iPhone 要上潛望式鏡頭了，但我敢説當前的「長焦之戰」方向錯了
iPhone 12 系列還未面世之前，人們對它的期待之一，便是長焦拍攝能有明顯進步。我們常常能看到類似下圖的渲染圖，四顆攝像頭裏有一顆應該是超長焦鏡頭。
▲ iPhone 12 Pro 渲染圖. 圖片來自： Phone Arena
不過蘋果還是堅持了自己的想法，將第四顆攝像頭的位置，讓給了 LiDAR 激光雷達。讓長焦愛好者唯一欣慰的是，iPhone 12 Pro Max 的長焦鏡頭，由 52mm 改為 65mm，這意味着可以拍得更遠，透視感更強。
▲ iPhone 12 Pro 系列
在 Android 手機動輒 5 倍、10 倍光學變焦的今天，iPhone 最高僅支持 2.5 倍（從主攝廣角算起）的光學變焦，似乎有些跟不上「潮流」了。
於是 iPhone 12 系列發佈後，網上有不少吐槽的聲音，或明或暗地挖苦蘋果在超長焦鏡頭上的缺位。
▲ 圖片來自：DXOMARK 中文微博
然而近日，DigiTimes 援引韓國業界相關人士的透露稱，蘋果為強化 iPhone 光學變焦功能，正在着手找尋潛望式相機技術和專利等，並與相關企業進行合作商討，引發業界關注。
潛望式鏡頭的前世今生
蘋果正在尋找的超長焦解決方案，便是「潛望式鏡頭」。
這個詞你應該不會陌生。近兩年的 Android 旗艦手機，幾乎標配了這種鏡頭。那麼潛望式鏡頭的原理是什麼？有什麼優點呢？
在瞭解這種鏡頭前，我們先把視線拉回 1834 年。彼時，俄國人建造了世界上第一艘裝有潛望鏡的潛艇「希爾德拉」號。20 年後，法國人瑪麗·戴維設計了一個由兩塊反光鏡組成的原始潛望鏡。
▲豎立在潛艇上方高而細的管子便是潛望鏡. 圖片來自：Pixabay
這種形態的潛望鏡，依託兩個反光鏡，使得光路產生摺疊。由此士兵可以在潛艇裏，使用伸出海面的潛望鏡，來觀察敵情。
▲ 潛望鏡原理. 圖片來自：wikipedia
瞭解潛望鏡後，我們再來回想一下「老法師」們在拍鳥和其他野生動物時，常用的「長槍大炮」。
▲ 荷花——「老法師」們最後的尊嚴. 圖片來自：sybiji
這類鏡頭被稱為長焦或超長焦鏡頭，焦段可達 200mm、400mm、甚至 800mm 以上。焦段越長，就可以拍得越遠。但你也可以發現，這種鏡頭一般都非常長。
這是因為若要拍得更遠，鏡頭在設計時需要讓光學中心儘可能遠離感光元件，來獲得更小的折射角度，視角變小了，拍攝到的畫面就越窄、越遠。
▲ 前後移動的便是光學中心.
不理解的話，可以舉起手，將大拇指與食指捏住，形成一個圓孔。接着在一隻眼睛的視線方向前後移動，你會發現靠近眼睛時，看到的畫面多；遠離眼睛時，看到的畫面少。
所以焦段越長，鏡頭內部就需要越大的空間，讓光學中心和感光元件保持夠遠的距離。
▲ 佳能超長焦鏡頭的鏡組間距很大. 圖片來自：wikiwand
但這種設計思路只適用於相機。對於手機來説，要是用這種設計思路來做超長焦鏡頭，你可能會看到一部鏡頭凸起極為嚴重的手機。
那麼有什麼好辦法，將超長焦鏡頭塞進薄薄的手機裏呢？上文提到的潛望鏡，便是一個絕妙的解決方案。
藉助反光鏡或稜鏡，將原本直直的光路，硬生生地掰彎，在可控的厚度內實現更高效的折射，這就是潛望式鏡頭的原理。
像擁有 5 倍光學變焦的手機，基本都是在潛望式鏡頭內，放置兩塊反光鏡或一塊稜鏡。如果將反光鏡的個數增加，可以讓光路實現更高倍數的折射，便能實現高達 10 倍的光學變焦了。
比如支持 10 倍光學變焦的華為 P40 Pro+，其潛望式鏡頭內部就有多塊反光鏡，光路進入鏡頭後被摺疊了 5 次，官網稱將原本的光路長度，延展至 1.78 倍，實現了等效 240mm 的超長焦拍攝。
潛望式鏡頭的優點顯而易見，光路折射率高，可在同等體積下，實現更長焦的拍攝效果。這就是蘋果在追尋的解決方案。
郭明錤稱，韓國最佳鏡頭供應商 Semco 和中國最佳鏡頭供應商舜宇光學將分別在 2020 下半年和 2021 年進入蘋果鏡頭供應鏈。這或許意味着，我們最快可以在明年的新款 iPhone 上體驗到 5 倍光學變焦（從主攝廣角焦段算起）。
手機廠商的「長焦之戰」
在功能機時代，我們就已經看到手機追逐相機的趨勢。
2004 年，夏普推出 V602SH 手機，這是首款支持 2 倍光學變焦的手機。不過外形看上去，像是一個手持 DV，頗有「買相機，送手機」的意思。
▲ 夏普 V602SH. 圖片來自：ERING
而後，諾基亞、索愛、三星等品牌，均推出過支持多倍變焦的手機。這些手機有一個共性，就是鏡頭模組巨大。遮掉品牌 logo 看背面，很難相信它是一台手機而非消費級相機。
▲ 三星 Galaxy S4 Zoom
直到 2015 年，華碩推出 Zenfone Zoom 鷹眼手機，它與日本知名光學元件公司 HOYA 合作，採用了潛望式鏡頭方案，通過稜鏡將光路折射至手機內部，如此一來大大減少了鏡頭模組的厚度。該手機也成為彼時最薄的光學變焦手機。
Zenfone Zoom 手機後置只有一顆鏡頭。華碩的思路是在鏡頭模組內，放置馬達和螺柱，調整光學中心和傳感器之間的距離，以此實現 1 倍到 3 倍的光學變焦。
光學變焦比數碼變焦有着顯著的優勢，數碼變焦是通過像素裁切實現更小區域的拍攝，畫質下降非常明顯。所以華碩開啓潛望式鏡頭風潮後，許多 Android 廠商快速跟進上來。但華碩這種方案顯然不是最優解，畢竟華碩都這麼努力了，機身厚度依舊來到了 11.9mm。
這也就使得有了後來我們看到的多攝手機。將光學變焦的工作分配給不同的鏡頭，將潛望式鏡頭的結構固定下來，做成定焦鏡頭，比如固定為等效 125mm 等。
2019 年初，華為和 OPPO 先後推出了 P30 Pro 和 Reno 10 倍變焦版。前者搭載了 125mm 潛望式鏡頭，可以實現 5 倍光學變焦；後者則搭載了 160mm 潛望式鏡頭，支持 6 倍光學變焦。
▲ P30 Pro 潛望式鏡頭示意
這兩款機型的發佈，也意味着手機廠商們的「長焦之戰」正式拉開。我們看到越來越多的 Android 旗艦配備了潛望式鏡頭，華為 P40 Pro+等機型，甚至已經實現了 10 倍光學變焦，等效焦段超過 200mm。
而超長焦鏡頭，也成為手機廠商們的重要賣點。無論是發佈會還是官網介紹，都會為其留出一定的位置。
▲ 小米 10 至尊版官網詳情頁
但潛望式鏡頭並非「長焦之戰」的必殺技。隨着相關技術越來越成熟，以及成本的逐漸下探，潛望式鏡頭不再是旗艦機的專屬，未來中低端機型有望逐步搭載潛望式鏡頭。
為了保持競爭力，vivo 和小米又在長焦上玩出了「新花樣」。比如 vivo 發佈的概念產品 APEX 2020，其潛望式鏡頭模組內的鏡片可以前後移動，以實現 80mm-120mm 連續光學變焦。
▲APEX 2020 變焦示意
聽起來是不是有些似曾相識？我們上文提到的華碩 Zenfone Zoom 鷹眼手機，思路正是這樣。只是 vivo 成功將手機厚度控制在了 8.8mm。
小米就更「復古」了。據稱其正在研究一種可伸縮的鏡頭模組，可以實現「超大光圈，進光量提升 300%；清晰度提升 20%」。
▲ 小米伸縮式鏡頭方案
這一方案理論上會改善長焦端的光學效果，但形態上可以説有些「文藝復興」。另外其防水防塵效果、體積與重量的控制等方面，均讓人存疑。
「長焦之戰」的意義在哪？
縱觀當前的手機市場，似乎沒有潛望式鏡頭，都不好意思説自己是旗艦機。
以當前的技術而言，潛望式鏡頭的確是手機長焦拍攝的最佳解決方案。不過我們也可以發現，擁有潛望式鏡頭的手機，鏡頭模組基本都非常突出，暗示你：「我凸了，但也強了」。
▲ 激凸的攝像模組
手機是否應該犧牲背部設計的協調與美觀，來換取更好的攝影性能？這個問題不在我們的討論範圍內。我們需要探討的是，手機廠商們追求的高倍數光學變焦有多大意義。
目前常見的潛望式鏡頭，一般是 5 倍光學變焦或者是 10 倍光學變焦，等效為 125mm 或 240mm 左右。更長的焦段意味着可以拍得更遠，10 倍變焦已經可以拍到肉眼不易看到的細節。
▲ 小米 10 至尊版官方樣張
但這只是理論上。實際使用中，受限於手機的體積，鏡頭模組不可能佔據太大的空間，因此感光元件的面積十分有限。這就導致成像質量上難以達到理想的高度，尤其是暗光環境下，潛望式鏡頭基本處於無法開啓的狀態。
以華為 Mate40 Pro 上的潛望式鏡頭為例，我在光線複雜、略暗，或者被攝主體輪廓不清晰時使用，便難以激活光學變焦。手機會在主攝數碼變焦和潛望式鏡頭光學變焦之間反覆跳躍。
▲ 弱光環境下，Mate40 潛望式鏡頭不易激活
這不是個例。手機上的潛望式鏡頭對光線的要求非常嚴格，即便暗光環境下可以使用，那麼拍出的畫面塗抹感也是比較明顯的。
原因很簡單，潛望式鏡頭內的稜鏡，會影響光線的射入量。光線強度在被稜鏡折射後，會出現一定衰減。因此，潛望式鏡頭比普通鏡頭對傳感器尺寸的要求更高。而光路折射的次數越多，光線強度就越弱。所以手機上 10 倍光學變焦的鏡頭，光學素質普遍低於 5 倍光學變焦鏡頭。
另外還有一個常見的問題，在廣角端不易被察覺的抖動，會隨着焦段的增加而成倍放大。這就非常考驗鏡頭的防抖性能。目前 5 倍光學變焦的潛望式鏡頭，通過 OIS 技術已經能做到不錯的防抖效果。但 10 倍光學變焦的潛望式鏡頭，防抖性能依然有很大的進步空間。
▲ 使用華為 P40 Pro 潛望式鏡頭拍攝（5 倍光學變焦）
目前來看，在「拍的好」和「拍的到」的問題上，潛望式鏡頭還很難兼顧。尤其是變焦倍數越高，這一矛盾越明顯。
我曾體驗過的小米 10 至尊版和華為 P40 Pro+，其搭載的 10 倍（等效）光學變焦，基本極少會用到，我身邊的朋友也表示「想不到有什麼需要用到如此高倍變焦的場景」。
就我個人看來，我寧願希望將這一鏡頭去掉，換取同體積下更大的電池，以及更好的散熱。或者將物料成本用於更好的馬達，以得到更好的基礎體驗。
▲ 小米 10 至尊版內部，潛望式鏡頭佔據了很大空間
這並不是説潛望式鏡頭不應該出現在手機上。我只是認為沒有必要犧牲太多的內部空間，安裝一個不常用的 200mm 以上焦段的鏡頭。5 倍左右的光學變焦，可能比 10 倍來得更實用，在體積與易用性上更為均衡。
▲使用 vivo X50 Pro+ 潛望式鏡頭拍攝（5 倍光學變焦）
5 倍光學變焦，換算下來約等於 125mm 焦段的鏡頭。它可以帶來 2 倍光學變焦鏡頭無法比擬的透視感，讓用户輕鬆地拍出簡潔、主題突出的畫面。期待 iPhone 搭載潛望式鏡頭時，也能夠關注這一焦段。
▲ 使用華為 Mate40 Pro 潛望式鏡頭拍攝（5 倍光學變焦）
當手機廠商不再舞墨於「10 倍光學變焦」、「120 倍混合變焦」，而是專心提升 2 倍長焦鏡頭、5 倍潛望式鏡頭的成像質量時，我想這場「長焦之戰」才會回到正確的軌道上。
資料來源：愛範兒（ifanr）