什么是智能手机相机的潜望镜镜头?

智能手机相机比赛一直是一场数字游戏。 哪家公司可以拥有最多的百万像素、相机或(越来越)变焦? 然而,当谈到物理定律时,光学变焦和薄型手机并不能齐头并进。

2020 年 7 月,它 被传言 苹果可能会为未来的 iPhone 添加潜望式长焦镜头。 潜望镜镜头已经存在了一段时间,它们巧妙地避开了传统长焦镜头的尺寸问题。

以下是它们的工作原理,以及这对智能手机行业的未来意味着什么。

在摄影中,尺寸很重要

摄影的最大限制一直是物理上的,而不是技术上的。 有一些光学定律是你无法设计的。 这就是 DSLR 和无反光镜相机镜头如此大而重的原因。 为了提供长焦距和大光圈,镜头本身必须具有一定的尺寸。

为了 example,焦距为 200 毫米且最大光圈为 f/2.8 的镜头必须具有超过 70 毫米(或 3 英寸)宽的前镜头元件。 这还不包括任何制造方面的考虑。

智能手机相机也有同样的限制,但规模要小得多。 因为它们的传感器更小,所以它们可以从更短的焦距中获得更大的放大倍率。 然而,这种安排带来了很多权衡。

iPhone 11 Pro,适用于 example,有一个52mm,全画幅等效长焦镜头,真的只有6mm。 这意味着如果你想用专业的数码单反相机拍摄同一张照片,你需要一个 52 毫米的镜头。 因为 iPhone 的长焦相机传感器尺寸为 1/3.6 英寸(对角线约 5 毫米),所以您可以获得相同的放大倍率。

然而,制造商开始遇到问题。 如果权衡变得难以管理,您就无法将相机传感器缩小得更小。 小型传感器在低光照条件下的表现要差得多,并且在分辨率较高的情况下会更加困难。

如果 Apple 想要在 iPhone 中获得更大的变焦,它可以(理论上)将传感器的尺寸减半。 但是,它的生产成本可能很高且使用起来很糟糕。

更好的选择是增加镜头的尺寸。

回避问题

增加镜头的尺寸也会带来问题。 iPhone 11 Pro 的厚度只有 8.1 毫米。 即使焦距为 6mm 的镜头不必正好是 6mm 长,它也必须是 close. 因此,它仍然会占用智能手机上的大量可用空间。 只是没有足够的空间将 12 毫米镜头添加到只有 8 毫米厚的手机上。

除非你横着做。

潜望镜镜头的工作原理很像潜艇上的潜望镜。 光线进入前部元件,然后被斜面镜反射 90 度。 它在撞击相机传感器之前穿过任何其他镜头元件,然后被记录为照片。 通过改变光的传播方向,较长的镜头不必那么深,因为它们可以很宽。

对于手机制造商来说,这是一个重要的优势。 与缩小传感器或制造更厚的手机相比,为更长的长焦镜头水平找到必要的空间要实用得多。

这样,制造商就不再局限于具有 2 倍光学变焦的 50 毫米等效镜头(或者,在推动和一些可疑的营销方面,3 倍)。 它使 100 毫米(约 5 倍变焦)甚至 200 毫米等效(约 10 倍变焦)镜头成为可能。

当然,仍然需要权衡取舍,而且这项技术是新技术,但它巧妙地跳过了为智能手机添加光学变焦的最大限制。

数字与光学变焦

现在,如果您认为您的 iPhone 已经具备 10 倍变焦功能,那您是对的,但也是非常错误的。 我们主要指的是焦距,而不是变焦倍数,这是有原因的。

这是因为光学和数字(或增强、超分辨率、空间或人工智能辅助)变焦之间存在重要区别。 对于光学变焦,放大倍率是具有较长焦距的镜头的光学特性的结果。 远处的物体确实看起来更近,就像通过望远镜看到的一样,图像质量没有损失。

iPhone 上狗的不良缩放图像示例。

数码变焦,在它的许多方面,只是说照片被裁剪成看起来像缩放图像的一种奇特方式。 诚然,数码变焦已经走过了漫长的道路。 借助高像素传感器、“合并”(将多个像素视为单个大像素)和更好的升级算法,制造商正在获得更好的结果。

尽管如此,这与只是拍照并稍后裁剪它实际上是一样的。 您没有获得真正的放大倍率,并且随着您进一步放大,图像质量总会有所下降。

当然,你不能围绕那一点事实开展营销活动。

潜望镜镜头可用

苹果不会是第一个加入潜望镜派对的人。 中国制造商(尤其是 Oppo 和华为)多年来一直在玩弄它们。 五摄的华为P40 Pro+拥有10倍潜望式长焦镜头,相当于全画幅相机上的240mm镜头。

峡谷中一条河流的广角镜头。

更广泛使用的三星 Galaxy S20 Ultra 配备 5 倍长焦潜望镜镜头,大约相当于 100 毫米。 然而,三星的过度营销会尽最大努力掩盖这些信息。 真正可笑的乘数.

一个人在一条绳子上爬上一条湍急的河流旁边的岩石的变焦镜头。

就像许多其他手机功能一样,即使苹果不是第一个,它在进入市场时仍然会引起巨大轰动。 我认为我们可以有把握地假设,从现在起到带潜望镜的 iPhone 最终推出时,这将成为一个更受欢迎的功能。