时而被重用,时而被淘汰,潜望式长焦镜头到底有什么“秘闻”?

传感密码 2023-10-13
3292 字丨阅读本文需 9 分钟

这两年手机影像配置经历了多重内卷,关于潜望式长焦镜头的争议一直没落下,有人觉得这货很实用,平时拍拍远处的风景,拍拍会议课件都很好用;有人觉得是噱头,谁没事整天去开百倍变焦拍月亮呢?而且拉远了都是数码变焦拍出来画质很糊。

不可否认的是,不少厂商将潜望式长焦镜头实现的高倍变焦当做卖点,有100倍、120倍变焦的一定在醒目的宣传文案中标出。同时也有厂商坚持不用潜望式长焦镜头,而是在超广角镜头上发力。到底手机上的潜望式长焦镜头实不实用呢?

什么是潜望式镜头?

潜望式镜头最大的特点就是其镜头模组是在相机内部,开启后,镜头不会突出。一般的镜头镜片组,都是竖向排列的,比如我们经常看到的单反或者微单的镜头,都是向望远镜那种伸出机身的镜头。

而潜望式镜头的镜片组是横向排列的,然后再通过独特的三棱镜让光线可以进入镜头。

横向排列的好处就在于非常节省空间,镜头不突出了。而得益于镜头不突出的特点,相机的封闭性更好,所以很多潜望式镜头的相机都具备防水功能。

那么潜望镜头到底是如何让镜头可以在机身内横向排列的呢?最主要的设计来源于一款三棱镜。

正是由于箭头所指的这款三棱镜,可以让进入镜头的光线改变方向,从而通过横向排列的镜片组并最终照射在传感器上得以成像。

而关于三棱镜改变光线方向的应用,想必各位一定想起了单反相机中的光学取景器同样使用了一块三棱镜,作用也是改变光线的方向。

潜望镜头其实也分变焦与定焦,比如上文提到的索尼 TX55可以实现5x的光学变焦,而现在大家所熟知的P30 Pro和Reno则都是5x无损变焦,均没有宣传自己是光学变焦,就在于目前手机中所用的潜望镜头均为定焦镜头,而变焦效果则是通过和其它镜头结合,并利用算法实现的接近于无损的效果。

如果真的做到光学变焦想必对机身厚度和手机成本都有较大的考验。

潜望式长焦镜头有哪些优点?

潜望式长焦镜头的最大优点便是能够让手机拍摄到更远处的景物。2019年,华为正式推出搭载潜望式长焦镜头的P30系列。其在发布会上号称这是业内首个采用潜望式摄像头结构的智能手机,而由于潜望式长焦镜头的使用,P30 Pro在拍摄远处景观时,无论是画面的细节保留程度还是照片的清晰度,相比其他未搭潜望式长焦镜头的手机要强出不少,凭借着5倍光学变焦、10倍混合变焦以及最大50倍数码变焦的超强影像表现,华为P30 Pro成为了2019年表现最强的拍照手机之一,而那句“随手拍月亮”的宣传语也让当时的P30 Pro受到了许多人的追捧。

除了能让长焦镜头有着更强的解析力外,潜望式长焦镜头的另一大优势,便是能够缩小手机长焦镜头的厚度。如果你明白了上述潜望镜镜头的成像原理后,这一点其实并不难理解。通过对光路的折射,让本应在一条直线上的焦距产生了弯折,因此其传感器可以横向布置在机身内,从而能缩短传感器到焦点间的直线距离,从而有效减少镜头模组的厚度,让手机镜头不至于凸起严重,从而在提升拍照的同时,还能保持一定的机身厚度与良好的手感。

作为一项能够大幅提升拍照体验的技术,潜望式长焦镜头自2019年在华为P30 Pro和OPPO Reno 10倍变焦版上开始搭载后,便受到了众多手机厂家的青睐,包括小米、三星、荣耀、vivo等一众国内外厂商都纷纷推出了搭载潜望式长焦镜头的手机,而该镜头甚至一度成为旗舰级手机的必备镜头,例如三星S21 Ultra、小米11 Ultra、vivo X70 Pro+等顶级旗舰手机无一例外都配备了潜望式长焦镜头。

缺点也很明显

首先从硬件方面看,潜望式镜头相比普通长焦镜头有着更加复杂的结构以及更加昂贵的成本。此前,中兴通讯的吕钱浩曾发文表示,当前新发布的骁龙8机型普遍未搭载潜望式镜头,主要是因为长焦镜头成本很高,尤其是潜望摄像头加上光学防抖,成本甚至要高于很多号称大底的主摄。

而除了硬件成本外,潜望式镜头还有着更加复杂的结构和更大的体积。小米卢伟冰早在去年便发文解释了为何一些手机厂商选择取消潜望镜头,其表示:今天每一个器件都在抢手机有限空间的时候,每一个小空间都非常可贵。毕竟电池、快充、相机等都非常吃空间,大家还要轻保所以潜望镜头的“大"就非常困难。观察上述搭载了潜望式镜头的旗舰机也能发现,它们基本上都有着不轻的重量以及较厚的厚度,这与当前厂商所追求的轻薄手感有所违背。

而在调校方面,潜望式镜头由于支持多倍光学变焦,因此一些平常看起来并不明显的抖动在长焦镜头上也会被放大,所以这也对手机厂商的防抖调教提出了更高的要求。此外,由于光线经过了折射,因此传入镜头的光线量也减少,再加上横向放置也影响到了传感器的尺寸,有限的厚度无法容纳下大底传感器,因此也会影响最终的成片亮度,也需要手机厂商通过算法来进行优化。

最后,潜望镜头带来的高倍变焦还容易引发一些争议。除了能拍摄远处景色外,搭载潜望式长焦镜头的手机还容易被一些不法分子用做窥探他人隐私的“帮凶”,此前曾有网友反映称,有人使用此类手机来偷拍自己,对个人的隐私安全保护造成了不好影响。此外,对于大部分用户来说,大高倍变焦并不是一个经常使用的功能,只会在极少数情况下使用,虽然从厂商的角度来说,潜望镜头的加入可以让手机在拍照方面有着更多的宣传点,但是从需求侧来看,潜望镜头的加入可能对普通用户来说,真的“感知不强”。

手机厂家潜望式镜头的对比

影响潜望式镜头成像质量的,还是我们熟悉的传感器,包括像素值、传感器尺寸、单位像素面积、光圈等参数,以及软硬结合的成像算法。

而决定潜望式镜头能拍多远距离的,就要看其内部镜片的数量、切割样式、排列和是否内置马达支持镜片位移了。

通过对比可见,三星Galaxy S20 Ultra长焦镜头的焦距较短,仅支持等效4X光学变焦。但是,S20 Ultra的主摄和长焦镜头像素值更高,结合AI算法可以带来10X光学混合变焦以及100X数码变焦,也是目前为止拍得最远的智能手机。其他手机的潜望式镜头差异不大,焦距从125mm~170mm,都支持5X光学变焦,以及50X~60X的数码变焦。

vivo APEX 2020比较特殊,它配备了一颗主摄和一颗潜望式长焦镜头。这款手机的长焦镜头虽然也是潜望式,但在底层结构方面却与X30 Pro、S20 Ultra、P30 Pro和Reno变焦版有着本质上的不同——这些前辈选用的潜望式镜头内部的多枚镜片都是固定无法移动的,都属于“潜望式定焦镜头”,焦距是多少就只能实现多少倍的光学变焦。不同固定倍数之间的变焦需要融合数码算法进行输出,在解析力和画质上存在一定的损失。

vivo APEX 2020的潜望式镜头和ZenFone Zoom很像,属于“潜望式变焦镜头”,只是前者的结构更复杂,模块更迷你。vivo APEX 2020的内部采用了特殊的“四群组镜片组合”结构,其中两群组镜片固定,两群组镜片可移动,随着我们的手指在相机APP中放大和缩小取景框,可移动的镜片群组将进行相应的位移,从而在5X~7.5X的范围里进行连续的光学变焦,至于vivo APEX 2020在1X~5X之间的变焦,则都是由主摄负责,超出7.5X的变焦则属于混合变焦和数码变焦。

苹果有望重新点燃潜望式镜头热度

iPhone 15 Ultra搭载的潜望镜应用Jahwa电子的OIS“可折叠变焦技术专利技术”,这项技术将使得潜镜头模块缩小,垂直整合技术提高组装良率,同时专用变焦马达提高镜头移动速度与准确性。

结合安卓厂商在潜望式摄像头技术上的经验以及苹果在潜望式摄像头上的专利优势,iPhone 15 Ultra或将一改当前潜望式摄像头颓势,开启新风尚,并且在后续推出的iPhone 16系列、iPhone 17系列中继续渗透,引起安卓厂商的学习和效仿。

潜望式长焦摄像头稳健发展,渗透率逐渐提升。

华为和OPPO是全球潜望式摄像行业主要应用厂商,其中华为是第一大厂商。根据观研报告数据显示,2020年潜望式摄像头在华为手机中的应用数量占全球潜望镜总出货量的51.2%;其次为OPPO,其应用在全球出货量中占16.5%;vivo以应用数量占全球潜望镜总出货量13.4%位列第三。

潜望式镜头有望持续升级,双棱镜双潜望可能是未来方向

潜望镜技术不断升级,未来可向双棱镜+双潜望模式发展,提升成像质量。

(1)双棱镜:目前的潜望式镜头虽延长焦距,但单棱镜反射光线使得CMOS像素传感器的长宽受手机厚度限制,因此手机轻薄化的趋势将与潜望式长焦镜头CIS规格提升的趋势相互冲突。双棱镜设置可使光线两次反射后射入平行于手机平面的传感器,使得手机得以兼顾更大尺寸CIS传感器与轻薄等优点,提升成像质量。

OPPO、华为、苹果等手机厂商均已有专利布局,看好双棱镜方向。

2022年11月,传音TECNO推出业界首个鹰眼相机技术,该技术预计将于2023年搭载在其高端智能手机上,它将成为行业首款双棱镜潜望式长焦相机,配备了迄今为止推出的最大防抖角度。

(2)双潜望:通过双潜望式结构,两焦段变焦组合可达到更高的光学变焦倍数。2006年柯达发布的V610数码搭载的两个镜头均采用潜望镜式设计,第一个镜头负责38-114mm的焦段,第二个镜头负责130-380mm的焦段,组合之后相当于等效38mm焦距的38-380mm潜望式光学系统,达到10倍光学变焦的效果。若未来手机厂商能够实现双潜望式结构,则有望打破以往手机无法实现6倍以上光学变焦的困局。

文章来源: 好机友摄影,电脑爱好者,手机中国,远瞻智库

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