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無突起的光學變焦 潛望式手機攝像頭應用與分析

文章出處:admin 人氣:-發表時間:2018-08-15
  我們日常的拍攝場景和取景需求,在絕大多數的情況下只需要使用短焦距的大廣角相機就足夠了。但是面對較遠的拍攝物或者想做一些特別的構圖,就需要用到變焦讓相機拍攝到自己需要的畫面。由于市場用戶取向要求手機盡可能地輕薄,所以目前絕大部分主流的智能手機都只是使用數碼變焦來滿足這個需求。

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  不過在如今手機攝像頭像素和硬件的規格設計都基本趨于穩定發展的情況下,又有不少廠商開始繼續探究手機攝像頭變焦的新形式了。畢竟普通的數碼變焦是依靠不斷擴大截取像素來實現的,這就意味著數碼變焦倍數越大,像素損失就越大,畫質就越差。為了解決在輕薄的手機上實現變焦的難題,國內外手機廠商可沒少為此折騰過。

  常見的變焦解決方案,無非就是通過超大像素的感光元件來實現所謂的“無損變焦”。例如早幾年前的諾基亞Lumia1020和華為的新旗艦Mate9系列和P10系列,這些手機都是通過大像素切割的形式來實現所謂的“無損變焦”,事實上也只是用到了數碼變焦的原理并通過超采樣技術優化處理照片,與真正的光學變焦完全不搭邊。

  而一些跑偏的手機廠商也曾嘗試過強硬把光學變焦攝像頭塞到手機上,比較經典的有三星的GalaxyS4Zoom、KZomm。雖然實現了實打實的10倍光學變焦,不過整體手機厚度上就比較難讓人接受,也失去了手機該有的便攜特性。

  iPhone7Plus上所謂的2倍光學變焦,其實也是通過直接切換另一個長焦距攝像頭來實現的,只能說是一個不錯的嘗試,然而并不是一個真正的光學變焦。

  事實上除了以上這些強行實現變焦的方式之外,還有另一個不錯的光學變焦解決方案是可以考慮的,這就是潛望式光學變焦。

  先了解一下什么是潛望式結構,這個潛望式光學變焦也俗稱內變焦,它是一種可以在機器內部通過鏡片模組的浮動調節焦距,無需攝像頭突出就能夠實現光學變焦。而且因為鏡片模組全部都在機器內部,所以密封性能也會更好。這個技術并不是什么新型技術,很早以前就在便攜數碼相機上出現了。

  這種結構的光學變焦攝像頭對畫質的成像影響不大,而且可以讓機器做得更輕薄小巧。也沒有突出于機身長長的攝像頭筒,避免了拍攝時容易因為小意外而導致整個攝像頭被破壞。而且因為密封性好,很多使用潛望式攝像頭的相機都可以做成三防相機。

  在手機領域上,最早在2004年夏普也曾出過一款潛望式手機——V602SH,擁有2倍光學變焦,搭載130萬像素的CCD感光元件。

  就算換到智能機時代來說,第一款使用潛望式攝像頭的則是華碩在2015年底推出的ZenFoneZoom,采用日本HOYA的10片式攝像頭模組,1300萬像素主攝像頭帶光學防抖,可以實現3倍光學變焦。

  這個HOYA潛望式攝像頭模組是在2014年才研發成功,想要把它放置到手機內部也是極不容易,因為光學元件和整體結構還是需要一定的內部空間,對于現在以輕薄為設計主流的智能手機而言,這是一個極大的問題?,F在主流的手機攝像頭模組只需要空出一小塊地方就能塞下攝像頭,但是長條形的整個潛望式攝像頭模組就不是那么回事了,所以華碩推出的ZenFoneZoom也得在背后突出一個大大的空間來放置這個攝像頭模組。

  OPPO手機今天在MWC2017大會上也正式公布了自己的5倍無損變焦潛望式鏡頭,接下來要加入這項技術,相信手機厚度也較難把控。雖然OPPO官方宣稱已經把潛望式攝像頭模組5.7mm,但這邊不意味著手機厚度就是5.7mm,真機肯定要厚不少。

  在這里再多說一下OPPO的那個潛望式5倍無損變焦技術,從官方公布的圖片來看,相比起華碩ZenFoneZoom那個潛望式攝像頭的結構有所優化,只使用了一面棱鏡折射。但是從這些內部構造圖上看不到光學變焦的結構零件,查證后基本可以確定OPPO的這個所謂5倍無損變焦只是一個固定的焦距,并沒有真正的光學變焦功能,中間的2X、3X、4X變焦都是依靠數碼變焦,只是到了5X變焦的時候就直接切換到長焦攝像頭,這就與iPhone7Plus的偽2倍光學變焦的概念一樣。

 ?。ㄗ鬄镺PPO5倍無損變焦結構圖,右為華碩ZenFoneZoom3倍光學變焦結構圖)

  雖然使用真正的潛望式攝像頭就必須要在手機的機身厚度上作取舍,但總算是實現了不需要攝像頭突出就能夠進行光學變焦的需求。而這種解決方案的成像效果,也要優于大像素裁剪數碼變焦和通過切換不同焦距攝像頭強行變焦的方案。

  那么是不是說這種潛望式光學變焦攝像頭就完全沒有缺點呢?當然不是,因為這種棱鏡折射和可利用空間過于狹窄的特殊結構,就導致了難以使用更大的感光元件和光圈,也沒辦法實現更高倍數的光學變焦,變焦速度也會比較慢,而且耗電需求也會更高。因此高端的數碼相機也沒有采用這種潛望式攝像頭的設計,也因為結構空間和成本所限,沒有成為主流的光學變焦方案。

  所以華碩ZenFoneZoom推出的潛望式攝像頭,也因為這個原因沒辦法為相機加入大光圈,最終只能使用F/2.7-F/4.8的光圈,這個光圈對于現在動輒F/2.0以上的大光圈來說肯定是吃虧的。白天光線充足的環境下當然問題不大,但是拍攝夜景、特別是使用光學變焦拍攝夜景就會顯得非常吃力,就算這個潛望式攝像頭已經加入了光學防抖,也補救不了多少成片率。

  而OPPO在這次MWC大會上也完全沒有提及過這個潛望式攝像頭的像素和光圈,相信也是因為這個結構問題沒辦法加入更大的光圈而選擇性地忽略掉這個信息。

  就目前的技術而言,潛望式攝像頭還是難以克服結構空間要求高和沒辦法適應大光圈鏡頭的問題,就算勉強使用到手機上也會容易因為成本和外形設計的問題而沒辦法成為爆款產品。

  當然了,真正的潛望式攝像頭概念還是很好的,應用前景也不錯,只是因為如今的制作工藝技術問題而處于一個瓶頸狀態。說不定以后有更新的光學工藝出現,就能夠讓這項技術更容易地普及開來,到了那個時候,手機就真的可以取代卡片機了。

  
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