光是大光圈不需要这种结构,主要是为了大光圈的同时还要保大底。
太长不看版:(施工中)
在手机的相机设计上,一般都要权衡三个方面:画质、体积以及成本。画质越高越好、体积越小越好、成本越低越好。
但如果各位比较了解相机模组的话,就会发现三者的需求在一定程度上是互斥的:例如大底高像素/的确能够显著提升画质,但是占用体积大且成本高。使用小尺寸小光圈的模组的确又便宜占用体积也小,但是画质就是一言难尽——所以本质上相机设计就是在这三者之间做权衡,想要完全照顾到这三点在物理层面是不可能的任务。
这就是为何咱对计算摄影如此看好:因为其是为数不多能在不怎么提升硬件成本、影响手机内部堆叠的情况下明显提升画质的方法。这也是为啥在手机上计算摄影(如 HDR、超级夜景等)以及与之配套的高速 CMOS 如此盛行的原因。
当然计算摄影也会付出额外的成本,但是比起硬件省下的钱来说,这些成本是值得的。毕竟连拍四张堆栈和实打实地把图像传感器面积扩大四倍谁贵,各位大致心里都有数。
在这里补充再一句,对于体积,手机厂商也有不同的权重。相对来说,手机厂商最为看重的是整个模组的 Z 轴高度——也就是我们通常所说的厚度,相对来说对于 X、Y 轴方向上的占用比较宽容。比如潜望式长焦模组就是典型的牺牲 X 轴长度去节约 Z 轴高度的方案,实际上光论体积占用,潜望式的占用并不比结构更简单的传统方案小。
纵观智能手机的相机模组硬件的发展历史,其实能够发现一个规律:通常在喜欢堆料的手机厂商换用更大的感光元件时,相机模组的实际光圈通常都会缩水。
例如 Nokia N86 8MP → Nokia N8-00:1/2.3" → 1/1.83" F2.4 → F2.8
Nokia N9 → Nokia 808 PureView:1/3" → 1/1.2" F2.2 →F2.4
Nokia Lumia 920 → Nokia Lumia 1020:1/3" → 1/1.5" F2.0 → F2.2
Samsung Galaxy S10+ → Samsung Galaxy S20+:1/2.55" → 1/1.7" F1.5 → F1.8
华为 P30 Pro → 华为 P40 Pro:1/1.7" → 1/1.28" F1.8 → F1.9
其实原因也很简单,采用大底,如果现有光学结构不变、光圈不变的话,势必需要符合“平方立方定律”——也就是说如果传感器对角线尺寸提升一倍,那么 Z 轴厚度也要提升一倍,整个模组占用的体积就要是原来的八倍左右。更别提原来的 OIS 和对焦马达的动力也要提升到原来的八倍所需要增大的体积了。
为了在上大底的同时不让相机模组的体积膨胀过于夸张,把背面弄得一大块突起,所以就需要小小牺牲一下光圈了——只要等效光圈比原来大就成。(至于像 RX0 这种光圈只有 F4 的,就是矫枉过正的反面代表)
毕竟手机里面可不仅仅是装相机模组的,SoC、电池、散热结构都需要空间。
第一种方案就是更改光学系统,例如引入非球面镜片缩小相机模组的体积(特别是 Z 轴高度)、放弃边角画质、自由曲面镜头等。
第二种方案是试图从其他地方缩体积:例如华为的 SMA OIS 马达,其中一个优势就在于缩小体积,缺点是贵且防抖的响应速度没有滚珠式快。而苹果的传感器位移防抖也是提升成本减体积的方案。
我曾经在第一章里说过,比起相机模组的体积,手机厂商往往更看重 Z 轴高度的控制,而第二种方案只能控制模组体积,但是很难控制 Z 轴高度,因为手机的相机模组的大部分厚度都被光学系统(也就是镜头)占去了,这就是为啥在第一种方案上做文章的厂商更多。
第三种就是干脆放弃治疗,这种情况只能在那些前代产品硬件配置落后的厂商里看到,毕竟前代的基础低后代当然有巨大的提升空间:反正改大底以后虽然比前代进步明显,但相比友商也不会大多少。
苹果就是这个套路的典型代表: iPhone 11 Pro Max → iPhone 12 Pro Max: 1/2.55" → 1/1.8" F1.8 → F1.6。
伸缩式模组它解决的就是适配
5、有啥没说的?