三星S9/9+：可变光圈技术到底是什么？
三十岁微胖
2018-02-26 08:35
今天凌晨的巴塞罗那，MWC2018，内定的安卓机皇三星S9/9+正式发布。除了更高屏占比的全视曲面屏，更高性能的处理器骁龙845外，S9相比前代的提升似乎并不明显。竞争对手苹果虽然这两年也不思进取的挤牙膏，但去年的iPhone X起码让我们看到了FaceID，3D结构光，异型全面屏等一系列创新。而三星S9的诚意又体现在哪里呢？
自然是它的F1.5/F2.4两档可变光圈后置摄像头。虽然这款1200万像素物理可变光圈镜头去年底已经出现在三星W2018中，但显然Galaxy S系列这样的重磅产品，才是它真正的舞台。
众所周知，拍照已经慢慢成为了手机最重要的附加功能，也是用户选择手机的重要参考。因此各大厂商不断在手机拍照领域发力，以期缩小手机与专业相机之间的拍照差距，给用户提供更好的拍照体验。从技术角度而言，缩小差距的主要途径有这样几条：
1、提升CMOS：以SONY为代表的传感器大厂通过不断提升感光元件的技术水平，使得手机摄像传感器尽可能接近相机的水平。不过受限于内部空间，手机CMOS很难达到单反的尺寸。
2、多摄像头：从HTC的双摄开始，到16、17年苹果三星相继入场，再到传闻中华为即将推出的徕卡三摄，多摄像头方案的基本思路是“以多打少”。既然单个摄像头永远追不上相机，索性通过增加摄像头数量，再利用手机强大的运算能力进行“叠片”，来模仿相机效果。当然，缺点也显而易见，成本和功耗都会随摄像头数量而增加。
3、改进镜头结构：像光学变焦、可变光圈等技术在相机镜头上已经非常成熟，但手机的微摄像头体积太小，这些成熟技术统统无法施展。直到去年，vivo概念性发布的手机潜望式光学变焦镜头，才让改进镜头结构这条路线露出了一点曙光。而三星的可变光圈技术，实实在在的打开了这扇门。
下面进入正题，三星S9/9+究竟如何实现可变光圈？
先说说相机的可变光圈，其基本原理就是利用排列成环形的机械结构遮光片改变镜头的进光量。遮光片中心留下的透光孔越大，光圈也就越大（相应的光圈F值越小），反之亦然。而每一档光圈值对应的实际通光量或者透光孔面积都是上一档的1/2。常说的光圈档位F1>F1.4>F2>F2.8>F4>F5.6>F8>F11……，都满足这一关系。（具体数量关系与本文关系不大，不展开了）
要实现这种可变光圈，只要通过旋转机构改变遮光片位置并通过“克崩”（弹簧和定位钢珠组成的定位装置）为每一档光圈定位即可。对于纯手动镜头而言，旋转机构就是手动光圈环，而对于电动镜头而言，一般采用电磁驱动。比如佳能EF镜头的EMD电磁驱动单元，其核心是一台变形步进电机。
从W2018后置镜头的光圈动作可以看出，三星的可变光圈镜头与相机镜头原理一样，同样是采用机械遮光片来实现物理可变光圈。这一点对于小巧的手机摄像头而言，已经实现了质的改变，值得为其点赞。
不过手机摄像头显然不能通过手动光圈调节环来实现可变光圈，而电磁驱动环节中的步进电机暂时也不可能做到如此小的尺寸。虽然目前官方没有详细说明，也没有第三方拆解报告，不过可以推测：三星S9+的可变光圈有可能是通过类似电磁开关的机构，利用开关内电磁线圈通电后产生的磁力吸合磁铁，带动6片遮光片的开合动作。这或许也就是W2018和S9+的可变光圈只有F1.5和F2.4两档的原因所在。
虽然三星S9/9+只是实现了两档光圈调节，但无疑为手机摄像技术的提升又提供了一条新的思路。下一步如果步进电机能够做到微型化，小到足以放进微摄像头，或许在手机上就可以实现相机一样的多档光圈调节了。
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