iphone用潜望式长焦：iPhone要上潜望式镜头了
iphone用潜望式长焦：iPhone要上潜望式镜头了苹果正在寻找的超长焦解决方案，便是「潜望式镜头」。然而近日，DigiTimes 援引韩国业界相关人士的透露称，苹果为强化 iPhone 光学变焦功能，正在着手找寻潜望式相机技术和专利等，并与相关企业进行合作商讨，引发业界关注。在 Android 手机动辄 5 倍、10 倍光学变焦的今天，iPhone 最高仅支持 2.5 倍（从主摄广角算起）的光学变焦，似乎有些跟不上「潮流」了。于是 iPhone 12 系列发布后，网上有不少吐槽的声音，或明或暗地挖苦苹果在超长焦镜头上的缺位。▲ 图片来自：DXOMARK 中文微博
iPhone 12 系列还未面世之前，人们对它的期待之一，便是长焦拍摄能有明显进步。我们常常能看到类似下图的渲染图，四颗摄像头里有一颗应该是超长焦镜头。
▲ iPhone 12 Pro 渲染图。图片来自： Phone Arena
不过苹果还是坚持了自己的想法，将第四颗摄像头的位置，让给了 LiDAR 激光雷达。让长焦爱好者唯一欣慰的是，iPhone 12 Pro Max 的长焦镜头，由 52mm 改为 65mm，这意味着可以拍得更远，透视感更强。
▲ iPhone 12 Pro 系列
在 Android 手机动辄 5 倍、10 倍光学变焦的今天，iPhone 最高仅支持 2.5 倍（从主摄广角算起）的光学变焦，似乎有些跟不上「潮流」了。
于是 iPhone 12 系列发布后，网上有不少吐槽的声音，或明或暗地挖苦苹果在超长焦镜头上的缺位。
▲ 图片来自：DXOMARK 中文微博
然而近日，DigiTimes 援引韩国业界相关人士的透露称，苹果为强化 iPhone 光学变焦功能，正在着手找寻潜望式相机技术和专利等，并与相关企业进行合作商讨，引发业界关注。
潜望式镜头的前世今生苹果正在寻找的超长焦解决方案，便是「潜望式镜头」。
这个词你应该不会陌生。近两年的 Android 旗舰手机，几乎标配了这种镜头。那么潜望式镜头的原理是什么？有什么优点呢？
在了解这种镜头前，我们先把视线拉回 1834 年。彼时，俄国人建造了世界上第一艘装有潜望镜的潜艇「希尔德拉」号。20 年后，法国人玛丽・戴维设计了一个由两块反光镜组成的原始潜望镜。
▲竖立在潜艇上方高而细的管子便是潜望镜。图片来自：Pixabay
这种形态的潜望镜，依托两个反光镜，使得光路产生折叠。由此士兵可以在潜艇里，使用伸出海面的潜望镜，来观察敌情。
▲ 潜望镜原理。图片来自：wikipedia
了解潜望镜后，我们再来回想一下「老法师」们在拍鸟和其他野生动物时，常用的「长枪大炮」。
▲ 荷花 ——「老法师」们最后的尊严。图片来自：sybiji
这类镜头被称为长焦或超长焦镜头，焦段可达 200mm、400mm、甚至 800mm 以上。焦段越长，就可以拍得越远。但你也可以发现，这种镜头一般都非常长。
这是因为若要拍得更远，镜头在设计时需要让光学中心尽可能远离感光元件，来获得更小的折射角度，视角变小了，拍摄到的画面就越窄、越远。
▲ 前后移动的便是光学中心.
不理解的话，可以举起手，将大拇指与食指捏住，形成一个圆孔。接着在一只眼睛的视线方向前后移动，你会发现靠近眼睛时，看到的画面多；远离眼睛时，看到的画面少。
所以焦段越长，镜头内部就需要越大的空间，让光学中心和感光元件保持够远的距离。
▲ 佳能超长焦镜头的镜组间距很大。图片来自：wikiwand
但这种设计思路只适用于相机。对于手机来说，要是用这种设计思路来做超长焦镜头，你可能会看到一部镜头凸起极为严重的手机。
那么有什么好办法，将超长焦镜头塞进薄薄的手机里呢？上文提到的潜望镜，便是一个绝妙的解决方案。
借助反光镜或棱镜，将原本直直的光路，硬生生地掰弯，在可控的厚度内实现更高效的折射，这就是潜望式镜头的原理。
像拥有 5 倍光学变焦的手机，基本都是在潜望式镜头内，放置两块反光镜或一块棱镜。如果将反光镜的个数增加，可以让光路实现更高倍数的折射，便能实现高达 10 倍的光学变焦了。
比如支持 10 倍光学变焦的华为 P40 Pro ，其潜望式镜头内部就有多块反光镜，光路进入镜头后被折叠了 5 次，官网称将原本的光路长度，延展至 1.78 倍，实现了等效 240mm 的超长焦拍摄。
潜望式镜头的优点显而易见，光路折射率高，可在同等体积下，实现更长焦的拍摄效果。这就是苹果在追寻的解决方案。
郭明錤称，韩国最佳镜头供应商 Semco 和中国最佳镜头供应商舜宇光学将分别在 2020 下半年和 2021 年进入苹果镜头供应链。这或许意味着，我们最快可以在明年的新款 iPhone 上体验到 5 倍光学变焦（从主摄广角焦段算起）。
手机厂商的「长焦之战」在功能机时代，我们就已经看到手机追逐相机的趋势。
2004 年，夏普推出 V602SH 手机，这是首款支持 2 倍光学变焦的手机。不过外形看上去，像是一个手持 DV，颇有「买相机，送手机」的意思。
▲ 夏普 V602SH. 图片来自：ERING
而后，诺基亚、索爱、三星等品牌，均推出过支持多倍变焦的手机。这些手机有一个共性，就是镜头模组巨大。遮掉品牌 logo 看背面，很难相信它是一台手机而非消费级相机。
▲ 三星 Galaxy S4 Zoom
直到 2015 年，华硕推出 Zenfone Zoom 鹰眼手机，它与日本知名光学元件公司 HOYA 合作，采用了潜望式镜头方案，通过棱镜将光路折射至手机内部，如此一来大大减少了镜头模组的厚度。该手机也成为彼时最薄的光学变焦手机。
Zenfone Zoom 手机后置只有一颗镜头。华硕的思路是在镜头模组内，放置马达和螺柱，调整光学中心和传感器之间的距离，以此实现 1 倍到 3 倍的光学变焦。
光学变焦比数码变焦有着显著的优势，数码变焦是通过像素裁切实现更小区域的拍摄，画质下降非常明显。所以华硕开启潜望式镜头风潮后，许多 Android 厂商快速跟进上来。但华硕这种方案显然不是最优解，毕竟华硕都这么努力了，机身厚度依旧来到了 11.9mm。
这也就使得有了后来我们看到的多摄手机。将光学变焦的工作分配给不同的镜头，将潜望式镜头的结构固定下来，做成定焦镜头，比如固定为等效 125mm 等。
2019 年初，华为和 OPPO 先后推出了 P30 Pro 和 Reno 10 倍变焦版。前者搭载了 125mm 潜望式镜头，可以实现 5 倍光学变焦；后者则搭载了 160mm 潜望式镜头，支持 6 倍光学变焦。
▲ P30 Pro 潜望式镜头示意
这两款机型的发布，也意味着手机厂商们的「长焦之战」正式拉开。我们看到越来越多的 Android 旗舰配备了潜望式镜头，华为 P40 Pro 等机型，甚至已经实现了 10 倍光学变焦，等效焦段超过 200mm。
而超长焦镜头，也成为手机厂商们的重要卖点。无论是发布会还是官网介绍，都会为其留出一定的位置。
▲ 小米 10 至尊版官网详情页
但潜望式镜头并非「长焦之战」的必杀技。随着相关技术越来越成熟，以及成本的逐渐下探，潜望式镜头不再是旗舰机的专属，未来中低端机型有望逐步搭载潜望式镜头。
为了保持竞争力，vivo 和小米又在长焦上玩出了「新花样」。比如 vivo 发布的概念产品 APEX 2020，其潜望式镜头模组内的镜片可以前后移动，以实现 80mm-120mm 连续光学变焦。
▲APEX 2020 变焦示意
听起来是不是有些似曾相识？我们上文提到的华硕 Zenfone Zoom 鹰眼手机，思路正是这样。只是 vivo 成功将手机厚度控制在了 8.8mm。
小米就更「复古」了。据称其正在研究一种可伸缩的镜头模组，可以实现「超大光圈，进光量提升 300%；清晰度提升 20%」。
▲ 小米伸缩式镜头方案
这一方案理论上会改善长焦端的光学效果，但形态上可以说有些「文艺复兴」。另外其防水防尘效果、体积与重量的控制等方面，均让人存疑。
「长焦之战」的意义在哪？纵观当前的手机市场，似乎没有潜望式镜头，都不好意思说自己是旗舰机。
以当前的技术而言，潜望式镜头的确是手机长焦拍摄的最佳解决方案。不过我们也可以发现，拥有潜望式镜头的手机，镜头模组基本都非常突出，暗示你：「我凸了，但也强了」。
▲ 激凸的摄像模组
手机是否应该牺牲背部设计的协调与美观，来换取更好的摄影性能？这个问题不在我们的讨论范围内。我们需要探讨的是，手机厂商们追求的高倍数光学变焦有多大意义。
目前常见的潜望式镜头，一般是 5 倍光学变焦或者是 10 倍光学变焦，等效为 125mm 或 240mm 左右。更长的焦段意味着可以拍得更远，10 倍变焦已经可以拍到肉眼不易看到的细节。
▲ 小米 10 至尊版官方样张
但这只是理论上。实际使用中，受限于手机的体积，镜头模组不可能占据太大的空间，因此感光元件的面积十分有限。这就导致成像质量上难以达到理想的高度，尤其是暗光环境下，潜望式镜头基本处于无法开启的状态。
以华为 Mate40 Pro 上的潜望式镜头为例，我在光线复杂、略暗，或者被摄主体轮廓不清晰时使用，便难以激活光学变焦。手机会在主摄数码变焦和潜望式镜头光学变焦之间反复跳跃。
▲ 弱光环境下，Mate40 潜望式镜头不易激活
这不是个例。手机上的潜望式镜头对光线的要求非常严格，即便暗光环境下可以使用，那么拍出的画面涂抹感也是比较明显的。
原因很简单，潜望式镜头内的棱镜，会影响光线的射入量。光线强度在被棱镜折射后，会出现一定衰减。因此，潜望式镜头比普通镜头对传感器尺寸的要求更高。而光路折射的次数越多，光线强度就越弱。所以手机上 10 倍光学变焦的镜头，光学素质普遍低于 5 倍光学变焦镜头。
另外还有一个常见的问题，在广角端不易被察觉的抖动，会随着焦段的增加而成倍放大。这就非常考验镜头的防抖性能。目前 5 倍光学变焦的潜望式镜头，通过 OIS 技术已经能做到不错的防抖效果。但 10 倍光学变焦的潜望式镜头，防抖性能依然有很大的进步空间。
▲ 使用华为 P40 Pro 潜望式镜头拍摄（5 倍光学变焦）
目前来看，在「拍的好」和「拍的到」的问题上，潜望式镜头还很难兼顾。尤其是变焦倍数越高，这一矛盾越明显。
我曾体验过的小米 10 至尊版和华为 P40 Pro ，其搭载的 10 倍（等效）光学变焦，基本极少会用到，我身边的朋友也表示「想不到有什么需要用到如此高倍变焦的场景」。
就我个人看来，我宁愿希望将这一镜头去掉，换取同体积下更大的电池，以及更好的散热。或者将物料成本用于更好的马达，以得到更好的基础体验。
▲ 小米 10 至尊版内部，潜望式镜头占据了很大空间
这并不是说潜望式镜头不应该出现在手机上。我只是认为没有必要牺牲太多的内部空间，安装一个不常用的 200mm 以上焦段的镜头。5 倍左右的光学变焦，可能比 10 倍来得更实用，在体积与易用性上更为均衡。
▲使用 vivo X50 Pro 潜望式镜头拍摄（5 倍光学变焦）
5 倍光学变焦，换算下来约等于 125mm 焦段的镜头。它可以带来 2 倍光学变焦镜头无法比拟的透视感，让用户轻松地拍出简洁、主题突出的画面。期待 iPhone 搭载潜望式镜头时，也能够关注这一焦段。
▲ 使用华为 Mate40 Pro 潜望式镜头拍摄（5 倍光学变焦）
当手机厂商不再舞墨于「10 倍光学变焦」、「120 倍混合变焦」，而是专心提升 2 倍长焦镜头、5 倍潜望式镜头的成像质量时，我想这场「长焦之战」才会回到正确的轨道上。
