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06-18
在iPhone 12系列推出之前，人们对它的期待之一就是它能够长焦拍摄方面取得显着进步。
我们经常看到类似下图这样的效果图。
四个摄像头之一应该是超长焦镜头。
▲ iPhone 12 Pro 渲染图。
图片来自：Phone Arena 不过，苹果坚持自己的想法，将第四摄像头的位置让给了LiDAR激光雷达。
唯一让长焦爱好者松一口气的是，iPhone 12 Pro Max的长焦镜头从52mm改为65mm，这意味着可以拍摄更远，压缩感更强。
▲ iPhone 12 Pro 系列在安卓手机经常提供 5 倍和 10 倍光学变焦的今天，iPhone 只支持最高 2.5 倍光学变焦（从主广角开始），这似乎有点落后于“趋势”。
所以iPhone 12系列发布后，网上或明或暗的吐槽声不少，嘲讽苹果没有超长焦镜头。
▲ 图片来自：DXOMARK 中文微博 不过，近日，DigiTimes 援引韩国行业官员的话称，苹果正在寻找潜望式摄像头技术和专利，以增强 iPhone 的光学变焦功能，并正在与相关公司洽谈合作，引发业界热议关注。
潜望式镜头的过去与现在 苹果正在寻找的超长焦解决方案是“潜望式镜头”。
这个词你应该很熟悉。
这种镜头几乎是近两年安卓旗舰手机的标配。
那么潜望式镜头的原理是什么呢？有什么优点？在了解这种镜头之前，我们先把目光拉回到当年。
当时，俄罗斯人建造了世界上第一艘配备潜望镜的潜艇“希尔德拉”号。
二十年后，法国妇女玛丽·大卫设计了一个由两个反射镜组成的原始潜望镜。
▲矗立在潜艇上方的那根又高又细的管子就是潜望镜。
图片来自：Pixabay 这种形式的潜望镜依靠两个反射镜来折叠光路。
由此，士兵们可以利用伸出海面的潜望镜来观察潜艇内的敌情。
▲ 潜望镜原理。
图片来自：维基百科 了解了潜望镜后，我们再回忆一下“老巫师”在拍摄鸟类和其他野生动物时常用的“枪炮”。
▲ 莲花——“老师傅”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，焦距为毫米、毫米，甚至毫米。
焦距越长，可以拍摄的距离越远。
但你也可以发现，这种镜头一般都很长。
这是因为如果想要拍摄更远的距离，镜头的光心需要设计得尽可能远离传感器，以获得更小的折射角度。
随着视角变小，拍摄到的图像变得更窄、距离更远。
▲ 前后移动的是光心。
如果不懂，可以举起手，用拇指和食指捏成一个圆孔。
然后来回移动一只眼睛的视线方向，你会发现当你靠近眼睛时，你会看到更多的图片；当你远离眼睛时，你看到的图像就会减少。
因此，焦距越长，镜头内部需要的空间就越大，以使光学中心和传感器保持足够远的距离。
▲ 佳能超长焦镜头的镜头组之间的距离非常大。
图片来自：wikiwand 但这种设计思想只适用于相机。
对于手机来说，如果用这种设计思路来制作超长焦镜头，可能会看到镜头凸起极其严重的手机。
那么有没有什么好办法可以将超长焦镜头装入轻薄手机中呢？上面提到的潜望镜就是一个很好的解决方案。
借助反射镜或棱镜，原本笔直的光路突然弯曲，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。
具有5倍光学变焦功能的手机基本上都会在潜望式镜头内部放置两个反射镜或一个棱镜。
如果增加反射镜的数量，则可以以更高的倍率折射光路，最高可实现10倍的光学变焦。
例如，支持10倍光学变焦的华为P40 Pro+，其潜望式镜头内有多个反射镜。
光路进入镜头后折叠五次。
官网宣称，原有光路长度延长至1.78倍，实现毫米级超长焦拍摄的目标。
潜望式镜头的优势是显而易见的。
光路折射率高，可在相同体积内实现更长焦距的拍摄效果。
这就是苹果正在寻求的解决方案。
郭明池表示，韩国最好的镜头供应商Semco和中国最好的镜头供应商舜宇光学将分别于下半年和明年进入苹果的镜头供应链。
这或许意味着我们可以尽快在明年的新iPhone上体验5倍光学变焦（从主摄广角焦距算）。
手机厂商的“长焦战争” 在功能手机时代，我们已经看到了手机追逐摄像头的趋势。
2016年，夏普推出了VSH手机，这是第一款支持2倍光学变焦的手机。
不过外观看起来像手持DV，意思是“买相机送手机”。
▲ 夏普 VSH。
图片来自：ERING。
此后，诺基亚、索爱、三星等品牌纷纷推出支持多种变焦的手机。
这些手机有一个共同点，那就是镜头模组都巨大。
隐藏着品牌标志，看背面，很难相信它是一部手机，而不是消费级相机。
▲三星Galaxy S4 Zoom 直到2010年，华硕推出了Zenfone Zoom Eagle Eye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到手机内部，从而大大减少了镜头模组的厚度。
该手机也成为当时最薄的光学变焦手机。
Zenfone Zoom 手机背面只有一个镜头。
华硕的想法是在镜头模组中放置马达和螺柱，以调整光学中心与传感器之间的距离，从而实现1倍到3倍的光学变焦。
光学变焦比数码变焦具有显着的优势。
数码变焦通过像素裁剪实现更小区域的拍摄，但图像质量明显下降。
所以在华硕开启潜望式镜头风潮之后，很多安卓厂商也迅速跟进。
但华硕的方案显然不是最优方案。
毕竟华硕这么努力，机身厚度还是11.9mm。
这也导致了我们后来看到的多摄像头手机。
将光学变焦工作分配给不同的镜头，固定潜望式镜头的结构，做成定焦镜头，比如固定到等效毫米等。
年初，华为和OPPO推出了P30 Pro和Reno 10x变焦版本。
前者配备了毫米潜望式镜头，可实现5倍光学变焦；后者支持相当于毫米变焦的潜望式镜头，可实现6倍光学变焦。
▲ P30 Pro潜望式镜头标志着这两款机型的发布，也意味着手机厂商之间的“长焦大战”正式打响。
我们看到越来越多的安卓旗舰配备了潜望式镜头。
华为P40 Pro+等机型甚至实现了10倍光学变焦，等效焦距超过毫米。
超长焦镜头也成为手机厂商的重要卖点。
无论是发布会还是官网介绍，都会为其预留一定的位置。
▲小米10至尊版官网详情页 但潜望式镜头并不是“长焦大战”中的万全之举。
随着相关技术的日趋成熟和成本的逐渐下降，潜望式镜头不再是旗舰手机的专属，未来中低端机型预计将逐渐配备潜望式镜头。
为了保持竞争力，vivo和小米在长焦上玩起了“新花样”。
比如vivo发布的概念产品APEX，就拥有可前后移动的潜望式镜头模组，实现80mm-mm连续光学变焦。
▲APEX变焦信号听起来是不是有点耳熟？我们上面提到的华硕Zenfone Zoom手机正是这个想法。
只不过vivo成功地将手机的厚度控制在了8.8mm。
小米更是“复古”。
据称正在研发一款可伸缩镜头模组，可以实现“超大光圈，进光量增加20%，清晰度提高20%”。
▲ 小米的伸缩镜头方案理论上会提升长焦端的光学效果，但形式上可以说有点“文艺复兴”。
另外，它的防水防尘效果、体积重量控制都值得怀疑。
“长焦大战”有何意义？纵观现在的手机市场，似乎没有潜望式镜头，都不好意思称之为旗舰机。
就目前的技术而言，潜望式镜头确实是手机长焦拍摄的最佳解决方案。
不过我们也可以发现，潜望式镜头的手机镜头模组基本上都非常突出，向你暗示：“我凸，但我也强”。
▲ 摄像模组凸出的手机是否应该牺牲背部设计的协调性和美观性来换取更好的拍照性能？这个问题不在我们讨论的范围之内。
我们需要讨论的是手机厂商所追求的高倍光学变焦的意义。
目前常见的潜望式镜头一般都具有5倍光学变焦或10倍光学变焦，相当于毫米或毫米左右。
更长的焦距意味着可以拍摄更远的距离，而10倍变焦已经可以捕捉到肉眼难以看到的细节。
▲ 小米10至尊版官方样张，但这只是理论上的。
实际使用中，由于手机尺寸的限制，镜头模组无法占据太大的空间，因此感光元件的面积非常有限。
这使得很难达到理想的图像质量，尤其是在暗光环境下，潜望式镜头基本无法开启。
以华为Mate40 Pro上的潜望式镜头为例，当我在复杂、稍暗的光线下使用它，或者当拍摄对象轮廓不清晰时，很难激活光学变焦。
手机会在主摄像头的数码变焦和潜望式镜头的光学变焦之间反复跳转。
▲ 在弱光环境下，Mate40 的潜望式镜头不容易激活。
这也不例外。
手机上的潜望式镜头对光线的要求非常严格。
即使能在暗光环境下使用，画面拖影也会很明显。
原因很简单。
潜望式镜头中的棱镜会影响入射光量。
光线经过三棱镜折射后，强度会发生一定程度的衰减。
因此，潜望式镜头对传感器尺寸的要求比普通镜头更高。
光路折射的次数越多，光强就越弱。
因此，手机上10倍光学变焦镜头的光学品质普遍低于5倍光学变焦镜头。
还有一个常见的问题。
广角端不易察觉的抖动会随着焦距的增加而倍增。
这对于镜头的防抖性能来说是一个很大的考验。
目前的5倍光学变焦潜望式镜头已经可以通过OIS技术实现良好的防抖效果。
不过，10倍光学变焦潜望式镜头的防抖性能仍然有很大的提升空间。
▲ 使用华为 P40 Pro 潜望式镜头拍摄（5 倍光学变焦） 目前，潜望式镜头很难平衡“拍好照片”和“拍好照片”的问题。
尤其是变焦倍数越高，这种矛盾就越明显。
我体验过的小米10至尊版和华为P40 Pro+的10倍（等效）光学变焦很少使用。
周围的朋友也表示，“我想不出还有什么需要这么高倍变焦的”。
就我个人而言，我宁愿去掉这颗镜头，换取同尺寸更大的电池和更好的散热。
或者把材料成本投入到更好的电机上，以获得更好的基础体验。
▲小米 10 至尊版内部，潜望式镜头占用空间很大，这并不是说潜望式镜头不应该出现在手机上，只是我觉得没有必要牺牲太多的内部空间来安装焦距mm以上的镜头。
不常用的5倍左右的光学变焦可能比10倍更实用，而且在体积和易用性上更加平衡。
▲使用vivo X50 Pro+潜望式镜头拍摄（5倍光学变焦） 5倍光学变焦，相当于毫米焦距的镜头，能够带来2倍光学变焦镜头无法比拟的透视感，让用户轻松拍摄出简洁、聚焦主题的图像，令人期待。
配备潜望式镜头，也将能够在这个焦段进行对焦。
▲ 使用华为 Mate40 Pro 潜望式镜头拍摄（5 倍光学变焦） 当手机厂商不再专注于“10 倍光学变焦”和“3 倍混合变焦”时，他们专注于改进 2 倍长焦镜头和 5 倍潜望变焦。
当望远镜镜头的成像质量得到提高时，我想这场“长焦战争”将会重回正轨。
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