智慧型手機的望遠鏡!潛望式長焦鏡頭哪家強?

前不久，CFan曾分享過三篇與手機拍照有關的科普文章：《為啥手機拍照不如單反？「定焦鏡頭」背黑鍋！》、《讀懂焦距 你就懂了手機鏡頭眼界大小的秘密》、《放眼天下！智慧型手機的長焦鏡頭如何分出高下？》，今天這篇文章，我們再來聊聊如何影響潛望式長焦鏡頭的技術和功能。

長焦鏡頭的結構

目前，長焦鏡頭的結構主要包括傳統垂直結構以及潛望式結構，前者的CMOS傳感器和PCB主板位於最下層，垂直往上則是數量不等的濾光鏡片（越多越好）、對焦馬達、鏡頭和保護裝置等。

和採用相同結構的主攝相比，長焦鏡頭為了實現更長的焦距，傳感器尺寸通常都比較小，意味著它們的進光量偏小，不適合暗光環境。同時，焦距越長拍攝時的抖動問題就越明顯，一顆合格的長焦鏡頭，通常還必須搭配OIS光學防抖功能。

正如前文所述，手機厚度是有限的，對垂直結構的長焦鏡頭來說，華為P40配備的80mm和小米10 Pro選用的94mm焦距的長焦鏡頭就是極限了。如果想讓手機隨時扮演「望眼鏡」，就輪到潛望式結構的長焦鏡頭出馬了。

潛望式長焦鏡頭的結構類似潛水艇身上的那種潛望鏡，其最大特色就是將CMOS傳感器呈90度側置，並在橫向方向上加裝濾光片、鏡頭組、音圈馬達等單元，最終通過最邊緣的反射稜鏡組「取景」。

其外部特徵是鏡頭孔為方形（參考前文中的圖4和圖14），而內部特徵則是一塊碩大的長方體。

潛望式長焦鏡頭可以輕鬆實現100mm以上的焦距，而這一參數則受整套鏡頭模組的長度、鏡片的間距、鏡片的曲率等因素影響。比如三星Galaxy S20 Ultra身上的潛望式鏡頭焦距最短只有102mm，而OPPO Find 2 Pro卻高達170mm。

需要注意的是，無論是傳統垂直結構還是潛望式結構的長焦鏡頭，它們在進行光學變焦時的倍數都是「等效值」，比如125mm焦距的華為P40 Pro支持等效5X光學變焦，而170mm的OPPO Find X2 Pro也是等效5X光學變焦，它們之間的差異在於，在同一地點使用5X模式拍攝相同的內容，焦距更大的OPPO Find X2 Pro可以記錄下更多畫面內容。

華為P40 Pro+的潛望式長焦鏡頭比較特殊，其他手機的潛望式鏡頭裡面只有1組稜鏡參與了1次反射，而這款手機的潛望式鏡頭裡卻塞進了3組稜鏡，在取景拍照過程中出現了5次光路反射，從而讓焦距得以翻番，獲得了240mm的等效10X光學變焦，以及20X混合變焦以及100X數碼變焦的能力。

為了解決多路反射衍生的更容易抖動的問題，華為還為這顆潛望式鏡頭添加了雙軸OIS防抖模塊，能夠實現實時的穩定效果，從而提高用戶的拍攝成片率。

潛望式「變焦」鏡頭的回歸

vivo在年初展示過APEX 2020概念手機，這款產品主打特殊「四群組鏡片組合」結構的潛望式長焦鏡頭，內部的鏡片群組可以隨著相機APP界面放大和縮小進行相應的位移，可以在5X~7.5X的範圍裡進行連續的光學變焦，和早期華碩ZenFone Zoom的攝像頭有著異曲同工之處。

未來，這種潛望式「變焦」鏡頭和華為P40 Pro+採用的10X潛望式「定焦」鏡頭會成為旗艦級手機可選的兩種設計思路，但誰能走到最後就讓我們拭目以待吧。

傳感器的素質

細心的朋友可能發現了，長焦鏡頭的像素值普遍只有800萬~1300萬像素，而且它們的傳感器尺寸不大，光圈也比較小，唯一的優勢就是「拍得遠」。另一方面，當前中高端手機的主攝傳感器尺寸都超過了1/2.0英寸，像素值也是4800萬像素起步，結合AI成像算法，進行2X或3X模式拍照時的成像有時比專業的長焦鏡頭還要好，特別是在光線不太好的環境下。

因此，提升長焦鏡頭的素質就成為了手機廠商接下來的重心所在。vivo X30 Pro和小米10 Pro的2X人像鏡頭就很有代表性。

vivo X30 Pro的人像鏡頭採用了三星ISOCELL Bright GD1傳感器（3200萬像素，1/2.8英寸），它和經典GM1傳感器同源，支持ISOCELL Plus增強版像素隔離技術和Tetracell四像素合一技術，是一顆等效800萬像素和1.6μm大像素的CMOS元件。

小米10 Pro的人像鏡頭則是三星S5K2L7傳感器（1200萬像素，1/2.6英寸），擁有1.4μm大像素，支持2PD雙核對焦技術並採用了對較大的F/2.0光圈。從參數來看，這兩顆2X長焦鏡頭的素質都與索尼早期的高端IMX363傳感器接近，相當於vivo和小米拿2年前的主攝用於長焦，多少有點「田忌賽馬」的意思。

潛望式長焦鏡頭的境遇更尷尬，由於它需要側著裝進手機，對傳感器尺寸的要求無疑會更加苛刻。此外，反射稜鏡的存在也會影響光線的射入量，光路反射時還存在一定的衰減，在暗光下的表現更加堪憂。

好消息是，華為P40 Pro和三星Galaxy S20 Ultra分別提供了行之有效的解決思路。其中，華為P40 Pro（包括Pro+）在宣傳潛望式長焦鏡頭時主打「超感光」概念，它將傳感器的拜耳濾鏡從傳統的RGGB改為了全新的RYYB結構，將2個綠色像素（G）用黃色像素（Y）替代，可以讓進光量提升高達40%，從而彌補了潛望式結構感光性能偏弱的缺陷。

Galaxy S20 Ultra屬於「暴力流」，它將被很多廠商用於主攝的、擁有1/2.0英寸「大底」的傳感器（理論上應該是ISOCELL Bright GM1，但網上查不到相關資料）塞進了潛望式長焦鏡頭模塊內，由於這顆傳感器支持Tetracell四像素合一技術，有著等效1.6μm大像素，在光線較暗時也能獲得良好的光學變焦成像效果。

隨著小米10青春版將潛望式長焦鏡頭帶入到2000元價位，讓我們看到了這種可以大展眼界硬體單元普及的契機。要知道，在此之前只有3500元起步的高端手機才有這種待遇。可以預見，未來5X光學變焦將成為兵家必爭之地，而當潛望式長焦鏡頭趨於普及時，還會進一步鞭策廠商對其內部結構、傳感器品質進行優化升級拉開與競品間的差距。也許用不了多久，1xxx元價位的主流手機也能過一把「望遠鏡」的癮。

沒有長焦鏡頭怎麼辦

更現實的問題是，我們現在正用的手機別說潛望式了，連普通的長焦鏡頭都沒有，拍照時放大2X以後畫面就一塌糊塗。難道為了清晰記錄遠處風景，我們就必須更換新機了嗎？

答案自然是否定的，大家可以在淘寶、京東或拼多多等電商平臺搜素「手機長焦鏡頭」，就會發現一大波類似望遠鏡的外設。它們通常是由方便固定在手機上的支架、用於彌補光學防抖功能缺失而穩定拍攝的三腳架，以及自帶變焦輪、調焦輪、遮光罩和防塵罩的鏡頭組成的「套裝」。這種外設間的差異在於最大焦距（放大倍數）、鏡片質量、鏡頭做工、固定方式等，一般來說焦距越大價格越貴。

對絕大多數普通用戶而言，選擇100元~200元之間，支持20X~30X變焦的產品就足夠了，畢竟它也只能提供娛樂級的變焦拍攝功能。如果你追求專業效果，不如投資數位相機，比如支持35X光學變焦的索尼DSC-H300也才千元出頭的價格。