解析：智能手机中望远镜的功能：解释

自从第一部手机中加入了相机以来，制造商们一直在进行一场无休止的竞争，争取在他们的设备上配备最好的相机系统。当今几乎所有现有的手机都能拍出不错的照片（尤其是与早期的100万像素相机相比），这对消费者来说是个很好的消息。手机摄影的尖端技术主要集中在计算方面，但有一种硬件的进步尤其改变了我们在智能手机上可以做什么以及我们如何使用手机摄像头：就是经典望远镜摄像头。让我们探索一下这种摄像头的全部内容。

要理解经典望远镜摄像头的功能和解决的问题，我们必须了解一些关于相机工作原理的知识。在最基本的层面上，镜头将光线聚焦到相机传感器上（在一些情况下是胶片），将光线转换成图像。大多数智能手机配备的相机具有广角视野，因为总体上，人们希望在照片中捕捉到尽可能多的内容。然而，手机的物理限制限制了其相机的最大焦距（以及由此引申出的变焦和视野）。

为了实现更大的变焦，相机需要具有更长的焦距。这就是为什么你在全画幅相机上看到的变焦镜头往往比广角镜头更长的原因。有些手机制造商试图通过将光学变焦镜头直接集成到手机中来克服限制的焦距。三星曾经尝试过这样的尝试，其Galaxy Zoom配备了可实现10倍变焦的望远镜镜头。由于某种原因，摄像机/手机混合体从未受到青睐，并在智能手机历史的角落中逐渐消失。

尽管首次尝试移动变焦摄影并不成功，但折叠光学的概念仍然存在。正如任何盯着镜子看的人所知，光线并不一定沿直线传播；它的路径可以弯曲、扭曲或偏转，这取决于它遇到的物体。现代智能手机充分利用了这一点，从折叠光学设计中汲取灵感。

经典望远镜摄像头的原理很简单。以前的移动变焦镜头从手机本身伸出来，而经典望远镜摄像头的变焦镜头则从手机的内部长度或宽度伸出，并使用棱镜以类似于潜艇望远镜的方式弯曲光线，以将光圈（光线进入位置）与其他摄像头传感器对准。

尽管三星曾经在2013年试图制造望远镜变焦镜头，但经典望远镜摄像头在此之前已经在9年前以一个并不为人所知的方式被发布和遗忘。2004年，Sharp推出了902翻盖手机。它售价为200美元，配备了一个惊人的200万像素相机（当时对于当时的时代来说，这已经相当大了），并且是第一款配备经典望远镜摄像头的手机。

Sharp在902的销售和营销方面并不成功，因此其2倍变焦镜头几乎没有在智能手机历史的池塘中掀起波澜。2015年，华硕推出了具有2倍变焦、1300万像素传感器以及最新的自动对焦和图像稳定技术的Zenfone Zoom。尽管获得了好评，但ZenFone Zoom并没有改变市场，也没有推动普遍使用经典望远镜摄像头。

经典望远镜摄像头的变革发生在2019年，当时华为P30 Pro配备了5倍变焦和一台顶级的图像处理流水线。P30 Pro在一夜之间改变了游戏规则，迫使竞争对手的原始设备制造商紧随其后。如今，在像Galaxy S23 Ultra和Pixel 7这样的顶级智能手机上都可以找到经典望远镜摄像头。而苹果也终于在其iPhone 15 Pro Max上开始使用经典望远镜摄像头。

经典望远镜摄像头模块仍然面临一些重要的挑战。首先，它们的成本高昂，不仅从成本的角度而言，还从占用空间的角度而言。经典望远镜摄像头的成本比具有类似传感器的标准摄像头模块还要高，因为它们具有更多的部件并且需要更精确的工程设计。同时它们在手机中占据了更多的空间，这意味着手机要么变得更厚更重，要么牺牲其他硬件功能，如耳机插孔或存储空间。

尽管在手机机身内部占据了更大的硬件空间，经典望远镜摄像头实际上对于其摄像头传感器来说并没有太多的空间。传统的摄像头模块将图像传感器平放在手机的其他组件上，为更大的传感器留有许多空间。但是，由于经典望远镜摄像头将光线反射到手机中，因此它们的传感器必须旋转，使其与手机的组件垂直，因此受到手机深度的限制。这对传感器的像素密度和因此能够收集的光线产生了严格的限制（对其低光性能产生了显着影响）。

变焦摄影的另一个固有问题是图像稳定性——当你对一个物体进行变焦时，周围运动的细微变化会变得更加明显。我们的身体从不静止，即使在广角镜头的拍摄中这种微小的运动几乎是看不见的，但如果曝光时间太长，变焦拍摄会变成一片模糊。

随着折叠相机越来越普遍，一个将成为更标准功能的特点是通过多次弯曲光线的路径来将经典望远镜图像传感器放置在与其他传感器相同的方向上，从而提供更大的变焦能力和更好的图像质量。这将增加生产成本，但它将允许更大的传感器。苹果正在iPhone 15 Pro Max上采取这种方法，苹果称之为“四棱柱”，实际上是将光线在光圈和图像传感器之间弯曲四次。

移动变焦技术的另一个趋势是持续光学变焦。大多数智能手机相机模块都具有固定焦点，因此当你放大或缩小时，你的手机实际上是使用图像处理技巧使你的广角相机和变焦相机之间的过渡看起来更流畅。以后的经典望远镜摄像头模块将配备可移动元件，以实现连续变焦的范围。你现在可以通过索尼Xperia 1 V体验到这项技术。然而，索尼在连续光学变焦领域所独占的地位不会持续太久，因为在2022年12月，LG Innotek（其中一个重要的摄像头模块制造商）宣布他们的新型经典望远镜摄像头模块能够在4至9倍之间实现光学变焦。

尽管经典望远镜摄像头在过去几年中有过一段时间的热度，但它们并没有完全确立自己作为智能手机发烧友必备物品的地位。在短期内，这些相机系统可能仍然只出现在高端手机上，但随着生产数量的增加和规模经济效应的推动，这些相机系统很可能会开始出现在非旗舰手机上，届时市场将决定它们是否能够成功。