iPhone 12 系列发表前，人们的期待之一便是长焦拍摄有明显进步。我们常看到类似下面的渲染图，4 颗镜头有一颗应该就是超长焦镜头。
▲ iPhone 12 Pro 渲染图。（Source： Phone Arena）
不过苹果还是坚持想法，将第四颗镜头让给 LiDAR 光达。长焦爱好者唯一欣慰的是，iPhone 12 Pro Max 的长焦镜头由 52mm 改为 65mm，意味着可拍更远，透视感更强。
Android 手机动辄 5 倍、10 倍光学变焦的今天，iPhone 最高仅支援 2.5 倍（从主镜头广角算起）的光学变焦，似乎有些跟不上“潮流”。于是 iPhone 12 系列发表后，网络有不少吐槽声，或明或暗挖苦苹果缺席超长焦镜头。
（Source：DXOMARK 微博）
然而近日，DigiTimes 援引韩国业界相关人士透露，苹果为强化 iPhone 光学变焦功能，正着手寻找潜镜式相机技术和专利等，并与相关企业商讨，引发业界关注。
潜望式镜头的前世今生
苹果正在找寻的超长焦解决方案，便是“潜望式镜头”，这个词读者应该不陌生，近两年 Android 旗舰手机几乎是标配。那么潜望式镜头的原理是什么？有什么优点？
视线先拉回 1834 年。俄国人建造世界第一艘装有潜望镜的潜艇“希尔德拉”号，20 年后，法国人玛丽·戴维设计由两块反光镜组成的原始潜望镜。
这种形态的潜望镜靠着两片反光镜让光路折叠，故士兵可在潜艇里使用伸出海面的潜望镜观察敌情。
▲ 潜望镜原理。（Source：wikipedia）
再回想摄影爱好者拍鸟和其他野生动物时，常用的“长枪大炮”。
▲ 荷花──摄影爱好者最后的尊严。（Source：sybiji）
这类镜头称为长焦或超长焦镜头，焦段可达 200mm、400mm 甚至 800mm 以上。焦段越长就拍得越远，但这种镜头一般都非常长。这是因若要拍得更远，镜头设计时需让光学中心尽可能远离感光元件，获得更小的折射角度，视角变小了，拍到的画面就越窄、越远。
▲ 前后移动的便是光学中心。
可试着举起手捏住大拇指与食指，形成一个圆孔。接着一只眼睛的视线前后移动，会发现靠近眼睛时，看到的画面多；远离眼睛时，看到的画面少。所以焦段越长，镜头内部就需要越大空间，让光学中心和感光元件保持够远距离。
▲ Canon 超长焦镜头的镜组间距很大。（Source：wikiwand）
但这种设计思路只适用相机。对手机来说，要是用这种设计做超长焦镜头，可能会看到镜头突起极严重的手机。
那有什么好办法，能把超长焦镜头塞进薄薄的手机？上文提到的潜望镜，便是不错的解决方案。借助反光镜或棱镜，将原本直线光路硬生生折弯，在可控厚度内做到更高效折射，这就是潜望式镜头的原理。
如有 5 倍光学变焦的手机，基本都是潜望式镜头内放两块反光镜或一块棱镜。如果反光镜数增加，可让光路更高倍数折射，便能造成高达 10 倍的光学变焦了。
如支援 10 倍光学变焦的华为 P40 Pro+，潜望式镜头内部就有多块反光镜，光路进入镜头后折射 5 次，官网称将原本的光路长度延展至 1.78 倍，等同 240mm 的超长焦拍摄。
潜望式镜头的优点显而易见，光路折射率高，可在同等体积内，达成更长焦的拍摄效果。这就是苹果追寻的解决方案。
郭明錤称，韩国最佳镜头供应商 Semco 和中国最佳镜头供应商舜宇光学，分别在 2020 下半年和 2021 年进入苹果镜头供应链。这或许意味着，我们最快可在明年的新 iPhone 体验到 5 倍光学变焦（从主镜头广角焦段算起）。
手机厂商的“长焦之战”
功能手机时代，我们就看到手机追逐相机的趋势。
2004 年，夏普推出 V602SH 手机，这是首款支援 2 倍光学变焦的手机。不过外形看起来像手持 DV，颇有“买相机，送手机”的意思。
▲ 夏普 V602SH。（Source：ERING）
之后 NOKIA、Sony Ericsson、三星等品牌，均推出过支援多倍变焦的手机。这些手机有个共通性，就是镜头模组很大。遮掉品牌 logo 看背面，很难相信是手机而非相机。
▲ 三星 Galaxy S4 Zoom。
直到 2015 年，华硕推出 Zenfone Zoom 鹰眼手机，与日本知名光学元件公司 HOYA 合作，采用潜望式镜头方案，透过棱镜将光路折射至手机内，如此一来大大减少镜头模组的厚度，也成为当时最薄的光学变焦手机。
Zenfone Zoom 手机后置只有一颗镜头。华硕是想在镜头模组内装马达和螺柱，调整光学中心和感测器的距离，以此有 1~3 倍光学变焦。
光学变焦比数位变焦有显著优势，数位变焦是透过画素裁切以更小区域拍摄，画质下降非常明显。所以华硕开启潜望式镜头风潮后，许多 Android 厂商快速跟进。但华硕这种方案显然不是最优解，毕竟都这么努力塞，机身厚度依旧还有 11.9 毫米。
这也让后来我们看到的多镜头手机出现。将光学变焦工作分配给不同镜头，将潜望式镜头架构固定，做成定焦镜头，比如固定为等效 125mm 等。
2019 年初，华为和 OPPO 先后推出 P30 Pro 和 Reno 10 倍变焦版。前者搭载 125mm 潜望式镜头，可有 5 倍光学变焦；后者搭载 160mm 潜望式镜头，支援 6 倍光学变焦。
▲ P30 Pro 潜望式镜头示意图。
这两款机型发表，意味手机厂商的“长焦之战”正式拉开。我们看到越来越多 Android 旗舰配备潜望式镜头，华为 P40 Pro+ 等甚至有 10 倍光学变焦，等效焦段超过 200mm。而超长焦镜头也成为手机厂商的重要卖点。无论发表会还是官网介绍，都会留出一定位置。
但潜望式镜头并非“长焦之战”的必杀技。随着相关技术越来越成熟，以及成本逐渐下探，潜望式镜头不再是旗舰机专属，未来中低阶机型也有望逐步搭载潜望式镜头。
为了保持竞争力，vivo 和小米又对长焦玩“新花样”。如 vivo 发表的概念产品 APEX 2020，潜望式镜头模组的镜片可前后移动，以做到 80~120mm 连续光学变焦。
▲ APEX 2020 变焦示意。
听起来有些似曾相识？上文提到的华硕 Zenfone Zoom 鹰眼手机正是这样，只是 vivo 成功将手机厚度控制在 8.8 毫米。
小米就更“复古”了，据称正在研究可伸缩的镜头模组，可有“超大光圈，进光量提升 300%；清晰度提升 20%”。这方案理论上会改善长焦端的光学效果，但形态可说有些“文艺复兴”。另外防水防尘效果、体积与重量的控制等方面，均让人存疑。
“长焦之战”的意义在哪？
纵观手机市场，似乎没有潜望式镜头，都不好意思说是旗舰手机。以目前技术而言，潜望式镜头的确是手机长焦拍摄的最佳解决方案。不过也可以发现，拥有潜望式镜头的手机，镜头模组基本都非常突出，暗示用户：“我很凸，但也很强”。
手机是否应该牺牲背部设计的协调与美观，来换取更好的摄影功能？这问题不在这次讨论范围。这篇文章主要讨论手机厂商追求的高倍数光学变焦有多大意义。
目前常见的潜望式镜头，一般是 5 倍光学变焦或 10 倍光学变焦，等效为 125mm 或 240mm 左右。更长焦段意味着拍得更远，10 倍变焦已可拍到肉眼不易看到的细节。
▲ 小米 10 至尊版官方样张。
但这只是理论。实际使用受限于手机体积，镜头模组不可能占太大空间，因此感光元件的面积十分有限，导致成像品质难以达到理想，尤其暗光环境，潜望式镜头基本无法开启。
以华为 Mate40 Pro 的潜望式镜头为例，在光线复杂略暗，或摄影主体外框不清楚时使用，便难以启动光学变焦。手机会在主镜头数位变焦和潜望式镜头光学变焦间反复跳跃。
▲ 弱光环境下，Mate40 潜望式镜头不易启动。
这不是个例。手机的潜望式镜头对光线要求非常严格，即便暗光环境可使用，涂抹感也很明显。
原因很简单，潜望式镜头内的棱镜会影响光线射入量。光线强度被棱镜折射后，会出现衰减，故潜望式镜头比普通镜头对感测器大小的要求更高。光路折射次数越多，光线强度就越弱。所以手机 10 倍光学变焦的镜头，光学品质普遍低于 5 倍光学变焦镜头。
另外还有一个常见问题，在广角端不易察觉的震动，会随着焦段增加而成倍放大。这就非常考验镜头的防手震效能。目前 5 倍光学变焦的潜望式镜头，透过 OIS 技术已能做到不错的防手震效果，但 10 倍光学变焦的潜望式镜头，防震依然有很大进步空间。
▲ 使用华为 P40 Pro 潜望式镜头拍摄（5 倍光学变焦）。
目前来看，在“拍好”和“拍到”问题，潜望式镜头还很难兼顾。尤其变焦倍数越高，问题越明显。
笔者体验过的小米 10 至尊版和华为 P40 Pro+，10 倍（等效）光学变焦基本极少用到，朋友也表示“想不到什么需要用到如此高倍变焦的场景”。个人看来，宁愿将这颗镜头拿掉，换成同体积下更大的电池，以及更好的散热。或将物料成本花在更好的马达，以得到更好的基础体验。
▲ 小米 10 至尊版内部，潜望式镜头占据很大空间。
这并不是说潜望式镜头不应该出现于手机，只是没有必要牺牲太多内部空间，安装不常用的 200mm 以上焦段镜头。5 倍左右的光学变焦，可能比 10 倍更实用，体积与易用性也更平均。
▲使用 vivo X50 Pro+ 潜望式镜头拍摄（5 倍光学变焦）。
5 倍光学变焦换算下来约等于 125mm 焦段镜头，有 2 倍光学变焦镜头无法比拟的透视感，让用户轻松拍出简洁、主题突出的画面。期待 iPhone 搭载潜望式镜头时，也关注到这焦段。
▲ 使用华为 Mate40 Pro 潜望式镜头拍摄（5 倍光学变焦）。
当手机厂商不再着墨“10 倍光学变焦”、“120 倍混合变焦”，而是专心提升 2 倍长焦镜头、5 倍潜望式镜头的成像品质时，这场“长焦之战”可能才会回到正轨。
（本文由 爱范儿 授权转载；首图来源：科技新报）
