- 2012-7-23 16:26:54
- 类型:原创
- 来源:电脑报
- 报纸编辑:向波
- 作者:向波
手机的拍照功能是否可以替代相机?虽然许多人都会回答说“不能!”但你会发现用手机拍照的人明显比用相机的要多,每每遇到突发事件,你首先想到的是用相机拍照发微博。很多下意识的动作,足以说明人的习惯正在发生改变,用手机拍照不仅仅图方便,在画质、功能、体验上,已经有了本质性突破。
虽然手机摄像头最早出现在日系手机中,但真正为我们所用要从诺基亚7650算起。不客气的说,那时候的摄像头只能说是玩具,甚至是高帅富炫耀的工具,但是随着技术的发展和摩尔定律的必然,手机摄像头的品质越来越好。
无论摄像头组件的体积、形状如何变化,在结构上,和数码相机是接近的,主要是由镜头、影像传感器、处理芯片三大部分组成。在画质上能否超越数码相机,完全取决于这三个方面的实质性技术突破。
眼下数码相机的影像传感器尺寸普遍都在1/2.3英寸以上,而手机的影像传感器大部分不到1/3英寸,对于高像素的追逐,导致单位像素面积越来越小。为此,诺基亚在N95中率先采用了1/2.5英寸CMOS,拍摄效果在当时鹤立鸡群,而诺基亚N8-00能够成为聚光灯下的明星,仰仗那枚1/1.83英寸CMOS,至今仍然是影像传感器最大的手机。进入800万像素时代,苹果iPhone4S虽然影像传感器面积只有1/3英寸,但是背照式CMOS的引入,改善了对噪点的控制,它将原来放在金属线路和晶体管背面的硅基板置于前面,让光照射到硅基板上在内侧积累电荷,从而形成电流通路,有别于传统从收集光的模式,这可增加每单位面积的敏感度、改进亮度的效率与降低光学反应不一致性的问题,并解决CMOS在像素尺寸缩小时常见的低光源感光度问题,这也是为什么苹果iPhone 4S在低照度环境下能拍出比其它手机更锐利更清晰照片的原因。
镜头素质不以口径大小来衡量,而是以技术工艺以及光学参数
相反,采用塑料材质更容易制作出高素质的手机镜头,只要达到加工精度,实现光学参数相同,和大口径的玻璃镜头相比,画质上差别往往不大。眼下,像HTC One系列这样突出拍照功能的手机,纷纷配备大光圈,就是一个发展趋势,在不考虑变焦的前提下,先在镜头素质上已经靠拢消费级数码相机。
为了获得更好的拍摄效果,有些手机还装备了氙气闪光灯
手机如今都进入四核时代,影像处理器没有理由成为阻碍手机拍照功能的障碍。此前,为了节约成本,这部分工作都是由CPU代劳,一芯二用,拍照功能差强人意,和数码相机有差距,而随着用户要求的提升,厂商意识到这是一个突破口,像HTC刚推出的One系列,就通过引入ImageChip独立图像芯片实现了逆天的每秒5张最多99张的高速连拍,对焦速度只有0.2 秒,相机启动时间只有0.7 秒,让人刮目相看。
理论上,手机摄像头的发展是可以在短期内取得实质性突破,但有一个问题必须正视,那就是和手机外形设计的矛盾,眼下摄像头已经成为手机做薄的拦路虎。这也就很好理解,为什么诺基亚808 PureView的三围123.9×60.2×13.9mm,而镜头部分厚度达到17.95mm,被称之为小胖墩。
手机摄像头模组的结构剖析
相机潜望式镜头的结构剖析
手机摄像头是由保护膜、镜头组、对焦马达、红外线滤光片、影像传感器、线路连接基板,这六个部件构成。除了保护膜,其余都属于关键部件,都会影响摄像头模组的厚度。
镜头的光学设计标准要以传感器的像素高低和感光面积的大小来做参考。所谓总光学高度,可以简单理解为从镜头的第一片透镜表面到传感器感光面能清晰成像的距离。目前800万像素级别镜头总光学高度大多都在4.0-5.0mm之间。
通常影像传感器的厚度约为0.2mm左右,它绑定在线路基板上,组成模组厚度的一部分。虽然增大传感器面积可以提升画质,但模组厚度也会增加,这是因为镜头直径必须要大于或等于传感器感光区域对角线长度才能正常使用,否则就会出现暗角现象,而要维持一定的透镜曲率,镜头总光学高度就必须增加,而感光面积相对小一些的传感器,可以把镜头的直径设计得更小一些,总光学高度自然也就能做得相对小一些。
除此之外,红外滤光片以及线路基板的厚度也要计算进来,通常是0.7mm,手机内部还有各种缓冲垫片(0.3mm)、摄像头外层防尘玻璃片(0.3mm),还有触摸屏和显示屏的厚度(1.8mm),以及手机主板的厚度(1mm)等。算下来,一款800万像素的手机厚度要达到8.3mm。眼下绝大部分厂商的做法是在不影响整体设计的情况下,将摄像头部分突出。上游厂商也在想办法优化设计,索尼正在研发的新一代背照式摄像头就改变了影像传感器与电路板的布局,采用叠加设计,取消了支撑基板,节省空间。
手机摄像头的发展的确出乎太多人的意料,不仅仅是简单像素的提升,更多是技术层面,从加入音圈马达,支持自动对焦,到增大影像传感器面积,引入各种先进算法,让摄像头实现扩展景深等。照这样的发展速度,如果能很好的解决厚度问题,取代数码相机或许可能。那么相机的结构原理将会发生全面的变化,不过这一天的时间还会很远。 
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