世界初「ディスプレイ内蔵カメラ」どう実現? ZTEが5つのキー技術を解説

カメラの透過と乱れない表示を両立

山根博士 (Yasuhiro Yamane)
山根博士 (Yasuhiro Yamane), @hkyamane
2020年10月13日, 午前 09:40 in zte
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世界初のフロントカメラ内蔵ディスプレイを搭載したスマートフォン、ZTEの「AXON 20 5G」は6.9インチのディスプレイ上にカメラの姿は一切見当たりません。文字や写真を表示するディスプレイの下にどうやってカメラを埋め込み、写真撮影に影響を及ばさないようにするため、どのような技術を使っているのか。ZTEの関係者にその秘密を伺いました。

なお同じ技術を採用するRakuten BIGも製造はZTEであり、両者は同じ技術を採用していると推測されます。

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普段使っているスマートフォンのディスプレイは透明ではありません。つまりこのディスプレイの下にカメラを内蔵させたとしても、そのカメラを使って写真撮影することは不可能なはずです。ZTEはディスプレイメーカーと共同で「透過するディスプレイ」を開発し、この難行の実現に成功しました。しかしそれは単純な技術ではありません。実現の為には5つの技術開発が行われたのです。

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1.材料の透明化

スマートフォンのディスプレイは、その上下に電極などが重ね合わされています。有機ELディスプレイの一般的な構造は、保護ガラス、偏光板、封止ガラス、電極(アノード)、有機ELパネル、電極(カソード)、ガラス基板、といった具合です。このディスプレイのその下にカメラを配置しても、カメラから外を写すことはできません。

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AXON 20 5Gでは電極を透明化することで、有機ELディスプレイの下にカメラを配置することが可能になりました。これでカメラを使うときはディスプレイの表示をOFFにして中に埋め込まれているカメラから外を写すことができるわけです。

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2.独自のチップセットの開発

カメラを埋め込んだディスプレイ部分は、ディスプレイ全体の他の部分よりも解像度を下げています。そのためチップセットを使って常に表示がずれないように同期をとる必要があります。ZTEは様々なチップセットの開発も行っておりそのノウハウも持っています。1枚のディスプレイで、複数(カメラ部分と、それ以外の部分)を同期するようにコントロールできるチップセットを独自に開発したとのことです。

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3.回路配線の最適化

ディスプレイは全体に網目状の回路の配線が埋め込まれています。この配線は透明ではありません。そこでカメラの上に配置されるディスプレイ部分の配線を周囲にずらすなど配置の工夫を行ない、撮影画像に影響をなるべく及ぼさないようにしています。

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4.カメラ部分のディスプレイの最適化

カメラの上にあるディスプレイ部分は解像度が他の部分とより低く、ピクセルの配置に隙間がある状態になっています。映像などを表示するときにカメラ部分とそれ以外の部分の表示に違和感が生じないように、この部分のピクセルの配置の最適化を行っています。ここは特に有機ELのディスプレイメーカーとの協業を深く行って調整を行い、写真などを実際に表示して違和感が無くなるように何度も調整を進めたとのこと。

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5.ソフトウェアによる補正

このようにカメラをディスプレイの下に埋め込み、ディスプレイの表示も違和感の無いように仕上げたとしても、カメラの上にはディスプレイのガラスが載っているためどうしても普通のフロントカメラとは仕上がりが異なってしまいます。そこでソフトウェア制御を行い、コントラストの調整や曇りっぽくなる表現を緩和する、といった処理を行っています。ちなみにAXON 20 5GやRakuten BIGでフロントカメラで写真を撮ると保存までに2-3秒待たされますが、これはそのソフトウェア処理を行っているからなのでしょう。

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このようにAXON 20 5Gのカメラ内蔵ディスプレイは複数の技術を組み合わせることで実現できたのです。なおディスプレイの下にはさらに指紋認証センサー、近接センサー、スピーカーも埋め込まれているなど複雑な構造になっています。そしてそれだけではなく90Hz駆動や10ビット表示など、高い性能も誇っています。AXON 20 5Gは「見えないフロントカメラ」を搭載しているだけではなく、最新技術を採用した次世代ディスプレイも搭載されているのです。


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