一、光學(xué)變焦原理

　 　光學(xué)變焦是通過鏡頭、物體和焦點三方的位置發(fā)生變化而產(chǎn)生的。當(dāng)成像面在水平方向運動的時候，視角和焦距就會發(fā)生變化，更遠(yuǎn)的景物變得更清晰，讓人感覺 像物體遞進的感覺。 顯而易見，要改變視角必然有兩種辦法，一種是改變鏡頭的焦距。用攝影的話來說，這就是光學(xué)變焦。通過改變變焦鏡頭中的各鏡片的相對位置來改變鏡頭的焦距。 另一種就是改變成像面的大小，即成像面的對角線長短在數(shù)碼攝影中，這就叫做數(shù)碼變焦。實際上數(shù)碼變焦并沒有改變鏡頭的焦距，只是通過改變成像面對角線的角 度來改變視角，從而產(chǎn)生了“相當(dāng)于”鏡頭焦距變化的效果。

　　變焦鏡頭由固定透鏡組和可變透鏡組兩部分組成。通過移動可變透鏡組，改變成像光路，可以在一定的范圍內(nèi)改變鏡頭的焦距，從而也改變了拍攝的視角。

　　變焦鏡頭的倍率是指長焦端的最大焦距與廣角端的最小焦距之比。

　　實現(xiàn)光學(xué)變焦的方法有多種，以下簡單介紹。
 

　　二、外伸縮式

　　卡片式數(shù)碼相機的光學(xué)變焦大多采用外伸縮式結(jié)構(gòu)，由于體積大，系統(tǒng)復(fù)雜，移植到手機上使用的難度很大，然而三星卻做到了，將一顆縮小版的外伸縮式光學(xué)變焦攝像頭植入到手機機身內(nèi)，Galaxy S5 Zoom便是其代表作。

　　外伸縮式光學(xué)變焦模組植入到手機，結(jié)構(gòu)尺寸大、光電系統(tǒng)難度大、整機研發(fā)難度大、研發(fā)周期長、功耗高、外伸縮結(jié)構(gòu)不利于用戶使用、整機ID設(shè)計難等不利因素多，因此該方案并不適合追求便攜、輕薄的手機搭載。

　　三、內(nèi)伸縮式

　 　為了更好的把傳統(tǒng)的機械式光學(xué)變焦攝像頭模組植入到手機中，小型化設(shè)計成一條解決思路。夏普在2005年就推出了小型化設(shè)計的內(nèi)伸縮式光學(xué)變焦模組，該 模組為300萬像素，外圍尺寸縮小到20×10×23.5mm，可實現(xiàn)3倍光學(xué)變焦。夏普V903SH以及V903SH手機就搭載了這類光學(xué)變焦模組，但 業(yè)界最有名的光學(xué)變焦手機還是諾基亞的N93及N93i，簡直是一部迷你DV。

　　內(nèi)伸縮式成功地縮小了攝像頭模組尺寸，并且把整體伸縮的 結(jié)構(gòu)更改為單個鏡片在模組內(nèi)的運動伸縮，使模組更容易搭載在手機上使用。但缺點是模組高度太高，以至于手機整機結(jié)構(gòu)和ID設(shè)計難度很大，諾基亞更是別出心 裁地將該攝像頭設(shè)計在轉(zhuǎn)軸部位。但當(dāng)下是追求簡潔的智能手機時代，較大的模組高度顯然不容易設(shè)計到手機中。

　　四、潛望式

　　為了再把內(nèi)伸縮式的高度降低，索尼等公司創(chuàng)造性地設(shè)計出潛望式光學(xué)變焦模組，即在鏡頭末端增加一個45度的鏡片，并將模組平行放置在手機上，高度得以大大降低。索尼的T系列卡片式數(shù)碼相機超薄的機身就是采用這一設(shè)計得以完成的。

　　潛望式的結(jié)構(gòu)，如果資源相對豐富，應(yīng)用到智能手機上應(yīng)該是非常棒的選擇。

　　五、雙攝像頭算法變焦

　 　Corephotonics公司公布了一套雙攝像頭系統(tǒng)，是由兩個攝像頭組合而成，其中一個是廣角鏡頭，另一個是微距鏡頭。在工作的時候，兩個鏡頭同時 拍攝出一張遠(yuǎn)景和一張近景照片，通過后端算法合成一張照片，支持實時的光學(xué)變焦，且保證圖像質(zhì)量一致。而不像數(shù)碼變焦，是通過取小幅圖像放大后得到光學(xué)變 焦的效果，但圖像通過放大后質(zhì)量明顯下降。

　　六、MEMS變焦

　　谷歌曾經(jīng)申請的一項Alvarez鏡頭專利，鏡頭能夠配置兩個不同厚度的板塊，通過折射實現(xiàn)光學(xué)變焦功能。簡單地說，這種技術(shù)最大的好處就是非常適合小型數(shù)碼設(shè)備如智能手機使用，可以實現(xiàn)一定倍數(shù)的光學(xué)變焦功能，不增加手機體積和功耗；但它也存在一定局限性，便是光學(xué)變焦倍數(shù)相對有限、同時鏡頭模塊也相對固定，不能由廠商隨意定制。

　　七、DynaOptics變焦

　　來自舊金山和新加坡的團隊組成了DynaOptics工作室，他們提出了一種全新的光學(xué)結(jié)構(gòu)。用它制造出的攝像頭體積很小，可很方便的植入手機。

　　傳統(tǒng)的變焦光學(xué)結(jié)構(gòu)需要一組鏡片內(nèi)部移動調(diào)節(jié)彼此間距離以實現(xiàn)不同的光路，達(dá)到變焦的目的。DynaOptics提出了一個全新的光學(xué)結(jié)構(gòu)，鏡片間距離不變，而是通過平移鏡片改變光路，就像是某種特殊的雙焦鏡片那樣。

　　手機搭載的攝像頭從像素不斷拉高，到圖像質(zhì)量不斷提升，到目前光學(xué)防抖的加入和普及，下一階段加入光學(xué)變焦功能成必然趨勢。