智能手机的望远镜!潜望式长焦镜头哪家强?

CFan 电脑爱好者 2020-10-15 08:55产品 标签:镜头 手机

前不久,CFan曾分享过三篇与手机拍照有关的科普文章:《为啥手机拍照不如单反?“定焦镜头”背黑锅!》、《读懂焦距 你就懂了手机镜头眼界大小的秘密》、《放眼天下!智能手机的长焦镜头如何分出高下?》,今天这篇文章,我们再来聊聊如何影响潜望式长焦镜头的技术和功能

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长焦镜头的结构

目前,长焦镜头的结构主要包括传统垂直结构以及潜望式结构,前者的CMOS传感器和PCB主板位于最下层,垂直往上则是数量不等的滤光镜片(越多越好)、对焦马达、镜头和保护装置等。

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和采用相同结构的主摄相比,长焦镜头为了实现更长的焦距,传感器尺寸通常都比较小,意味着它们的进光量偏小,不适合暗光环境。同时,焦距越长拍摄时的抖动问题就越明显,一颗合格的长焦镜头,通常还必须搭配OIS光学防抖功能。

正如前文所述,手机厚度是有限的,对垂直结构的长焦镜头来说,华为P40配备的80mm和小米10 Pro选用的94mm焦距的长焦镜头就是极限了。如果想让手机随时扮演“望眼镜”,就轮到潜望式结构的长焦镜头出马了。

潜望式长焦镜头的结构类似潜水艇身上的那种潜望镜,其最大特色就是将CMOS传感器呈90度侧置,并在横向方向上加装滤光片、镜头组、音圈马达等单元,最终通过最边缘的反射棱镜组“取景”。

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其外部特征是镜头孔为方形(参考前文中的图4和图14),而内部特征则是一块硕大的长方体。

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潜望式长焦镜头可以轻松实现100mm以上的焦距,而这一参数则受整套镜头模组的长度、镜片的间距、镜片的曲率等因素影响。比如三星Galaxy S20 Ultra身上的潜望式镜头焦距最短只有102mm,而OPPO Find 2 Pro却高达170mm。

捕获

需要注意的是,无论是传统垂直结构还是潜望式结构的长焦镜头,它们在进行光学变焦时的倍数都是“等效值”,比如125mm焦距的华为P40 Pro支持等效5X光学变焦,而170mm的OPPO Find X2 Pro也是等效5X光学变焦,它们之间的差异在于,在同一地点使用5X模式拍摄相同的内容,焦距更大的OPPO Find X2 Pro可以记录下更多画面内容。

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华为P40 Pro+的潜望式长焦镜头比较特殊,其他手机的潜望式镜头里面只有1组棱镜参与了1次反射,而这款手机的潜望式镜头里却塞进了3组棱镜,在取景拍照过程中出现了5次光路反射,从而让焦距得以翻番,获得了240mm的等效10X光学变焦,以及20X混合变焦以及100X数码变焦的能力。

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为了解决多路反射衍生的更容易抖动的问题,华为还为这颗潜望式镜头添加了双轴OIS防抖模块,能够实现实时的稳定效果,从而提高用户的拍摄成片率。

潜望式“变焦”镜头的回归

vivo在年初展示过APEX 2020概念手机,这款产品主打特殊“四群组镜片组合”结构的潜望式长焦镜头,内部的镜片群组可以随着相机APP界面放大和缩小进行相应的位移,可以在5X~7.5X的范围里进行连续的光学变焦,和早期华硕ZenFone Zoom的摄像头有着异曲同工之处。

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20 -1(拼一起)

未来,这种潜望式“变焦”镜头和华为P40 Pro+采用的10X潜望式“定焦”镜头会成为旗舰级手机可选的两种设计思路,但谁能走到最后就让我们拭目以待吧。

传感器的素质

细心的朋友可能发现了,长焦镜头的像素值普遍只有800万~1300万像素,而且它们的传感器尺寸不大,光圈也比较小,唯一的优势就是“拍得远”。另一方面,当前中高端手机的主摄传感器尺寸都超过了1/2.0英寸,像素值也是4800万像素起步,结合AI成像算法,进行2X或3X模式拍照时的成像有时比专业的长焦镜头还要好,特别是在光线不太好的环境下。

因此,提升长焦镜头的素质就成为了手机厂商接下来的重心所在。vivo X30 Pro和小米10 Pro的2X人像镜头就很有代表性。

vivo X30 Pro的人像镜头采用了三星ISOCELL Bright GD1传感器(3200万像素,1/2.8英寸),它和经典GM1传感器同源,支持ISOCELL Plus增强版像素隔离技术和Tetracell四像素合一技术,是一颗等效800万像素和1.6μm大像素的CMOS元件。

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小米10 Pro的人像镜头则是三星S5K2L7传感器(1200万像素,1/2.6英寸),拥有1.4μm大像素,支持2PD双核对焦技术并采用了对较大的F/2.0光圈。从参数来看,这两颗2X长焦镜头的素质都与索尼早期的高端IMX363传感器接近,相当于vivo和小米拿2年前的主摄用于长焦,多少有点“田忌赛马”的意思。

潜望式长焦镜头的境遇更尴尬,由于它需要侧着装进手机,对传感器尺寸的要求无疑会更加苛刻。此外,反射棱镜的存在也会影响光线的射入量,光路反射时还存在一定的衰减,在暗光下的表现更加堪忧。

好消息是,华为P40 Pro和三星Galaxy S20 Ultra分别提供了行之有效的解决思路。其中,华为P40 Pro(包括Pro+)在宣传潜望式长焦镜头时主打“超感光”概念,它将传感器的拜耳滤镜从传统的RGGB改为了全新的RYYB结构,将2个绿色像素(G)用黄色像素(Y)替代,可以让进光量提升高达40%,从而弥补了潜望式结构感光性能偏弱的缺陷。

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Galaxy S20 Ultra属于“暴力流”,它将被很多厂商用于主摄的、拥有1/2.0英寸“大底”的传感器(理论上应该是ISOCELL Bright GM1,但网上查不到相关资料)塞进了潜望式长焦镜头模块内,由于这颗传感器支持Tetracell四像素合一技术,有着等效1.6μm大像素,在光线较暗时也能获得良好的光学变焦成像效果。

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随着小米10青春版将潜望式长焦镜头带入到2000元价位,让我们看到了这种可以大展眼界硬件单元普及的契机。要知道,在此之前只有3500元起步的高端手机才有这种待遇。可以预见,未来5X光学变焦将成为兵家必争之地,而当潜望式长焦镜头趋于普及时,还会进一步鞭策厂商对其内部结构、传感器品质进行优化升级拉开与竞品间的差距。也许用不了多久,1xxx元价位的主流手机也能过一把“望远镜”的瘾。

没有长焦镜头怎么办

更现实的问题是,我们现在正用的手机别说潜望式了,连普通的长焦镜头都没有,拍照时放大2X以后画面就一塌糊涂。难道为了清晰记录远处风景,我们就必须更换新机了吗?

答案自然是否定的,大家可以在淘宝、京东或拼多多等电商平台搜素“手机长焦镜头”,就会发现一大波类似望远镜的外设。它们通常是由方便固定在手机上的支架、用于弥补光学防抖功能缺失而稳定拍摄的三脚架,以及自带变焦轮、调焦轮、遮光罩和防尘罩的镜头组成的“套装”。这种外设间的差异在于最大焦距(放大倍数)、镜片质量、镜头做工、固定方式等,一般来说焦距越大价格越贵。

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对绝大多数普通用户而言,选择100元~200元之间,支持20X~30X变焦的产品就足够了,毕竟它也只能提供娱乐级的变焦拍摄功能。如果你追求专业效果,不如投资数码相机,比如支持35X光学变焦的索尼DSC-H300也才千元出头的价格。

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