打從第一款配備有相機的手機推出以來，相機就立刻成為手機發展的重點核心之一，有些品牌更是将研發資源大力傾注在如何精進相機鏡頭、捕捉完美照片上面。近年來，手機廠商開始把研發精力放在改良手機鏡頭與為手機配備更多感光元件上面，而最顯著的變化是品牌之間的競争增加，如何以更低的成本為消費者提供更多鏡頭。

智能手機上的相機技術不斷在創新，近期比較具話題且已經開始穩定發展的莫過于「潛望式變焦」，透過即時5X 或10X 光學放大倍率，使得望遠放大效果更輕松快速。下面就為大家詳細地講講潛望式變焦的用途、優缺點等各方面，讓你對這款越來越多手機采用的新相機技術能夠了解。

雖說蘋果公司并不是第一個在手機上搭載相機的創新者，但由于蘋果公司可被視為手機攝影領域的風向标，絕對稱得上是使手機配備相機這件事情發揚光大的激勵因素。在2016 年時，蘋果公司推出了一款具備2X 光學變焦的長焦鏡頭，此外還具備了縱向景深的拍攝。不過智能手機廠商一直在尋求将遠處的影像拉得更近，2013 年時，諾基亞推出了擁有4100 萬畫素鏡頭的Lumia 1020，雖說這款當時的旗艦機并不支持任何光學變焦型态，但卻以裁切的方式做到模拟類比對焦，截至目前為止，還是有許多主打超高像素的智能手機（像是6400 萬、10800萬等）依然采用此策略。

與此同時，某些品牌也在試着以類似于相機的實際可伸縮鏡頭來做到變焦，舉例來說，在2013 年推出的三星 Galaxy S4 Zoom 就配備了可伸縮的10X 光學變焦鏡頭和氙氣閃光燈，随後還有Galaxy K Zoom 緊接而來。

2017年的MWC上，OPPO更是首度展示了潛望式鏡頭結構，盡管早早發表卻在這項技術上花了2年時間才得以商品化。2019年3月華為推出了P30 Pro，成為第一款配備潛望式鏡頭的手機，并且可拍攝高達50X的放大倍率。幾個月後，OPPO Reno 10倍變焦版推出，配備了類似的潛望式變焦相機，差不多同時間三星也開始量産潛望式鏡頭供其他手機制造商加入競争。

根據教科書的定義，潛望鏡是一種光學結構，讓任何人在不被看到的狀态下看清楚周圍的障礙物，傳統應用在像是反射鏡或稜鏡上面，将光線以直角行進方向折射，讓人們可以看到高于或低于原本實際視野，過去的數十年來潛望鏡一直隻被用于軍事設備上。

應用在智能手機的相機時并沒有太大的差異，與标準長焦鏡頭所提供的2X或3X光學變焦相比，潛望式鏡頭可以透過多鏡頭加上感光元件的配合将變焦倍數提升到5X或10X，潛望式結構的作用是能在不大幅提升手機厚度的情況下來配置鏡頭内的元件。如果想要了解相機模組中潛望鏡的構造，你可以用X、Y、Z軸的3D排列方式來看。智能手機屏幕平面位于Y、Z位置，厚度可沿着X軸測量，傳統的相機感光元件與鏡頭也位于Y、Z平面上，垂直于Z軸。但是，對于潛望式鏡頭的配置，感光元件和鏡頭皆位于X、Z平面上，以直角與Y軸相交。在相機感光元件的對面會有一個棱鏡，用以改變垂直于感光元件的光線方向。使用直角棱鏡也是為什麼潛望式變焦鏡頭會有方形或矩形的開孔而不是傳統圓形開孔的原因。

光線通過潛望式鏡頭的方形開口進入，以直角折射，然後穿過鏡頭到達感光元件。為了确保以5X 或10X 放大倍率拍攝的影像擁有高清晰度，潛望式長焦相機可支持自動對焦，使鏡頭向前或向後移動，使遠方物體能精準聚焦在感光元件上。三星在以下影片中清楚地展示了這一點。此外，在5X 或更高的變焦狀态下，即使是極為細微的抖動感也會跟着放大，為了盡可能降低對拍攝時的影響，潛望式鏡頭多半在棱鏡中會加上OIS 或光學穩定功能，這表示棱鏡可以沿多軸自由移動以回應重力變化，以适應各種意外的晃動。

而由鏡頭和垂直于相機開孔的直角棱鏡，可以節省整個鏡頭結構所占用的大量空間，試想如果鏡頭與智能手機上的其他相機放在同一平面上，那麼配備潛望式變焦鏡頭的智能手機厚度會有多驚人。

長焦鏡頭不管是有沒有配備伸縮移動機制，都能允許光學變焦，相比之下潛望式鏡頭可視為長焦鏡頭的延伸。除卻元件排列方向差異之外，想要辨識長焦鏡頭與潛望式變焦鏡頭最簡單的方式就是從鏡頭開口來區分，前者是傳統的标準圓形開孔，而後者是方形開孔。這兩者目前都有一個共同點，那就是均不支持可變焦距，也許後來的廠商會有解決方案來進行改良。

在整個智能手機的變焦功能方面，10年來有相當大的突破與發展。

潛望式變焦鏡頭上最突出的優點，除了焦距比較長之外，就是能夠讓你以非常順暢且盡可能降低噪點的狀态下在沒有任何實際鏡頭動作的情況下捕捉遠方物體或風景的照片。如果你熱衷于拍攝小昆蟲或爬行動物，你還可以利用潛望式變焦鏡頭，在不需靠被攝物太近的情況下進行微距拍攝。同時潛望式鏡頭的垂直式排列更能讓制造商在不影響手機厚度的情況下配置安裝感光元件和必要的鏡頭。

雖然潛望式變焦鏡頭比數位變焦能更有效地放大物體，但它們也有一些限制。潛望式變焦的最大挑戰是，雖然它允許你自由在遙遠的物體上進行光學放大或靠近一個微小的物體，但其焦距與縮放功能是有一個固定值的。鏡頭配置内的空間有限，可防止鏡頭陣列移動太多，而移動隻能幫助自動對焦，卻無法放大或縮小，因此，它無法讓你像使用變焦鏡頭、 DSLR 或無反相機一樣以實際和被攝物之間的距離改變來自由放大或縮小。

盡管有潛望式變焦配置，卻也表示數碼變焦僅在放大器上使用，而非潛望式變焦支持的放大數值。舉例來說，如果智能手機支持5X光學變焦，在縮放到5X變焦之前，潛望式變焦鏡頭不會運作，而是繼續利用主鏡頭或另外一顆變焦鏡頭來支持數碼變焦的較小放大倍率。如果你想要以高于5X的焦距捕捉某物的影像，例如10X時，智能型手機會切換到潛望式變焦鏡頭，然後以數位方式縮放2倍，從而導緻10X的複合變焦，也就是智能手機公司喜歡稱之為「混合變焦」的光學與數碼變焦組合。

潛望式鏡頭的另一個主要缺點，随着焦距的增加，視野跟着變窄，光圈也較一般的變焦鏡頭小。由于光圈更小，感光元件上的進光量會減少，從而對環境光的需求會提升。因此，與具有更大光圈的鏡頭相比，使用潛望式變焦鏡頭拍攝的影像很容易出現光線昏暗與曝光過度的現象。雖然潛望式變焦相當強大且有發展性，但它缺乏可藉由實際移動來補足的長焦鏡頭所支援的多功能性。

潛望式鏡頭的概念是數碼變焦進步的過程，但還有非常大的進步空間來解決目前技術上的缺陷與限制。

作為首家展示潛望式變焦技術的OPPO，在2020年8月時透露了其正在開發的階梯式潛望結構混合光學變焦技術，這個概念因具備可變焦距，将能允許進行可變光學變焦。在該概念中采用7組不等距排列的透鏡，并将之分為3組，其中2組可進行自由變動，等效焦距在85mm – 135mm ，配合f/3.3與f/4.4光圈發揮鏡頭的光學能力。同時，大尺寸感光元件結合Fusion多焦段圖像融合技術、多攝視場角對齊技術和超分算法等，最終達到85mm – 280mm的焦段覆蓋。

近日，小米也正在進行伸縮式大光圈鏡頭的開發，可以連接到主相機，也可以單獨用在長焦鏡頭上。這種機制的主要好處是，鏡頭将可擁有比潛望式變焦模組更大的光圈，從而允許更多的進光量，提供更好的影像品質。小米很可能會在2021年推出一款搭載這種可伸縮光圈鏡頭的智能手機。

甚至包括蘋果公司也預計在2022 年将iPhone 上的相機配置轉為潛望式變焦鏡頭，雖然還有2 年的時間，但一旦iPhone 上配備了潛望式鏡頭，能夠将這項技術用力推向主流之路。

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