編輯記者｜
林軒｜
2020年上半年，眾望矚目的安卓兩大重量級旗艦三星Galaxy S20 Ultra 和華為P40 Pro+，
紛紛把影像升級作為重頭戲，帶來了最大100倍變焦技術，刷新手機拍攝變焦倍數的記錄，
堪稱「超級望遠鏡」，甚至有網友聲稱「不僅拍月亮，還拍到了空間站」
100倍變焦的背後，是潛望式長焦鏡頭的運用，得以解決鏡頭模組和輕薄機身的衝突。
那麼潛望式長焦鏡頭是什麼？實現的原理是怎樣？
1. 長焦鏡頭的原理
在了解「潛望式長焦鏡頭」之前，我們先要明白「長焦鏡頭」，
回憶一下小孔成像模型：近距離物體，短焦距的鏡頭成像；遠距離物體，長焦距的鏡頭成像。
運用在手機上面，「焦距」指的是「鏡頭光心」到「感光面」之間的距離。
焦距越長，越能拍攝距離較遠的物體，同時，拍攝的物體視角範圍就越小。
將遠處的物體放大呈現，意味著能夠顯示出更多的細節。
這就是光學變焦的由來，焦距越長，變焦倍數就越高。
2. 如何調整焦距
有兩個方法可以調整焦距：一是改變透鏡的厚度，然而這個方法在手機上並不可行，透鏡的厚度無法隨時改變。
二是利用凹透鏡分散光線的原理，在兩片凸透鏡中間加入一片凹透鏡，就能進行焦距調整。
當然，我們說的只是一個簡單的原理，實際的手機鏡片模組要複雜很多。
需要注意的是，單個鏡片的焦距依然是固定的，可變焦距是整個鏡片模組焦距的改變。
這就是光學變焦的原理，通過移動鏡片改變焦距來實現拍攝物體的放大與縮小。
3. 潛望式結構
長焦鏡頭的焦距長，天然地需要更長的物理空間，所以長焦鏡頭比一般鏡頭更長。
然而，手機的機身厚度是很有限的。
傳統的鏡頭模組，已經讓手機背面的鏡頭部分凸起了，曾經廣受非議。
因此，潛望式結構開始運用到手機上，通過增加一個三稜鏡的方法，將光的線路旋轉90度後，即將Y軸上的光線轉變為X軸，再通過鏡片模組進入到CMOS上。
這樣鏡頭模組就可以橫向放置機身裡面，避免了原來的豎直擺放與超薄機身的衝突。
但是，這個方法也帶來了新的問題
三稜鏡在反射光線的時候，光線強度會出現較大程度地衰減，所以在暗光條件下會出現曝光不足。
而且，CMOS的擺放方式也與之前不同，由橫向擺放轉變為豎直擺放，因此，CMOS的高度就受到了機身厚度的限制。
也就意味著，無法放入大尺寸的傳感器，限制了成像素質的進一步提高。
除此之外，較大面積的潛望式鏡頭模組，也佔用了一定的機身空間，需要在續航散熱等方面有所犧牲來配合。
還給防抖帶來新的挑戰等等
4. 依然是定焦鏡頭
很多人誤以為：潛望式長焦鏡頭是通過改變鏡片的位置來實現最高100倍變焦。
但是，通過拆解多個潛望式長焦鏡頭模組，我們卻發現，這些鏡頭模組裡面並沒有可以移動的鏡片。
這就是說，潛望式長焦鏡頭依然是定焦鏡頭，其焦距無法改變。
之所以沒有採用光學變焦的設計，關鍵是真正的光學變焦非常佔用空間。
在2015年發布的這款華碩Zenfone Zoom上，我們可以看到，這麼大的鏡頭模組，最大只能實現3倍光學變焦。
而現在能夠實現5倍甚至10倍的光學變焦，並不是因為光學設計有了突破性的發展，而是放棄了連續變焦的能力和相應結構。
5. 100倍變焦是如何實現的
華為P40 Pro+上的「潛望式長焦鏡頭」支持「10倍光學變焦」，已經是目前為止所有手機中最高的，但依然無法實現「100倍變焦」，這時候就需要「數碼變焦」了。
數碼變焦，是指將每一個像素麵積增大，如同我們用手拉動放大照片一樣，並不能呈現更多的細節。
不過，現在各個手機廠商都會運用算法來提升解析力，其原理就是通過對已有像素周邊的色彩進行判斷後，插入經過算法加入的像素。
這也是手機廠商經常宣傳的「AI影像」的應用之一
潛望式長焦鏡頭的實質，是通過光學變焦和數字變焦的搭配使用，來實現50倍，60倍甚至100倍的變焦效果。
這確實有益於提升手機相機的可玩性，也是提升手機拍攝水平的有效方向。
同時，搭載「潛望式長焦鏡頭」的手機，價格普遍不菲，手機超長焦拍攝，對於絕大多數人，並非剛性的高頻需求。
我們還應認識到：通過這種方式實現的高倍數變焦，成像效果遠遠無法媲美相同焦距的單反鏡頭。
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