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輕薄的手機是如何實現(xiàn)10倍光學(xué)變焦的,其中有什

時間:2020-12-01 15:13來源:網(wǎng)絡(luò)整理 瀏覽:
最近的華米OV在宣傳新手機時都頻頻提到相機的一個重磅功能是可實現(xiàn)多倍光學(xué)變焦,并且誰的光學(xué)變焦倍數(shù)越多,儼然就越高端。那為什么沒有手機直接上

最近的華米OV在宣傳新手機時都頻頻提到相機的一個重磅功能是可實現(xiàn)多倍光學(xué)變焦,并且誰的光學(xué)變焦倍數(shù)越多,儼然就越高端。

那為什么沒有手機直接上100倍的光學(xué)變焦,將手機變身望遠鏡呢?

輕薄的手機是如何實現(xiàn)10倍光學(xué)變焦的,其中有什么貓膩?

目前手機可達到光學(xué)變焦倍數(shù)最多的就是據(jù)說下月即將發(fā)布的華為P40系列手機,而現(xiàn)在手機最多只達到5倍光學(xué)變焦。

無論是小米10系列宣傳的50倍變焦還是華為P30PRO的50倍變焦實質(zhì)上都是指的數(shù)字變焦,但是數(shù)字變焦的畫質(zhì)是有損的,而光學(xué)變焦就是通過光學(xué)鏡頭調(diào)整焦距,這是無損畫質(zhì)的。

在討論為什么手機不做大倍數(shù)的光學(xué)變焦之前,先簡單了解下光學(xué)變焦的原理:

光學(xué)變焦是通過鏡頭、物體和焦點三方的位置發(fā)生變化而產(chǎn)生的。

這個原理其實在初中的物理課本中講過,簡單來說就是成像面(人實際看到的畫面)通過某鏡頭組與遠處的景物成水平方向時,在與景物距離保持不變的情況下,通過改變鏡頭組之間的焦距,人們看到的成像大小也會隨之改變。


輕薄的手機是如何實現(xiàn)10倍光學(xué)變焦的,其中有什么貓膩?

光學(xué)變焦的方式有很多,主要分為以下兩種:

1.外伸縮式:

這種結(jié)構(gòu)體積較大,且比較復(fù)雜,多用在相機上,如常見的單反、微單以及卡片機等。


輕薄的手機是如何實現(xiàn)10倍光學(xué)變焦的,其中有什么貓膩?

一般來說,鏡頭越長,也就意味著能夠改變的焦距行程越長,自然能實現(xiàn)的光學(xué)變焦倍數(shù)也越多。

但是顯然,這樣的結(jié)構(gòu)很難塞進手機中。

三星曾經(jīng)巧奪天工,將這樣的鏡頭塞進了手機中,三星Galaxy S4 Zoom,這部手機非常厚重,與傳統(tǒng)卡片機的外觀也非常相似。

這部手機的攝像頭有10倍光學(xué)變焦,焦距24-240mm,光圈范圍F3.1-F6.3,帶氙氣閃光燈,支持場景模式和白平衡調(diào)節(jié),而目前最先進的手機(已經(jīng)發(fā)布的)僅支持5倍光學(xué)變焦。

但是很遺憾,這部手機不怎么暢銷……

2.內(nèi)伸縮式

有外自然就有內(nèi),相較于外伸縮式,內(nèi)伸縮把整體伸縮的結(jié)構(gòu)更改為單個鏡片在模組內(nèi)的運動伸縮,這樣的伸縮結(jié)構(gòu)顯然有利于小型化,可以做到手機中使用。


輕薄的手機是如何實現(xiàn)10倍光學(xué)變焦的,其中有什么貓膩?

諾基亞N93

例如,諾基亞曾經(jīng)發(fā)布的N93就是經(jīng)典的內(nèi)伸縮式變焦鏡頭模組,并且內(nèi)伸縮還有一個大的優(yōu)勢是其光學(xué)變焦是在機身內(nèi)部完成,可以有效地避免灰塵被吸入鏡頭內(nèi),密封性更好。

諾基亞N93這樣的結(jié)構(gòu),雖然巧妙的將內(nèi)伸縮設(shè)計到了轉(zhuǎn)軸處,但是顯然手機寬度決定了光學(xué)變焦倍數(shù)的上限,有沒有能夠在不改變厚度的前提下,進一步提高光學(xué)變焦倍數(shù)呢?

當(dāng)然可以,這也是為什么如今手機如此輕薄的前提下,依舊可以實現(xiàn)多倍數(shù)光學(xué)變焦的主要原因:通過潛望式鏡頭組設(shè)計,可以將光路折疊,這樣可以在豎向上進行焦距的改變。


輕薄的手機是如何實現(xiàn)10倍光學(xué)變焦的,其中有什么貓膩?

潛望式鏡頭的設(shè)計思路是將鏡頭變焦時所需要的伸縮空間由與機身垂直轉(zhuǎn)為與機身平行, 從而達到縮減機身厚度的目的,也就是光路折疊。

潛望式鏡頭設(shè)計其實在卡片機中應(yīng)用很廣泛,佳能、索尼等都出過類似的卡片機。當(dāng)然從成像質(zhì)量上看,顯然外伸縮式鏡頭更好,畢竟空間不受限,可使用面積更大的CCD。

輕薄的手機是如何實現(xiàn)10倍光學(xué)變焦的,其中有什么貓膩?

潛望式鏡頭的剖面圖

潛望式鏡頭設(shè)計應(yīng)用到手機中的好處顯而易見,只要手機機身足夠長,能夠?qū)崿F(xiàn)的光學(xué)變焦倍數(shù)自然也越多。


輕薄的手機是如何實現(xiàn)10倍光學(xué)變焦的,其中有什么貓膩?

圖片來源見水印

相對應(yīng),缺點也比較明顯:

1.由于光路經(jīng)過折疊,其光線的攝入量顯然會有所衰減,因此同樣尺寸的傳感器下,潛望式鏡頭在暗光下成像質(zhì)量會更差。

2.光路經(jīng)過折疊到豎向,因此感光元件只能安裝到豎向上,也就是說感光元件的尺寸不能超過手機的厚度,成像質(zhì)量上有上限。

3.光學(xué)變焦倍數(shù)越多,需要占據(jù)的手機豎向空間也越多,顯然會犧牲手機空間,比如無法安裝更大尺寸的電池,傳感器、散熱片等等。

尤其是采用外掛基帶的驍龍865芯片,其基帶也需要占據(jù)一定空間,在手機三圍尺寸保持不變的前提下,十分考驗工業(yè)設(shè)計能力。

此外,也可以通過多個不同焦距的攝像頭來實現(xiàn)某種意義上的光學(xué)變焦,但是由于成像是經(jīng)過合成處理的,嚴(yán)格上其實不能稱之為光學(xué)變焦。

目前來看,在不突破原有手機尺寸,電池技術(shù)沒有得到巨大突破的前提下,手機鏡頭的光學(xué)變焦倍數(shù)是存在一個顯而易見的上限的。

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