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潜望式镜头正在崛起,以后真的不用带相机了
时间:2020-4-1

多摄像头手机已经成为现在智能手机的标配,由于采取了传统设计,多摄像头设计会限制手机的焦距,使得长焦凸轮变焦难以超过2倍。潜望式镜头通过将镜片横向排列,借助特殊的光学棱镜,让光射入镜头组,实现成像。这样的设计也不会使手机变得很厚。更重要的是,潜望式镜头可以让图像变得更加稳定。

 

潜望式镜头为高倍变焦必经之路,惟搭载机型仍有限

 

潜望式镜头最先于华硕ZenFone Zoom上搭载,华硕与HOYA合作,打造具有双步进式马达搭配4枚非球面镜片、4枚玻璃镜片与双棱镜,3倍光学变焦,12倍数位变焦。

 

▲华硕ZenFone Zoom,source:华硕

 

由于光线经过稜镜反射会损失进光量,而华硕ZenFone Zoom需要两次折射,加上潜望式镜头的光圈较小,玻璃镜头制造较为困难等,使得当时潜望镜仅于华硕手机搭载,并未普及到其他智能型手机。

 

2019年华为再次于智能型手机搭载潜望式镜头,并达成5倍光学变焦、10倍混合光学变焦、50倍数位变焦的变焦效果,相较于2019年未搭载潜望式镜头的智能型手机仅能达成2~3倍的光学变焦,的确具有优势存在。         

 

 

▲华为P30 Pro,source:华为

 

惟2019年全年度仅华为P30 Pro、OPPO Reno 10倍变焦版及vivo X30 Pro共3款机型搭载,搭载机型数不如预期,不过2020年2月Samsung Galaxy S20 Ultra上也搭载潜望式镜头,可达成4倍光学变焦、10倍混合光学变焦、100倍数位变焦,也让潜望式镜头不再只是陆系品牌手机厂商专属。

 

目前潜望式镜头仅为定焦镜头,无法自由调整倍率

 

虽然自2019~2020年3月为止,已有5支智能型手机搭载潜望式镜头,并达到至少4倍以上的光学变焦能力,但这些已量产的智能型手机所搭载之潜望式为定焦镜头,即变焦倍率是固定的,主要系这种潜望式镜头的镜片摆放位置已经固定,并未搭载马达,无法借由改变镜片位置达成不同的变焦倍率。

  

 

▲OPPO Reno 10倍变焦版,source:OPPO

 

以OPPO Reno 10倍变焦版为例,10倍的混合光学变焦是依靠潜望式镜头、主镜头与超广角镜头3颗合作达成,成像并非潜望式镜头单独实现,因此照片会出现画素损失。

 

vivo APEX 2020则打造新型潜望式镜头,强调能达到5~7.5倍的连续光学变焦,并非定焦镜头,中间焦段不用再透过数位裁切方式达成。

 

 ▲vivo APEX 2020,source:vivo

 

APEX 2020系透过4个镜片组,前后两个镜片组固定,由中间的两组镜片改变位置达成不同变焦焦段。不过,一旦使用变焦镜头,由于改变倍率需移动镜片组,将大幅增加拍照等待时间,使消费者使用不便。

 

最近也有声音说2022年至少有一款iPhone机型将配备潜望式镜头。据了解,iPhone当前最大可达到2倍光学变焦和10倍数字变焦。光学变焦可保持图像放大时的拍摄质量,而数码变焦会造成一些模糊。

 

在行业仍以3x、5x光学变焦为主流的今天,华为率先发布10x光学变焦可以说是再次引领手机摄影。

 

手机作为体积小且集成度高的科技产品,想要留出支持10x光学变焦的光路设计可以说是非常困难的事情。

 

华为P40 Pro+是如何实现的呢?

 

官方解释是通过多反射潜望式超长焦结构,通过5次反射延长光路,光程比上一代潜望式长焦提升178%。这也是华为独创的新技术,并已申请专利。

 

一骑绝尘!华为P40 Pro+支持10倍光学变焦:手机摄影大突破

 

看似简单的文字总结背后却是不简单的技术。通过结构示意图能看出光路的轨迹变化,相比上一代可谓复杂很多。

 

多次折射实现延长光路,另一个要克服的难点就是多次折射后光路畸变的问题,这对模组内反射镜组装平面的精度控制提出极高要求。

 

难度有多高?其实最大的难度在于没有历史技术案例可供借鉴,对开拓者来说一切都需要自己摸索。

 

从华为相机团队了解到,经过多套方案的不断测试与优化,最终将光路折射的精度控制在约30纳米。

 

比喻成用户更可感知的数据,大约就是人类头发丝直径的两千分之一。可想而知这样的技术难度,尤其是还要考虑到量产的问题。

 

10x光学变焦的难度还远不止解决光路这一个问题,更长的光路让镜头“看”的更远,但能否拍的清楚还有一项关键要素就是对焦。

 

目前手机中的长焦镜头对焦普遍比主摄略慢,尤其是拍运动物体很容易失焦,华为P40 Pro+是如何解决这一问题呢?答案是滑槽式AF长寿命马达。

 

一骑绝尘!华为P40 Pro+支持10倍光学变焦:手机摄影大突破

 

为了不干扰复杂的光路设计,长焦镜头的马达只能设计在反射镜的后面。

 

和光路设计时遇到的问题相似,在没有任何借鉴方案的情况下经过多番验证,最终工程师选用的是滑槽式承载方式,搭配极强的磁力与精密杠杆结构,精巧地平衡了前端的反射镜负载。

 

同时采用优异的润滑材料,使马达能够高稳定、高精度地移动反射镜,实现自动对焦功能。

 

据悉这套马达系统经过数百万次的测试和极端环境的考验,拥有足够长的使用寿命。华为也为这套模组独特的对焦马达申请了专利。

 

一骑绝尘!华为P40 Pro+支持10倍光学变焦:手机摄影大突破

 

华为并未公布这套10x光学变焦的解决方案的研发成本,但一定是不低的。

 

不过巨额投入的结果就是给手机摄影推到全新的高度。尽管10x光学变焦刚刚亮相,但已经预定2020年手机摄影上的最大突破,这种突破就好比当年超级夜景的出现,会再次推动整个行业手机摄影的快速发展。



源自:深圳市铭顺信电子有限公司

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