光学镜头镜头的不断探索等于手机像素的不断升级

　

　　无论是像素升级、光学防抖，还是大光圈、双摄像头，光学一直是消费电子的创新主战场之一。光学行业发展到今天出现了新的动向，3D Sensing 与三摄、潜望式成为未来创新的重点。3D Sensing 正逐步取代指纹识别成为手机标配；

　　光学创新因为能给用户所带来非常直观而明显的体验提升，成为各大手机生产厂商进行差异化竞争的焦点，也让光学成为智能手机创新的主战场之一。回顾历史，我们得知围绕着带来更好的拍照体验这个目标，光学经历了像素升级、光学防抖、大光圈、长焦镜头、光学变焦、多透镜设计、双摄像头等多种创新，其中以像素升级和双摄像头最为典型。

　　Sensing因为具备更高的安全性，并能带来 VR/AR 等更大的创新潜力，正逐步取代指纹识别成为手机标配。

　　三摄的第一大优势是暗光场景下的强大拍照能力，这样一个时间段使用的是彩色+黑白两颗摄像头，彩色摄像头用于成像，黑白摄像头用于捕捉细节。

　　三摄的第二大优势是变焦能力。三摄像头一方面能够大幅改善成像质量，提供更好的光学变焦功能，另外一种原因是对双摄的进一步升级，在硬件和算法的层面拥有更好的基础，可以更快地完成渗透。

　　潜望式摄像头最大的优势是能轻松实现高倍数的光学变焦。变焦就是改变焦距，从而得到不同宽窄的视场角、不同大小的影像和不同的景物范围。变焦通常有数码变焦和光学变焦两种方式，其中数码变焦是通过数码相机内的处理器，把图片内的每个像素面积增大，进而达到放大目的；光学变焦是依靠镜头中镜片的移动（改变镜片之间的距离），进而改变镜头的焦距，实现变焦。

　　由于智能手机需要保持轻薄，而使用伸缩式摄像头会大幅度的增加手机的厚度，并且难以防水防尘，所以内变焦是手机实现光学变焦的主要方式。但由于手机厚度有限，水平放置的摄像头只能有较小的焦距，光学变焦能力有限，所以通过采用潜望式摄像头的设计，能大幅度的增加摄像头的焦距，实现更好的光学变焦。

　　3D Sensing 是指获取周围环境的三维信息来进行识别的功能，被大范围的应用于工业、医疗、交通、科研、国防等领域中，例如无人驾驶所使用的激光雷达就是 3D Sensing 的一个典型应用。

　　手机摄像头主要由光学镜头（Lens）、音圈马达（VCM）、红外滤光片（IRCF）、图像传感器（Sensor）等组成。三摄相比单摄和双摄分别增加两颗和一颗摄像头，潜望式则要增加一组镜片和折射镜头，将给整个摄像头产业链带来新的市场空间，产业链相关企业将迎来新的成长动力。

　　光学镜头的最大的作用是利用光的折射和反射原理，搜集被拍摄物体的反射光并将其聚焦于图像传感器上。

　　手机摄像头使用的镜头主要有塑胶和玻璃两种材质。塑胶镜头透光率不如玻璃镜头，但成型更为容易、良率较高、成本较低，通过不一样的形状的塑胶镜头进行组合，也能够达到非常好的成像效果，所以手机摄像头使用都是塑胶镜头。

　　光学镜头有很高的技术难度，目前能大批量稳定生产高品质镜头的厂商较为稀少。光学镜头的难点主要在于设计和制造环节。

　　光学镜头的难点之一在于设计环节。设计环节需要的是多年的经验积累，以及想象力的发挥，不单单是一门工程，更是一门艺术。每一个设计的光学镜头都可以专门申请专利，保护设计师的心血结晶。设计环节直接决定厂商能否生产某一规格的镜头，是进入这个行业的门票。

　　像差无法完全消除，所以这样一个世界不存在完美的镜头。光学设计就是通过组合不一样的形状、不同数目的透镜，实现对这些像差的控制，尽可能获得尽可能完美的成像效果。但是因为像差实在太多，所以想实现完全的像差控制是不可能的，只可以通过光学设计在众多像差中取得平衡。光学设计不是工程，而是艺术，是对于美的理解，考验的是光学设计师的经验、天赋和灵感。莱卡和蔡司作为最优秀的光学厂商，引以为傲的正是其在光学设计上的深厚积累。

　　组装环节是按照顺序逐一将加工完成的镜片、隔片、压圈等部件完成装配，并实现光学性能的过程，目前主要是通过自动化方式实现组装。镜头组装技术要点十分复杂，对部件加工精度、组装精度具有极高的要求，整体公差一般不超过 3 微米.

　　光学镜头设计很复杂，目前已知的像差就有数百种，仍有大量未知的像差不断被发现，需要在设计中被考虑进去。光线的折射和反射路径数不胜数，需要设计师去不断计算和权衡。透镜的形状、位置、材料可以有无数种组合方式，让设计师们有空间去不断挖掘更好的设计。光学镜头行业永远没进步的终点，永远都有探索的空间。

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