顶级手机影像大战将进入玻璃镜头时代
小米1亿像素、华为5000万像素,三星1.8亿(像素)也在路上,但手机拍照依然糊片有鬼影,这跟镜片材质有关系吗?
用户答题中,比较聚焦的观点是:无论是超高像素还是超级大底,如今对手机成像质量的提升作用已十分有限,手机拍照性能要逐步提升,玻塑混合镜头将是下一个突破口。
不可否认的是,在移动互联时代,手机拍照性能的快速进步,对数码相机包括单反市场造成了巨大冲击。根据国际相机影像器材工业协会(CIPA)公布的数据,2019年全球数码相机出货量同比下滑21.7%,降至1521万部。其中,单反相机销量下滑幅度更是达32%,降至450万部,利润同比下跌28%。
在这场与相机的非直接关联竞争中,智能手机之所以取胜,首先得益于算法与AI芯片的升级,这种计算摄影对手机影像的性能提升很明显,比如手机美颜、高清月亮、超级夜景等用户日常的高频使用场景。
此外,近年来超高像素和超级大底在手机上也正在快速应用,比如1亿像素镜头,以及1/1.28英寸的光学传感器(CMOS),都在接近甚至赶超单反级别相机。索尼黑卡的CMOS为1英寸,佳能EOS 6D Mark II为2620万像素。
手机在成像清晰度、噪点、边缘画质,以及眩光和鬼影(Flare& Ghost)等伪像方面,都完全处于肉眼可见被吊打的局面。单纯从硬件上看,重要原因主要在于,目前全地球手机镜头使用的还是塑料镜片,其先天缺陷严重拖累了手机整体拍照性能的提升。
受限于本身材质,塑料镜片无论是通光率、折射率、色散等问题,比玻璃镜片的物理性能差得太多,更加不用说与高端单反镜头上使用的高折射、超低色散玻璃镜片相比了。也正因为如此,手机拍照中用户经常会遇到两个高频影像问题:一个是边缘画质变差;另一个是眩光和鬼影,专业摄影领域称之为伪像。
单反镜头采用的是多种高精准度玻璃镜片的组合,比如萤石级底色散玻璃镜片、超低色散玻璃镜片、非球面玻璃镜片—— 前两者主要解决的是成像色散问题,后者主要是用来解决成像畸变的。
所谓色散,是由于不一样的材料对于不同波长光线的折射率不一样,导致不同波长光线不能统一的到达焦平面,这是导致边缘画质变差的最重要原因之一。
而手机使用的塑料镜片,色散问题本身就比光学玻璃存严重很多,更不要说单反上使用的多种高精准度玻璃镜片的组合镜头了。
手机镜头是由多层镜片组成的,当强光进入镜头之后,在各枚镜片表面反复多次折反射,形成杂乱的光线,最终照射在CMOS传感器上被拍摄下来,就会造成眩光和鬼影等伪像问题。
2)不耐高温,优质的镀膜工艺需要300度以上的高温,而一般塑料可承受的温度不超过100度;
这些问题对于单反镜头上使用的高品质光学玻璃来说都不存在,镀膜材质和工艺也更有保证,拍出来的照片伪像出现的程度和频率自然大大减少。
从以上角度来看,手机拍照要实现进一步跨越,镜头材质这一短板问题必须攻克。但遗憾的是,受重量、机身厚度、工艺、良品率等技术限制,还无法在手机上使用纯玻璃材质镜头。
因此,现阶段最好的方式,是采用玻璃镜片+塑料镜片的玻塑混合镜头方案,在关键的镜片、曲率更大的镜片先用上光学玻璃镜片。
业界测试结果也印证了玻塑混合镜头方案带来的明显成像优势:以1亿像素手机镜头为例,采用1G6P玻塑料混合方案,相比7P塑料方案,在各个视场下的MTF(Modulation Transform Function,调制传递函数,MTF越高,镜头的解析力越高,拍摄到的画面更清晰)均有提升,其中视场中心MTF约可以提升约2%,边缘MTF约可以提升5%。
在华为最新发布的P40 Pro+超大杯10倍长焦镜头模组中,就有一片玻璃镜头组成的玻塑混合镜头方案。
从智能手机的技术迭代历史来看,虽然玻璃镜头的应用暂时处于成本高、良率低状态,但只要是技术和工艺层面的问题,那就都不是问题。
所以现在很期待,接下来手机生产厂商发布的旗舰手机使用的摄像头方案,将从8P(Plastic),或者7P+1G(Glass),慢慢地过渡到4P+4G,最终实现8G全玻璃镜头方案。
从整个行业来看,目前全球具有玻璃镜片技术的厂商主要有大力光、舜宇光学、HOYA、联创光学、瑞声科技。其中前四家厂商均采用的是GMO(Glass Molding optics)生产技术,瑞声科技则是独有的WLG技术(Wafer Level Glass)。
虽然目前所有厂商均未大规模生产手机玻璃镜片产品,但在一家TOP手机企业已经吃螃蟹的情况下,意味着所有手机企业一定选择全面跟进。
可以预见,全球新一轮的顶级手机影像大战,将很快进入玻璃镜头时代。而对于外部来说,玻塑混合镜头方案的率先应用,将成为手机与相机之争的下一个突破口。