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揭秘 OPPO Reno:側旋升降和 10 倍混合光變背后的復雜工程

摘要

我們參觀了 OPPO 位于東莞長安鎮的生產基地,了解到了 Reno 創新背后的技術細節。

4 月 10 日,OPPO 在上海發布了 Reno 系列手機。

在這條全新的產品線上,OPPO 拿出了很多創新的設計,比如目前「真·全面屏」手機中最具視覺辨識度的側旋升降結構,在后置攝像頭區域沒有突起的情況下提供了可實現 10 倍混合光變的三攝設計,行業內首次實現了在一塊平整的玻璃上同時保留了光面和霧面質感……

近期,極客之選(微信號:GeekChoice)參觀了 OPPO 位于東莞長安鎮的生產基地。通過親身參觀 OPPO Reno 的生產過程以及和 OPPO 工程師的溝通,我們了解到了更多 Reno 細節背后的「秘密」。

側旋升降結構,OPPO 全面屏的演變

OPPO 是一體化全面屏設計領域的引領者之一。

去年 6 月,OPPO 在 Find X 首創了雙軌潛望結構,在 Reno 系列上,OPPO 又采用了全新的側旋升降結構。

從外觀以及內部結構上看,Reno 的側旋升降和 Find X 的雙軌潛望有明顯的區別,不過相同的是,這兩種都是「無人區」中的設計方案,之前都沒有在其它手機上出現過,實現的挑戰性都很大。

Reno 的側旋升降結構除了前置攝像頭,還包括前置柔光燈、聽筒、后置閃光燈等多個部件。在需要使用的時候,側旋結構會在 0.8 秒的時間里旋轉 11 度,呈現出一塊非對稱的扇形區域。         


上面分別是 OPPO Reno 在關閉和打開側旋結構的細節圖,大家注意側旋結構和中框的銜接的位置。

可以看到,無論是關閉還是打開側旋結構,側旋結構外框的邊緣和手機中框邊緣始終是緊密銜接,完全沒有出現凹槽或凸起。

要實現這種效果其實很不容易。大家可以想象一下,如果把旋轉軸心放在 Reno 側旋區域的右側邊緣,旋轉之后,側旋區域的邊框會凹陷到手機中框內,影響美觀。

為了避免這個問題,OPPO 嘗試把旋轉軸心移到了外面,也就是側旋結構和手機中框相交的位置,這樣側旋結構的邊框不會凹陷進來了,但軸心位置又難免會出現一個凸起,還是影響美觀。

之后,又經過了好幾個版本的迭代,OPPO 設計出了一種用橫軸、豎軸的「雙軸虛擬」結構,最終才實現 OPPO Reno 現在這個全過程無凹槽無凸起的側旋升降結構。

解決好了側旋升降結構的旋轉設計,下面就是如何推動這塊區域。

為了更好地利用機身寶貴的內部空間,OPPO 向馬達供應商為 Reno 定制了一顆 U 形步進馬達,動力通過齒輪箱傳輸到螺紋絲桿,推動連桿結構實現了側旋機械組件的自動升降。

此外,Reno 定制的這個步進馬達還具有很強的推力,即便是把手機倒立過來,Reno 的馬達依舊可以把側旋結構正常升起來。

在用戶的長期使用中,更強的推力理論上會讓 Reno 的側旋升降結構具備更高得可靠性。

在保證了空間利用以及可靠性之后,Reno 的機械結構還有一個重點優化的地方——降噪。

聲音是機械升降結構無法避免的問題,輕柔的聲音可以帶來一些「高級感」,不過太大的話就成了煩人的噪音了。在 Reno 的機械結構里,OPPO 做了一系列的優化,比如塑膠齒輪加不銹鋼外殼帶來的雙層殼體隔音設計,同時,使用耐低溫的潤滑脂在極端條件下也能實現降噪。

此外,為了讓升降過程更自然,OPPO 還為 Reno 的升降設計了一個減速階段。上圖是 Reno 在升降過程時的馬達轉速變化,可以看到,在升降過程中,馬達在剛開始會勻速提升到每秒 100 轉,收尾時,馬達會先降到每秒 10 轉,然后再逐漸停止。

Reno 側旋升降結構背后值得關注的細節還有很多,比如為了提升側旋結構內部空間利用率定制的前置攝像頭模組、意外跌落時可以更好保護電機的彈簧滑塊設計、手機自由落體時的自動收回機制、可承受 30 萬次折疊的 R 板、多達 18 個步驟的側旋升降結構裝配流程。

在解決這些復雜瑣碎的細節之后,OPPO Reno 最終才得以完成了這個功能完整、體驗自然、壽命標準超過 20 萬次的側旋升降結構。

10 倍混合光學變焦:D-Cut 鏡片,整機堆疊

除了側旋升降結構,Reno 10 倍變焦版的「全焦段」相機是另外一個不得不說的點。

Reno 10 倍變焦版采用了三顆后置攝像頭,分別是等效 16mm 的超廣角頭(800 萬像素、F2.2)、高像素主攝(4800 萬像素 IMX586 傳感器、F1.7、光學防抖)和等效 160mm 光學焦距的潛望式長焦頭(1300 萬像素、F3.0、棱鏡光學防抖)。三顆攝像頭通過「接棒式」設計,為 Reno 10 倍變焦版實現了等效 16mm-160mm 的「全焦段」覆蓋。

對消費者來說,Reno 10 倍變焦版可以有效拓展拍照的場景,拍到那些原本手機無法拍到的遠距離對象。對 OPPO 的硬件工程師來說,這套方案最具挑戰性的地方是如何把這套三攝模組在不突機身的情況下「塞」進內部空間有限的手機中,這里我們重點說兩個特別的地方。

Reno 10 倍變焦版的三顆鏡頭都支持自動對焦(不少手機的超廣角是沒有自動對焦的),為了降低空間占用,OPPO 做了一個共馬達設計,讓超廣角和廣角頭共用一個馬達(對焦還是翻開進行,不影響),可以節省 2.95mm 的空間。

在潛望式長焦頭部分,OPPO 也做了一個相當大膽的設計,官方的說法叫做 D-Cut。

大家如果折騰過可更換鏡頭相機的話,應該知道,相機的 CMOS 都是方形的,不過鏡頭的鏡片都是圓形的,鏡頭在覆蓋 CMOS 區域之外會有一定的冗余,手機也是如此。

在 Reno 10 倍變焦版上,OPPO 為了降低潛望鏡長焦的鏡頭厚度,使用了兩個非對稱注塑成型工藝的「D-cut」光學鏡片,相當于在原本的圓形鏡片上平行切割掉了上下的「冗余」區域,從而在不影響鏡頭光學品質的前提下,將潛望式模組的厚度降到了 5.75 毫米。

在進行整機堆疊時,OPPO 將 Reno 10 倍變焦版的模組設計成了 L 形,在保證攝像頭外觀上居中的同時盡可能地降低縱向空間的占用,從而為主板下方的電池留下盡可能多的空間。

此外,為了避免升降馬達對相機 OIS 組件造成的磁干擾,OPPO 還通過結構優化(包括我們上面提到的 U 形馬達),讓升降馬達和三攝模組之間保留了 4.75 毫米的安全距離。

「虐機成癮」的 QE 實驗室

在這次的活動中,我們還參觀了 OPPO 的 QE 實驗室。

在新機的樣品到量產階段以及量產之后,都會有一定比例的手機被送到這里進行可靠性測試,被通過各種方式「虐待」。

具體的方式有很多,比如滾筒跌落測試(相當于手機在 1m 高度隨機跌落 300 次)、重復跌落測(在 10cm 高度對手機的正反側面進行跌落,每臺手機共 4.8 萬次)、按鍵點擊測試(用 1KG 的力點擊手機側鍵 10 萬次)。         

正面微跌測試(10cm、20000 次)


側面微跌測試(10cm、2000 次 x 4 個側面)


石頭摩擦測試(2小時)


桌面摩擦測試(500 次)


扭曲測試(扭矩大小為 2.0N?m,共扭曲 1000 次)


         6595 測試(65℃ 高溫, 95% 濕度環境下開機放置 7 天)


         -15 度測試(-15℃ 低溫環境下開機放置 7 天)

在這些常規項目的基礎上,針對 Reno 的側旋升降結構,OPPO 還額外加了幾個特別的項目,包括打開側旋結構的情況下 1 m 高度下不同角度跌落、結構鏡頭泡水測試、10g 鐵屑上下搖動 1 分鐘、在灰塵箱 10 萬次老化測試。

升降測試

灰塵箱 10 萬次老化

比如在下面這張圖中,Reno 正在進行淋雨測試。經過 10 分鐘多個角度的淋雨(雨量對應的是中雨級別),Reno 依舊需要保持正常工作,這意味著用戶在日常使用 Reno 時不至于因為不小心沾上一點水就導致手機損壞。

10 分鐘淋雨測試(模擬中雨場景)

差異化背后,看 OPPO 的創新精神

在同質化嚴重的智能手機市場,想做出足夠的差異化并不容易。

在 Reno 系列上的 10 倍混合光學變焦、側旋升降結構等差異化技術背后,是 OPPO 在設計、工藝、品控等方面全方位的「打磨」。這些創新賦予了 Reno 系列獨特的市場競爭力,也為手機行業的創新做了一次很好的示范。

對于 OPPO 來說,這個過程也是對其自身能力的全面整合和提高。有了 Reno 系列的經驗,我們有理由對 OPPO 接下來的產品再增加幾分期待。

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