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能打電話的“望遠鏡”!潛望式長焦手機如何選?

性能、拍照和續航,已經成為了鞭策智能手機發展的三駕馬車。其中,以麒麟9000和驍龍888為代表的芯片可以給予手機最澎湃的性能動力;逐漸興起的120W快充技術足以彌補續航方面的短板;在“底大壹級壓死人”理念的貫徹下,主攝成像的品質也在節節攀升,但如何讓智能手機“看得更遠”,卻成為了無數主打拍照功能的手機的痛點,因為只有潛望式長焦鏡頭,才能讓智能手機隨時扮演好“望遠鏡”的角色。

追溯潛望式鏡頭的發展

在智能手機領域,潛望式鏡頭最早可以追溯到華碩於2015年底發布的ZenFone Zoom,只是它的潛望式鏡頭內部采用了可以進行位移的多鏡片模組,焦距可以在28m~84mm之間浮動,也就是可以進行1X~3X的光學變焦,屬於“潛望式變焦鏡頭”。

從2019年華為P30 Pro和OPPO Reno(十倍變焦版)開始,智能手機領域開始流行起了“潛望式定焦鏡頭”,和ZenFone Zoom的“潛望式變焦鏡頭”相比,前者內部的鏡片都是固定的,只能進行固定焦距的取景拍照,但也因此換來了更小的模組體積,可以安置在更輕薄的機身內。

時至今日,“潛望式定焦鏡頭”已經成為了市場的主流,凡是搭配此類鏡頭的手機至少可以獲得等效5X光學變焦的能力。

潛望式鏡頭的結構之謎

傳統的手機鏡頭,PCB電路板、CMOS傳感器、連接器、托架、紅外線濾光片、對焦馬達和鏡頭組等元器都是垂直排列,好處是可以在最下層安置更大尺寸的傳感器,通過更大的進光量,充分發揮“底大壹級壓死人”的優勢。

但這種傳統結構的缺陷也很明顯,鏡頭模組的厚度是固定的,想增加焦距就必須縮小傳感器的尺寸,因此1X主攝的焦距普遍都在20mm~25mm之間,而這種垂直結構最多也僅能打造出75mm左右的3X長焦鏡頭。

潛望式鏡頭和傳統垂直鏡頭相比最大的改變就是將CMOS傳感器立了起來,內部主要元器件從垂直改為了橫向排列,並在正對鏡頭開孔的位置增加了壹組可將光路彎折90度的棱鏡,光線從鏡頭照射進來經過棱鏡90度反射之後,再傳導至底下的傳感器上。

這種設計的好處是,可以將傳統垂直鏡頭的Z軸高度(厚度)轉化為X軸的長度,在鏡頭模組厚度不變的情況下可以輕松實現超過100mm的焦距,獲得等效5X的光學變焦能力。

但是,潛望式鏡頭也存在先天缺陷,那就是光線折射過程中必然存在壹定的耗損,而且這種橫向結構的鏡頭模組對手機內部空間的占用更大,在Z軸高度不變的情況下,依舊無法塞進更大尺寸的CMOS傳感器,市面上絕大多數潛望式長焦鏡頭的傳感器尺寸都只有1/3.4英寸左右。

此外,潛望式鏡頭的獨特結構還無法搭配更大的光圈,F/3.0起步的光圈疊加更小的傳感器,將導致潛望式鏡頭在暗光下的成像質量變差,因此它僅適合捕捉明亮環境下的遠處風景。

以vivo X60 Pro為例,這款手機在夜間(或光線不好時)進行5X變焦拍照時,啟動的並非是潛望式長焦鏡頭,而是讓主攝進行5X數碼變焦,此時的成像畫面非常模糊。

但在放大到10X時,即使光線不佳系統也會讓潛望式長焦鏡頭進行混合變焦,此時的成像畫面反而比5X時更清晰。

實際上,其他品牌的拍照邏輯都是如此,潛望式長焦鏡頭默認只在光線尚佳的環境下工作,但繼續變焦後就不再受光線影響了。

潛望式長焦鏡頭比什麽

潛望式長焦鏡頭的物理結構,註定它很難搭配太大尺寸的CMOS傳感器, 歷史 上只有三星Galaxy S20 Ultra為其搭配了有可能是1/2.0英寸大底的4800萬像素傳感器,但在最新上市的Galaxy S21 Ultra身上又換回了1000萬像素的小底傳感器,可見大底與潛望式結構的矛盾暫時還很難解決。

因此,至少在短期內,我們不要指望潛望式長焦鏡頭可以獲得媲美主攝的成像質量,哪怕是與3年以前的手機主攝相比。為此,可供潛望式長焦鏡頭選擇的發展之路就很簡單了,那就是看得更遠,拍得更亮。

以華為P40 Pro+、Mate 40 Pro+和Galaxy S21 Ultra為代表的手機,就通過增加潛望式鏡頭裏棱鏡數量,讓光線經過多次反射換來了240mm焦距,可以實現等效10X光學變焦的能力,比1組棱鏡的潛望式鏡頭翻了壹倍。

但是,這種結構的潛望式鏡頭也需要付出代價,那就是鏡頭光圈進壹步縮小到F4.9,對環境光線更加敏感。

此外,多路反射還會衍生出更容易抖動的問題,需要搭配更靈敏的OIS防抖模塊才能提高用戶的拍攝成片率。

普及之路遙遙

從2019年至今,潛望式定焦鏡頭已經走過了2個年頭,相關的產業鏈也相對成熟。

2020年4月,小米推出了小米10青春版首次將潛望式長焦鏡頭打入到了2000元普及價位,原本以為這將是此類鏡頭的普及契機,但時至今日潛望式長焦鏡頭卻依舊是少數高端旗艦的專利,比如小米今年新出的小米11 Pro(4499元起)和小米11 Ultra(5499元起)都不便宜,主打性價比的Redmi還沒接過潛望式長焦鏡頭的衣缽。

以OPPO為例,上代Find X2 Pro還標配潛望式長焦鏡頭,到了今年的Find X3 Pro卻換成了普通的3X長焦鏡頭,遠距離拍攝能力大幅下降。

今年唯壹的好消息是,摩托羅拉最新推出的edge s pro在搭載驍龍870移動平臺之余,也搭配了5X潛望式長焦鏡頭,2399元的首發價格極具誠意。

希望在未來的壹段時間裏,智能手機可以少壹些拿來湊數的鏡頭(如微距、景深、黑白),讓這種更具實用性的潛望式長焦鏡頭走進千家萬戶吧。

5X潛望式長焦鏡頭通常可實現50X數碼變焦,10X多反射潛望式長焦鏡頭則支持100X甚至更高

以下是部分配備潛望式長焦鏡頭手機的傳感器規格:

摩托羅拉 edge s pro

長焦像頭:800萬像素潛望式長焦鏡頭

等效焦距:126mm

vivo X60 Pro

長焦像頭:800萬像素潛望式長焦鏡頭

等效焦距:135mm

小米10至尊紀念版

長焦像頭:4800萬像素潛望式長焦鏡頭

等效焦距:122mm

小米11 Pro

長焦像頭:800萬像素潛望式長焦鏡頭

等效焦距:120mm

小米11 Ultra

長焦像頭:4800萬像素潛望式長焦鏡頭

等效焦距:120mm

華為Mate 40 Pro

長焦像頭:1200萬像素潛望式長焦鏡頭

等效焦距:125mm

華為Mate 40 Pro+

長焦鏡頭:800萬像素多反射潛望式長焦鏡頭

等效焦距:240mm

三星Galaxy S21 Ultra

長焦鏡頭:1000萬像素潛望式長焦鏡頭

等效焦距:240mm

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