去年華為 P30 Pro 就是去年率先用這種結構實現五倍光變的手機。而在今年的 P40 Pro+ 上,手機的光變能力達到了十倍。
華為P40系列正式發佈後，華為消費者業務CEO餘承東自曝：“每部P40上的攝像頭成本是100美元（約合709元人民幣），甚至可能超過100美元。”
可見，為了讓相機拍得更遠更清晰，華為在攝影部分也下了重注。 日前XYZone在ACFan上發佈的華為P40 Pro的拆解視頻中也顯示，P40 Pro雖然還是三段式結構，但攝像模組比P30大了好多，由於大型攝像模組和5G功能加入，P40的主板部分變大，電池和副板面積被進一步壓縮。
本文就來看看華為P40 Pro的十倍變焦是如何實現的。
作為全球首款10倍光學變焦手機，P40 Pro+的後置徠卡五攝包括：5000萬像素主攝(1/1.28英寸RYYB傳感器，並支持OIS)、4000萬像素電影攝像頭(1/1.54英寸)、800萬像素3倍光變長焦（OIS）、800萬像素潛望式10倍光學長焦頭（OIS）以及一顆ToF 3D深感攝像頭，可稱為迄今為止華為影像功力的最高水平。
眾所周知，對比數字、混合、光學這三種變焦方式，光學變焦無疑是的成像畫質最好，但由於其結構最為複雜、佔據面積最大，因此當前專注於遠攝的廠商所面臨的問題，是在使用光學變焦的基礎上最大限度地削減、平衡相機模組的厚度，在有限的內部空間裡，提升手機遠距離拍攝的畫面質量。
在物理定律下，智能手機將更長的變焦鏡頭安裝到其纖薄的機身中，手機制造商就算使用了比平常更小的圖像傳感器和巧妙的鏡頭設計，傳統的高端智能手機只能實現2倍或3倍光學變焦係數。所以，實現5倍，甚至10倍光變的難度可想而知。
從量化標準來看，10倍的光學變焦，按照傳統的鏡頭結構，不可能實現。
改進鏡頭結構，成為唯一可實現的方法
因此，最省內部空間的“潛望式結構”便成了當下最為常見的手機光變方案。通過潛望鏡光線摺疊的原理，手機能夠在有限的厚度內，拍出比數字、混合變焦更清晰的遠攝畫面。
在去年的華為P30 Pro身上，華為就率先試用了潛望式鏡頭實現破局，實現了5倍光變。
簡單來說，就是將CMOS圖像傳感器，垂直放置在手機內，並沿著一條與機身平行的光學軸線對準鏡頭，然後使用一面反射鏡將進入攝像頭內的光線反射到鏡頭和圖像傳感器上，如此一來即可創造出比傳統攝像頭的安裝方向（即在手機表面上朝向外部）更長的等效焦距。
而在今年的 P40 Pro+ 上，手機的光變能力達到了十倍。
據瞭解，華為P40 Pro+在P30 Pro潛望式鏡頭橫置長焦鏡頭模組和感光器件基礎之上，獨創了”多反射潛望式光路摺疊技術“，通過 5 次光路反射的原理延伸傳感器的拍攝焦距，最終使得光路的光程在沒有太大增加模組厚度的前提下，比上一代的潛望式方案提升 178%。
如果我們嘗試將潛望式攝像頭所摺疊的光路展開，模組高度可能已經超出手機本身可容納相機的厚度，前面的諾基亞 808 就是在非潛望式方案下采用光學鏡頭的例子。
但是要讓手機拍得更遠，光有潛望式結構還不夠，光路需要進行多次摺疊，這就需要更好的反射鏡面來對應每次光路的反射，否則每次反射的光線也會因為鏡組精度不足而造成損耗。
當然，華為P40 Pro+的多反射潛望式超長焦結構並非只是多放幾個反射鏡這麼簡單。光線進入鏡頭，會經過多次反射，光路畸變勢必會對成像質量有一定影響。如果要保證成像質量，就必須對模組內的反射鏡組裝平面的精度控制要求極高，只有納米級的高精度反射面，才能有效降低光路畸變，實現畫質無損。
有一個華為沒有在發佈會上公開的細節是，在設計 P40 Pro+ 的相機模組時，他們原先是想借鑑手機芯片的組裝工藝技術。
但在最後比較時發現，芯片組裝的變形控制並不能達到相機團隊的要求，因為相機團隊給出的工藝要求是“頭髮絲的兩千分之一”。
所以，要將光線以最高質量的程度從攝像頭外傳入傳感器，這便需要納米級的高精度反射面才能最大程度減少光路在反射時出現的畸變。
但如此高精度的光學模組組裝工藝前所未有，也沒有任何先例可以借鑑。要知道，目前芯片的組裝工藝控制精度要求是10微米，遠遠達不到納米級的要求（1微米=1000納米）。而頭髮絲的直徑一般不超過100微米，華為的要求是頭髮絲的兩千分之一（不高於50納米），難度之大可想而知了。
最終，華為相機團隊經過一系列探索和分析，對關鍵參數工藝的參數深入研究，華為P40 Pro+最終實現了最高約30納米的精度，即便在5次反射光路的情況下，依然保證了極高的成像質量和無損畫質。除了高精度的安裝工藝外，華為P40 Pro+的鏡頭模組還使用了透光率更高的玻璃鏡頭，極大減少了鬼影和眩光，讓光暈變得更加柔和。
在解決了拍照倍率後，攝像頭怎樣實現對焦的？
其實潛望式攝像頭的對焦方式和其他攝像頭對焦原理大同小異，都是通過馬達調整攝像頭和 CMOS 距離來完成遠近景物的對焦。
但難點在於潛望式攝像頭的結構比普通攝像頭更加複雜，光線在內部需要經過多次反射，這就需要重新設計對焦馬達的位置。
P40 Pro+長焦模組的對焦馬達也有特殊的需求。因為反射潛望式超長焦結構下，對焦馬達不僅需要帶動具有多反射面的反射鏡移動的同時，還不能干擾光路，馬達只能“躲”在反射鏡後面的有限空間中，反射鏡的大部分重量都是掛在馬達的最前端。
這樣的話，馬達宛如一把從尾部抓著L型反射鏡的大榔頭，要保持在不同手機拍攝姿態下，都能高精度穩定移動反射鏡，挑戰非常大。
華為相機設計團隊經過多番驗證，採用了滑槽式承載方式，搭配極強的磁力與精密槓桿結構，精巧地平衡了前端的反射鏡負載。同時採用優異的潤滑材料，使馬達能夠高穩定、高精度地移動反射鏡，實現自動對焦功能，這也構成了這個模組獨特的對焦馬達技術，據悉，目前華為已經為該馬達設計申請了技術專利。
除了獨特的設計與功能，這顆馬達還具備超長壽命的特點。即使經過數百萬次的測試和極端環境的考驗，依然硬朗運作。
10倍光學變焦讓P40 Pro+實現了“千里眼”的效果，但華為並不滿足，在中距離邊焦段還加入了一顆3倍光學變焦長焦鏡頭在廣角和潛望式長焦之間接力，實現中距向遠距平滑過渡。這顆鏡頭特別適合用於人像攝影，能夠有效減少透視畸變對人像的扭曲，鏡頭距離被拍攝者更遠，減少拍攝動作的侵犯性，可以更好的定格自然神態。
解決了鏡頭模組的問題，遠距離拍照的另外一個核心就是OIS光學防抖了。眾所周知，在長焦端，手的抖動會被放大，變焦倍數越高，抖動被放大的效果就越明顯。如果沒有光學防抖的支持，再好的長焦鏡頭也沒辦法發揮出應用的效果。
為此，華為P40 Pro+為主攝、3倍長焦、10倍潛望長焦都加入OIS光學防抖機構，三OIS光學防抖的配置在智能手機上也是頭一次見到。同時，華為獨家的AIS智慧防抖能夠實現基於語義的實時穩定性，通過軟硬件之間精密契合，提升長焦拍攝防抖性能，提升高倍變焦成片率。
此外，基於麒麟990 5G強大的NPU打造的第三代華為AI圖像引擎，讓華為P40 Pro+支持所有場景像素級無損處理，全焦段全場景實現AI算法加持。
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