潜望式镜头是真正的光学变焦吗（已成大势的潜望式变焦）
潜望式镜头是真正的光学变焦吗（已成大势的潜望式变焦）而由镜头和垂直于相机开孔的直角棱镜，可以节省整个镜头结构所占用的大量空间，试想如果镜头与智能手机上的其他相机放在同一平面上，那么配备潜望式变焦镜头的智能手机厚度会有多惊人。光线通过潜望式镜头的方形开口进入，以直角折射，然后穿过镜头到达感光元件。为了确保以5X 或10X 放大倍率拍摄的影像拥有高清晰度，潜望式长焦相机可支持自动对焦，使镜头向前或向后移动，使远方物体能精准聚焦在感光元件上。三星在以下影片中清楚地展示了这一点。此外，在5X 或更高的变焦状态下，即使是极为细微的抖动感也会跟着放大，为了尽可能降低对拍摄时的影响，潜望式镜头多半在棱镜中会加上OIS 或光学稳定功能，这表示棱镜可以沿多轴自由移动以回应重力变化，以适应各种意外的晃动。2017年的MWC上，OPPO更是首度展示了潜望式镜头结构，尽管早早发表却在这项技术上花了2年时间才得以商品化。2019年3月华为推出了P30 Pro，成为第
前言打从第一款配备有相机的手机推出以来，相机就立刻成为手机发展的重点核心之一，有些品牌更是将研发资源大力倾注在如何精进相机镜头、捕捉完美照片上面。近年来，手机厂商开始把研发精力放在改良手机镜头与为手机配备更多感光元件上面，而最显著的变化是品牌之间的竞争增加，如何以更低的成本为消费者提供更多镜头。
智能手机上的相机技术不断在创新，近期比较具话题且已经开始稳定发展的莫过于「潜望式变焦」，透过即时5X 或10X 光学放大倍率，使得望远放大效果更轻松快速。下面就为大家详细地讲讲潜望式变焦的用途、优缺点等各方面，让你对这款越来越多手机采用的新相机技术能够了解。
先从智能手机上的变焦发展历史讲起虽说苹果公司并不是第一个在手机上搭载相机的创新者，但由于苹果公司可被视为手机摄影领域的风向标，绝对称得上是使手机配备相机这件事情发扬光大的激励因素。在2016 年时，苹果公司推出了一款具备2X 光学变焦的长焦镜头，此外还具备了纵向景深的拍摄。不过智能手机厂商一直在寻求将远处的影像拉得更近，2013 年时，诺基亚推出了拥有4100 万画素镜头的Lumia 1020，虽说这款当时的旗舰机并不支持任何光学变焦型态，但却以裁切的方式做到模拟类比对焦，截至目前为止，还是有许多主打超高像素的智能手机（像是6400 万、10800万等）依然采用此策略。
与此同时，某些品牌也在试着以类似于相机的实际可伸缩镜头来做到变焦，举例来说，在2013 年推出的三星 Galaxy S4 Zoom 就配备了可伸缩的10X 光学变焦镜头和氙气闪光灯，随后还有Galaxy K Zoom 紧接而来。
2017年的MWC上，OPPO更是首度展示了潜望式镜头结构，尽管早早发表却在这项技术上花了2年时间才得以商品化。2019年3月华为推出了P30 Pro，成为第一款配备潜望式镜头的手机，并且可拍摄高达50X的放大倍率。几个月后，OPPO Reno 10倍变焦版推出，配备了类似的潜望式变焦相机，差不多同时间三星也开始量产潜望式镜头供其他手机制造商加入竞争。
什么是潜望式变焦镜头？根据教科书的定义，潜望镜是一种光学结构，让任何人在不被看到的状态下看清楚周围的障碍物，传统应用在像是反射镜或稜鏡上面，将光线以直角行进方向折射，让人们可以看到高于或低于原本实际视野，过去的数十年来潜望镜一直只被用于军事设备上。
应用在智能手机的相机时并没有太大的差异，与标准长焦镜头所提供的2X或3X光学变焦相比，潜望式镜头可以透过多镜头加上感光元件的配合将变焦倍数提升到5X或10X，潜望式结构的作用是能在不大幅提升手机厚度的情况下来配置镜头内的元件。如果想要了解相机模组中潜望镜的构造，你可以用X、Y、Z轴的3D排列方式来看。智能手机屏幕平面位于Y、Z位置，厚度可沿着X轴测量，传统的相机感光元件与镜头也位于Y、Z平面上，垂直于Z轴。但是，对于潜望式镜头的配置，感光元件和镜头皆位于X、Z平面上，以直角与Y轴相交。在相机感光元件的对面会有一个棱镜，用以改变垂直于感光元件的光线方向。使用直角棱镜也是为什么潜望式变焦镜头会有方形或矩形的开孔而不是传统圆形开孔的原因。
光线通过潜望式镜头的方形开口进入，以直角折射，然后穿过镜头到达感光元件。为了确保以5X 或10X 放大倍率拍摄的影像拥有高清晰度，潜望式长焦相机可支持自动对焦，使镜头向前或向后移动，使远方物体能精准聚焦在感光元件上。三星在以下影片中清楚地展示了这一点。此外，在5X 或更高的变焦状态下，即使是极为细微的抖动感也会跟着放大，为了尽可能降低对拍摄时的影响，潜望式镜头多半在棱镜中会加上OIS 或光学稳定功能，这表示棱镜可以沿多轴自由移动以回应重力变化，以适应各种意外的晃动。
而由镜头和垂直于相机开孔的直角棱镜，可以节省整个镜头结构所占用的大量空间，试想如果镜头与智能手机上的其他相机放在同一平面上，那么配备潜望式变焦镜头的智能手机厚度会有多惊人。
长焦镜头不管是有没有配备伸缩移动机制，都能允许光学变焦，相比之下潜望式镜头可视为长焦镜头的延伸。除却元件排列方向差异之外，想要辨识长焦镜头与潜望式变焦镜头最简单的方式就是从镜头开口来区分，前者是传统的标准圆形开孔，而后者是方形开孔。这两者目前都有一个共同点，那就是均不支持可变焦距，也许后来的厂商会有解决方案来进行改良。
潜望式变焦镜头的优缺点在整个智能手机的变焦功能方面，10年来有相当大的突破与发展。
潜望式变焦镜头上最突出的优点，除了焦距比较长之外，就是能够让你以非常顺畅且尽可能降低噪点的状态下在没有任何实际镜头动作的情况下捕捉远方物体或风景的照片。如果你热衷于拍摄小昆虫或爬行动物，你还可以利用潜望式变焦镜头，在不需靠被摄物太近的情况下进行微距拍摄。同时潜望式镜头的垂直式排列更能让制造商在不影响手机厚度的情况下配置安装感光元件和必要的镜头。
虽然潜望式变焦镜头比数位变焦能更有效地放大物体，但它们也有一些限制。潜望式变焦的最大挑战是，虽然它允许你自由在遥远的物体上进行光学放大或靠近一个微小的物体，但其焦距与缩放功能是有一个固定值的。镜头配置内的空间有限，可防止镜头阵列移动太多，而移动只能帮助自动对焦，却无法放大或缩小，因此，它无法让你像使用变焦镜头、 DSLR 或无反相机一样以实际和被摄物之间的距离改变来自由放大或缩小。
尽管有潜望式变焦配置，却也表示数码变焦仅在放大器上使用，而非潜望式变焦支持的放大数值。举例来说，如果智能手机支持5X光学变焦，在缩放到5X变焦之前，潜望式变焦镜头不会运作，而是继续利用主镜头或另外一颗变焦镜头来支持数码变焦的较小放大倍率。如果你想要以高于5X的焦距捕捉某物的影像，例如10X时，智能型手机会切换到潜望式变焦镜头，然后以数位方式缩放2倍，从而导致10X的复合变焦，也就是智能手机公司喜欢称之为「混合变焦」的光学与数码变焦组合。
潜望式镜头的另一个主要缺点，随着焦距的增加，视野跟着变窄，光圈也较一般的变焦镜头小。由于光圈更小，感光元件上的进光量会减少，从而对环境光的需求会提升。因此，与具有更大光圈的镜头相比，使用潜望式变焦镜头拍摄的影像很容易出现光线昏暗与曝光过度的现象。虽然潜望式变焦相当强大且有发展性，但它缺乏可藉由实际移动来补足的长焦镜头所支援的多功能性。
潜望式镜头的概念是数码变焦进步的过程，但还有非常大的进步空间来解决目前技术上的缺陷与限制。
作为首家展示潜望式变焦技术的OPPO，在2020年8月时透露了其正在开发的阶梯式潜望结构混合光学变焦技术，这个概念因具备可变焦距，将能允许进行可变光学变焦。在该概念中采用7组不等距排列的透镜，并将之分为3组，其中2组可进行自由变动，等效焦距在85mm – 135mm ，配合f/3.3与f/4.4光圈发挥镜头的光学能力。同时，大尺寸感光元件结合Fusion多焦段图像融合技术、多摄视场角对齐技术和超分算法等，最终达到85mm – 280mm的焦段覆盖。
近日，小米也正在进行伸缩式大光圈镜头的开发，可以连接到主相机，也可以单独用在长焦镜头上。这种机制的主要好处是，镜头将可拥有比潜望式变焦模组更大的光圈，从而允许更多的进光量，提供更好的影像品质。小米很可能会在2021年推出一款搭载这种可伸缩光圈镜头的智能手机。
甚至包括苹果公司也预计在2022 年将iPhone 上的相机配置转为潜望式变焦镜头，虽然还有2 年的时间，但一旦iPhone 上配备了潜望式镜头，能够将这项技术用力推向主流之路。
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