближе, можно увидеть, что матрица покрыта трещинами. Интересно, что нужно было делать с телефоном, чтобы так повредить матрицу? Его либо очень сильно уронили, либо я даже не знаю.

К матрице мы еще вернемся. Давайте теперь поближе рассмотрим блок линз.

На боковых гранях видны металлические пластинки, которые на деле оказались миниатюрными магнитами. Теперь стало окончательно понятно, каким образом управляется камера. Будучи под напряжением, блок линз висит внутри электромагнитного поля и перемещается внутри корпуса, опираясь на керамические шарики, которые, судя по всему, играют роль не столько салазок, сколько ограничителей.

Конструкция выглядит монолитно. Но нет ничего собранного одним человеком, чего не смог бы разобрать другой человек.

На верхней части есть пластиковые пломбы.

Срезаем их, после чего поддеваем боковые защелки и снимаем еще один кожух. Извлекаем блок линз, который стал еще меньше. Не модуль, а матрешка какая-то.Внутри еще одного слоя корпуса снова обнаруживаем уже знакомые нам шарики. Причем шарики держат не только блок линз, но и еще одну оболочку, на которую этот самый блок опирается. Даа… Тут не только матрешку, но и Кащеев сундук вспомнишь.

Неужели будет еще один корпус в корпусе? Но нет, дальше только блок линз, запрессованный внутри пластиковой тубы.

В рекламе нам обещали шесть линз внутри. На взрыв-схемах также можно было увидеть эти шесть линз. У нас есть возможность проверить правдивость рекламных картинок. Так как туба с линзами неразборная, варварски распотрошим ее.

Внутри и правда оказалось много линз. А если быть точным, те самые шесть, обещанные в рекламе. Одна из линз собрана из двух и не разделяется. Между всеми линзами есть тончайшие прокладки черного цвета. Миниатюрность и сложность конструкции впечатляют.

Расстроило только то, что линзы оказались пластиковыми. Пластик очень нежный, моментально царапается. Я думал, что хотя бы внешняя линза, находящаяся на самом верху, окажется стеклянной. Нет, тоже пластик. Жаль.

А теперь вернемся к матрице. Собственно, размер матрицы и определяет размер всего модуля. Снимаем фильтр и смотрим на матрицу.

Снова миниатюрные, мельчайшие элементы. Обратите внимание на золотые контакты, которые идут от матрицы на плату.

Фото в сравнении с человеческим волосом.

Несмотря на то, что умом понимаешь, что на данный момент технологии находятся на таком уровне, что подобное не должно удивлять, меня это впечатляет. Одно дело – понимать, а совсем другое – видеть собственными глазами. Ведь это все нужно было не только придумать, но и собрать.

Заключение

Вот так изнутри выглядит модуль камеры Samsung Galaxy S7 Edge. Еще одной тайной стало меньше, и еще одним знанием больше. Вряд ли это знание пригодится мне в жизни, например, при  ремонте телефонов, так как в домашних условиях починить модуль вряд ли возможно, да и не нужно. Но зато теперь стал лучше понятен принцип работы механизм оптической стабилизации и автофокуса. А еще, это просто интересно. Мне всегда было интересно узнавать, как устроен мир вокруг. И не только как он устроен, но и из чего он состоит. С возрастом это желание не становится меньше, а впечатления от увиденного не становятся тусклее. Узнавая о том, как устроен мир вокруг нас, мы учимся лучше его понимать, но он все равно способен удивлять. Впереди еще масса открытий.

П.С. Ко мне приехал модуль камеры для недавно купленного Galaxy S7 Active, а значит, на днях предстоит приключение по замене этого модуля. Велик риск, но и результат стоит риска.

Читайте также

  • Evgeniy IQ

    Почему такое предубеждение против пластиковых линз?
    За свою стоимость, вес и разрешение для компактных систем с автофокусом — это оптимальное решение. Каждая стеклянная линза в модуле делает его заметно дороже. И разрешение хуже, чем у практически достигших диффракционного предела пластиковых.

  • Eugene

    Стеклянные линзы перемешать трудно и они хрупкие. Поэтому только пластику

  • Pavel Maltsev

    Вау!)

  • Fenix

    вот спасибо за статью- всегда именно устройство камеры в телефоне интересовало- да небыло в руках- чтоб разобрать. кстати- было бы интересно сравнить модули например разных производителей- сони- самсунг и омнивижн- ну и что там стоит в дешевых китайцах. интересно)

  • A.N.

    Интересно, современные пластиковые линзы в чем-то уступают стеклянным? Или эта грань уже размыта.
    Вспомнилось вдруг «Вскрытие показало, что пострадавший умер от вскрытия». 🙂

  • Vladimir Medvedev

    Пластик прозрачный может мутнеть просто сам по себе со временем. Ну это смотря какой пластик — Вы можете возразить. Может там такой оптический суперпластик, который не мутнеет? Ну оно так. Какой пластик ставят в модули камер — мы не знаем.
    Тогда возражение номер 2 — стекло, как правило, тверже и от пыли царапается меньше. Но, скажете Вы, если уж пыль попала на линзы, то и стекло поцарапается, пусть и меньше, и сама пыль создаст проблемы. А если герметичность корпуса и модуля камеры предотвращает попадание пыли, то и разницы нет.

  • Evgeniy IQ

    1) Пластик бутылки и линзы — это разные материалы.Cyclo-olefin Polymer, один из используемых для линз материалов, к примеру, сохраняет уровень пропускания на том же уровне
    2) Здесь вы сами ответили — пыль в оптической системе — это в любом случае нарушение ее работы.

  • black_milk_ver.2.0

    Спасибо, Максим:) познавательно и интересно

  • A.N.

    Когда руки растут не из одного места, то это здорово помогает сэкономить деньги. Сегодня ночью второй раз за сутки крякнул БП у ПК. Осмотр выявил неисправность — здоровенный кулер БП сломался. Пришлось его вынуть и поставить внутрь два обычных 80 мм. Один на вдув, второй на выдув. Питание вывел на материнскую плату, с помощью старинных 3-х пиновых разъемов от старинных же кулеров))) Красота, пашут лучше старого, вот только шумновато))) А если бы не разбирался вообще, то пришлось бы выложить от 3500 руб за новый нормальный БП. Так что такие «железные» статьи очень и очень полезны.

  • Ziks Ziks

    Нда, лет пять-семь назад тоже удовлетворял свой интерес «а что же там внутри» и расковыривал тройку фотомодулей от неисправных китайфона, мотофона, и нокии :). Забавно видеть что ничего не изменилось конструктивно. Лишь размеры. Хотя да…со времен Ньепса ничего принципиально не изменилось в фотоаппарате:)). Спасибо за статью, как всегда интересно.

  • Ziks Ziks

    Хуже пластиковые во всём против стеклянных. А алмазные линзы во всем лучше стеклянных. Вопрос технологичности, доступности и в итоге цены. Ну вы поняли :). Итого, хотите иметь в штанах фотоаппарат? Он будет «целолофановый» 🙂

  • Лиzергин?

    Интересная статья, спасибо. Интересно, у топовых LG правда стеклянная оптика, или вранье?)

  • Alik

    В любом случае стекло. Но оно бывает минеральное и органическое 🙂

  • Alik

    Пластик легче при прочих равных.

  • vmp

    Собственные отпечатки пальцев публиковать не боитесь? Интересно, можно их использовать для разблокировки телефона?

  • Руслан Бикузов

    Макс, какой вы умный человек! очень интересно читать ваши статьи.

  • Дмитрий Бурлаков

    Некоторые виды пластика мутнеют со временем и царапается пластик легко: стеклышко защитное отвалится, пыль попадет и прощай, качество фотографий.

  • Doc Mezensev

    Статья — просто класс!
    С удовольствием читал и рассматривал фотографии — впечатление производит!
    PS
    Макс, как вы это всё разбираете руками? У меня бы шарики потерялись, линзы побились, уже на этапе вынимания модуля из камеры)))

  • ACP

    Вот это действительно интересная статья на МР!
    а то уже подустал от однотипных обзоров однотипных китайфонов.

  • Макс Любин

    Спасибо) на самом деле ничего сложного. Аккуратно и постепенно)

  • Макс Любин

    Спасибо) тут ума много не надо, немного сноровки, немного опыта, приправленного воднойврож любознательностью и всё 🙂

  • Макс Любин

    Разрешение не то)

  • Макс Любин

    Теперь вот любопытно стало узнать)

  • Макс Любин

    Хороший вопрос. Но, скорее всего, механизм такой же, разница может быть на уровне электронных компонентов, которые внешне будут одинаковые. Ну и матрица может быть побольше.

  • Макс Любин

    Спорно. Тут линзы почти не движутся. Запрессованы в трубу.

  • topla911

    ВАУ…. Спасибо за материал!

  • Sergey Tsybulnik

    Спасибо! Отличная статься!

  • Роман Мельниченко

    Материал, который заставил меня здесь оставить коммент.
    Макс Любин — Вы и Ваши статьи — это лучшее, что сейчас есть на Мобайл Ревю (сейчас бы зацепить Самсунг, политику, да обзоры «но-нейм-китая» но не будем).
    По правде говоря, чуть удивился, что Вы удивились электромагнитам; думаю тут многие имеют техническое образование и/или познания в технике на примере собственного опыта — и можно было не подводить так долго к электромагнитам и тому, что линзы висят в эл-магнитном поле. Но для начинающих юзеров — да, надо было пояснить. В любом случае — «респект и уважуха»! Что-что, а вот эти материалы, из серии про ремонты и разборы компонентов, читаю все. СПАСИБО да вот именно так, аж прям большими буквами : )

  • Dmitry R

    Присоединяюсь к восхищению смелостью и умениями автора, но я правильно понимаю, что он не стал собирать разобранную камеру?:)

  • Evgeniy IQ

    Как минимум 1-2 линзы должны двигаться — для автофокуса и оптической стабилизации

  • Evgeniy IQ

    Пластиковые линзы уже практически достигают дифракционного предела по разрешению, стеклянные же вряд ли когда либо — цена производства качественных стеклянных линз сильно выше, чем пластиковых

  • Corvair

    Пластик ещё и легче стекла, что требует меньшей мощности от привода автофокуса/стабилизации и повышает устойчивость к ударам.

  • Gasanovi4

    Спасибо, было интересно

  • Иван Сатаник

    Познавательно, в маленьком модуле столько всяких деталей еще )

  • Behzod Sabirov

    Перед автором снимаю шляпу. Ваша любознательность поражает. Красаучиг!

  • Сергей

    Шикарная статья! Поднадоело изобилие однотипных материалов про клонированные китайские смартфоны и аналитики от Эльдара. Прямо глоток свежего воздуха)

  • Konstantin Zhuravlev

    Было очень интересно ,спасибо за статью.

  • Sasha Boss

    Вообще-то пластиковые линзы у них у всех. В прошлом году LG заявили что их V30 это первый в истории смартфон использующий стеклянные линзы вместо пластика.

  • BanyGirlNebritus

    одобрямс материальчик!

  • Даниил Ивашин

    Мне кажется, что делают пластиковые, т.к. блок линз весит меньше и им проще управлять магнитами для стабилизации и автофокуса.

  • Дмитрий

    По поводу мутнеет со временем.
    Да, мутнеет, но телефон в среднем покупается года на 2, поэтому, наверно, это не критично.

  • Макс Любин

    А смысл? Матрица разбитая. Да и собрать обратно блок линз не представлялось возможным)

  • Макс Любин

    Ого) Спасибо, очень приятно. Будут еще)

  • Макс Любин

    Внутри тубы линзы собраны в два отдельных блока, между которыми есть магнитящиеся прокладки, которые и двигают блоки для автофокуса.

  • Роман Мельниченко

    Будем рады читать : )

  • Miller Lite

    как устроен автофокус я не понял:с

  • Anton

    В пластиковых линзах нет ничего странного, да и в общем плохого. Снаружи они защищены закаленным стеклом, поэтому вопрос надежности и износа не стоит так остро. К тому же, пластиковые линзы сейчас применяются даже на бюджетных объективах для зеркальных камер и вполне неплохо там себя показывают. Ну и в конце концов, линзы из стекла размером несколько миллиметров это очень сложно в производстве (их нужно шлифовать, будет много брака) и дорого.

  • Anton

    Вам не понять чувства людей, которые в детстве разбирали свои игрушки до винтика) Узнать как это работает — само по себе награда.

  • Anton

    Оптические сорта пластика практически не деградируют. От теоретически опасного для некоторых из них УФ излучения защизает закаленное стекло.

  • Anton

    Те, кто снимал на китовые объективы современных зекркалок, могут с вами не согласиться. Объектив рисует вполне хорошую и резкую картинку, а главное стоит копейки.

  • Anton

    Если и мутнеет, то от УФ излучения, от которого он надежно защищен либо специальным покрытием на линзах, либо защитным стеклом.

  • Andrey

    Причём здесь дифракционный предел? Он зависит от размера отверстия диафрагмы, через которую свет попадает на матрицу. Меньше определённого отверстия размер пятна Эйри становится больше размера одного элемента матрицы. В этом случае, изображение размывается —
    эффективное разрешение начинает падать ниже номинального.

  • Andrey

    Хотите сказать, что там пластик сплошной? Вот нигде не читал в спецификациях. Да и вес. Даже китовые достаточно увесистые. Не тянет на чистый пластик. Корпус, понятно.

  • Andrey

    Для объективов зеркалок всегда было можно найти оптическую схему объектива. Вся информация открытая. А производители смартфонов часто замалчивают. Сколько в среднем стопов выигрыша в светосиле даёт стабилизатор, если он есть, тоже неясно. И так далее.

    Им это выгодно. Нажужжать в уши все что угодно, а вот поди проверь. Не каждый модуль вот так препарируют. К тому же, даже разобрав, проблематично доподлинно сказать, что там и так.

  • Andrey

    Теперь будут однотипные обзоры однотипных камер))) (шютка)

  • Andrey

    а как вы будете гарантированно отличать стекло и пластик? Только по весу? Он там очень небольшой в любом случае. Должны быть и другие способы,по идее.

  • Lecron

    Про помутнение уже ответили, а единичные царапины на первом стекле, вообще не критичны.
    Жаль не нашел нужной статьи, в которой исследовалось влияние степени побитости (не царапин, а именно трещин и разбитости) на снимок. До некоторой стадии, весьма заметной в процентах, и шокирующей на глаз, изменения были вообще не видны.

  • Lecron

    Не полностью согласен. Индустрия полимеров развивается. Улучшаются одни свойства, появляются другие. А стекло фактически застыло в развитии. Если что растет, то только равномерность. А недостатков, которые за неимением альтернативы привыкли считать особенностями, у стекла тоже хватает.
    Т.е. если вчера, пластиковые действительно во всём хуже против стеклянных, сегодня 30/70, завтра фифити-фифти, а послезавтра…
    Хотя фифти-фифти возможно есть уже сегодня.

  • Lecron

    И лучше обрабатывается при таких миниатюрных размерах.

  • Lecron

    Уже автомобильные лобовые стекла делают из пластика. Думаете такими вопросом не озаботились? И думаете оно дороже в производстве чем стеклянные?
    Десять лет назад, ваши возражения были разумны. Но сейчас информированность об инновациях, часто не успевает за самими инновациями. В результате начинаем жить в мире бородатых мифов.

    ЗЫ. или это анекдоты бородатые? тогда сами выберите определение для мифов.

  • Lecron

    Многие мастера, в качестве аргумента оригинальности любят показывать наличие «яблочка» на шлейфах дисплея, рассуждая о том, какого цвета и на каком фоне это «яблочко». Вы правда думаете, что сложно сделать шлейф точно такого же цвета и с точно таким же рисунком как у оригинала?
    Ничего, кроме улыбки, такие рассуждения не вызывают.

    На шлейфе имеется маркировка, с помощью которой можно отличить подделку от оригинального модуля.

    Макс, вас за эту неделю точно не подменили? Или Макс Любин псевдоним для целого коллектива авторов?
    :))

  • Дмитрий Бурлаков

    Это хорошо, не знал про оптические сорта пластика. А вот закаленное стекло над камерой не для всех телефонов актуально, к сожалению.

  • Дмитрий Бурлаков

    Статьи такие видел, но там оценивались фотоаппараты, если не ошибаюсь, у них площадь поверхности объектива куда больше глазка камеры телефона. А так просто вспомнил случай, когда у меня стекло внешнее у камеры телефона отклеилось и пока я ходил без него, туда пыль набилась, а я ее вместо сдувания решил почистить ватной палочкой сухой и после этого снимки стали хуже (как мне показалось).

  • Lecron

    А это, не внешняя линза, уже совсем другая история. И к спору пластик/стекло отношения не имеет.

  • Red Cat

    Макс, большое спасибо за очередную познавателную статью!
    Моё любопытство по поводу устройства камеры телефона теперь удовлетворено 🙂
    А как вам удалось сделать такие шикарные фото с большим увеличением (те, что в чёрных кружках)?

  • Дмитрий Приходько

    Да. спасибо. отличная статься. было очень интересно.
    а что, если сравнить еще и разобрать камеру китайцев — Ксиаоми, Мейзу, Хуавей.
    Как сильно у них будет отличаться устройство камеры.

  • Дмитрий Приходько

    инженер не инженер — мне было интересно.

  • anonymousses_v5

    Линзы изменяют фокусировку тем, что ездят в направлении к матрице или от неё в зависимости от решения процессора. Процессор вычисляет в фокусе ли объект по показаниям максимального контраста или фазовых датчиков или по лазерному дальномеру etc. Последнее предложение это ещё пара таких статей если раскрывать 8)

  • Макс Любин

    Спасибо за отзыв) Через бинокуляр (микроскоп) 🙂

  • Макс Любин

    Нет, я один)
    В отличие от «яблочка», у модуля камеры кроме надписи на шлейфе, которая отличается у аналога и оригинала есть еще и серийный номер, который можно проверить. Вот) Надо было в тексте это дописать. Спасибо за внимательность)

  • Макс Любин

    У ТОП-китайцев, таких как Xiaomi Mi6 модуль камеры должен быть таким же. Просто у них софт хромает…

  • Удивительно творение рук твоих, человече… тем более, если эти руки растут из правильного места;) Спасибо за статью, как всегда, невероятно познавательно!

  • И продажи модели нереально взлетели!))) Вполне показывает отношение к этой теме обычного потребителя, то бишь никакое.

  • Сергей Коробов

    Наверное потому, что объектив для фотоаппарата ты выбираешь сам и не один универсальный, а под конкретные условия съёмки, следовательно тебе необходимо понимать параметры его оптической схемы для адекватного выбора на рынке. Камера же в телефоне не сменная, выбор модели телефона, даже исходя из камеры, осуществляется исходя из получающихся снимков, какими бы конкретно технологическими способами эти самые снимки не были получены. Ну то есть какова практическая польза от знания оптической схемы объектива на смартфоне, который приобретается по сосокупности в том числе и других его характеристик? И в чём именно заключается «их выгода»? Всё равно модули уже закуплены и уже поставлены в телефоны

  • Andrey

    Дык в телефоне все предустановлено и поставлено, не только камера) Однако, излияния об аппаратной платформе всегда даются полные. К чему это?) А вот по камере нет такого. Даже наименование модуля не пишут чаще всего. Понятно, что это тоже выгодно. Ведь можно поставить этот другой третий, как захочется. И ничего ведь не предъявишь! В спеках не указано ведь)

  • Сергей Коробов

    Ну потому, что стандартные детальки достаточно однозначно опеделяют уровень производительности устройства, на который и ориентируется покупатель при выборе. А вот оптическая схема камеры никому ничего не скажет, это просто пустая для 99% пользователей информация. О камере говорят в плане фнкциональности-да. Например сони говорили о съёмке видео 1200 кадров в секунду, ну и вообще имеет смысл говорить именно о том, что пользователь непосредственно получает, цифры тут ничего не скажут в любом случае

  • Andrey

    Вот именно, что детальки тоже ничего не определяют) Частота не значит ничего, без уточнения, что именно за чип, что за ядра. И большинство покупателей не смогут только по индексу сопоставить вычислительную мощь. Здесь же тусуется малый процент «знатоков») Так, что это не аргумент.

    А вот, тот факт, что нередко производитель ставит в один и тот же смартфон на протяжении его производства разные модули камер, объясняет. Уточнение этой информации лишит его свободы. Тоже можно сказать и об оптической схеме.

  • Сергей Коробов

    Ну так я об том и говорю — частота, количество ядер и т.д. ничего не говорят, за то название говорит. Вот если говорят «снапдрэгон восемьсот-такой-то этого года» понятно, что это флагман, что он обеспечивает наибольшую производительность на данном этапе развития коммерческих наладонников. Точно так же про камеры. Фактически характеристики ничего никому не скажут, говорит только итоговая картинка.

  • Sunrise

    там только одна линза стекло, остальное пластик.

  • Alex_had

    Да, статья классная! Спасибо!

  • Jack Carver

    Вот бы HTC U11 автор разобрал