解析：智能手機中望遠鏡的功能：解釋

自從第一部手機中加入了相機以來，製造商們一直在進行一場無休止的競爭，爭取在他們的設備上配備最好的相機系統。當今幾乎所有現有的手機都能拍出不錯的照片（尤其是與早期的100萬像素相機相比），這對消費者來說是個很好的消息。手機攝影的尖端技術主要集中在計算方面，但有一種硬件的進步尤其改變了我們在智能手機上可以做什麼以及我們如何使用手機攝像頭：就是經典望遠鏡攝像頭。讓我們探索一下這種攝像頭的全部內容。

要理解經典望遠鏡攝像頭的功能和解決的問題，我們必須瞭解一些關於相機工作原理的知識。在最基本的層面上，鏡頭將光線聚焦到相機傳感器上（在一些情況下是膠片），將光線轉換成圖像。大多數智能手機配備的相機具有廣角視野，因爲總體上，人們希望在照片中捕捉到儘可能多的內容。然而，手機的物理限制限制了其相機的最大焦距（以及由此引申出的變焦和視野）。

爲了實現更大的變焦，相機需要具有更長的焦距。這就是爲什麼你在全畫幅相機上看到的變焦鏡頭往往比廣角鏡頭更長的原因。有些手機製造商試圖通過將光學變焦鏡頭直接集成到手機中來克服限制的焦距。三星曾經嘗試過這樣的嘗試，其Galaxy Zoom配備了可實現10倍變焦的望遠鏡鏡頭。由於某種原因，攝像機/手機混合體從未受到青睞，並在智能手機歷史的角落中逐漸消失。

儘管首次嘗試移動變焦攝影並不成功，但摺疊光學的概念仍然存在。正如任何盯着鏡子看的人所知，光線並不一定沿直線傳播；它的路徑可以彎曲、扭曲或偏轉，這取決於它遇到的物體。現代智能手機充分利用了這一點，從摺疊光學設計中汲取靈感。

經典望遠鏡攝像頭的原理很簡單。以前的移動變焦鏡頭從手機本身伸出來，而經典望遠鏡攝像頭的變焦鏡頭則從手機的內部長度或寬度伸出，並使用棱鏡以類似於潛艇望遠鏡的方式彎曲光線，以將光圈（光線進入位置）與其他攝像頭傳感器對準。

儘管三星曾經在2013年試圖製造望遠鏡變焦鏡頭，但經典望遠鏡攝像頭在此之前已經在9年前以一個並不爲人所知的方式被髮布和遺忘。2004年，Sharp推出了902翻蓋手機。它售價爲200美元，配備了一個驚人的200萬像素相機（當時對於當時的時代來說，這已經相當大了），並且是第一款配備經典望遠鏡攝像頭的手機。

Sharp在902的銷售和營銷方面並不成功，因此其2倍變焦鏡頭幾乎沒有在智能手機歷史的池塘中掀起波瀾。2015年，華碩推出了具有2倍變焦、1300萬像素傳感器以及最新的自動對焦和圖像穩定技術的Zenfone Zoom。儘管獲得了好評，但ZenFone Zoom並沒有改變市場，也沒有推動普遍使用經典望遠鏡攝像頭。

經典望遠鏡攝像頭的變革發生在2019年，當時華爲P30 Pro配備了5倍變焦和一臺頂級的圖像處理流水線。P30 Pro在一夜之間改變了遊戲規則，迫使競爭對手的原始設備製造商緊隨其後。如今，在像Galaxy S23 Ultra和Pixel 7這樣的頂級智能手機上都可以找到經典望遠鏡攝像頭。而蘋果也終於在其iPhone 15 Pro Max上開始使用經典望遠鏡攝像頭。

經典望遠鏡攝像頭模塊仍然面臨一些重要的挑戰。首先，它們的成本高昂，不僅從成本的角度而言，還從佔用空間的角度而言。經典望遠鏡攝像頭的成本比具有類似傳感器的標準攝像頭模塊還要高，因爲它們具有更多的部件並且需要更精確的工程設計。同時它們在手機中佔據了更多的空間，這意味着手機要麼變得更厚更重，要麼犧牲其他硬件功能，如耳機插孔或存儲空間。

儘管在手機機身內部佔據了更大的硬件空間，經典望遠鏡攝像頭實際上對於其攝像頭傳感器來說並沒有太多的空間。傳統的攝像頭模塊將圖像傳感器平放在手機的其他組件上，爲更大的傳感器留有許多空間。但是，由於經典望遠鏡攝像頭將光線反射到手機中，因此它們的傳感器必須旋轉，使其與手機的組件垂直，因此受到手機深度的限制。這對傳感器的像素密度和因此能夠收集的光線產生了嚴格的限制（對其低光性能產生了顯着影響）。

變焦攝影的另一個固有問題是圖像穩定性——當你對一個物體進行變焦時，周圍運動的細微變化會變得更加明顯。我們的身體從不靜止，即使在廣角鏡頭的拍攝中這種微小的運動幾乎是看不見的，但如果曝光時間太長，變焦拍攝會變成一片模糊。

隨着摺疊相機越來越普遍，一個將成爲更標準功能的特點是通過多次彎曲光線的路徑來將經典望遠鏡圖像傳感器放置在與其他傳感器相同的方向上，從而提供更大的變焦能力和更好的圖像質量。這將增加生產成本，但它將允許更大的傳感器。蘋果正在iPhone 15 Pro Max上採取這種方法，蘋果稱之爲“四棱柱”，實際上是將光線在光圈和圖像傳感器之間彎曲四次。

移動變焦技術的另一個趨勢是持續光學變焦。大多數智能手機相機模塊都具有固定焦點，因此當你放大或縮小時，你的手機實際上是使用圖像處理技巧使你的廣角相機和變焦相機之間的過渡看起來更流暢。以後的經典望遠鏡攝像頭模塊將配備可移動元件，以實現連續變焦的範圍。你現在可以通過索尼Xperia 1 V體驗到這項技術。然而，索尼在連續光學變焦領域所獨佔的地位不會持續太久，因爲在2022年12月，LG Innotek（其中一個重要的攝像頭模塊製造商）宣佈他們的新型經典望遠鏡攝像頭模塊能夠在4至9倍之間實現光學變焦。

儘管經典望遠鏡攝像頭在過去幾年中有過一段時間的熱度，但它們並沒有完全確立自己作爲智能手機發燒友必備物品的地位。在短期內，這些相機系統可能仍然只出現在高端手機上，但隨着生產數量的增加和規模經濟效應的推動，這些相機系統很可能會開始出現在非旗艦手機上，屆時市場將決定它們是否能夠成功。