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简要介绍在移动端应用的可变光圈结构

2023-04-24 21:59 作者:LazeSun  | 我要投稿

本文不讨论可变光圈在移动产品里是否有价值,毕竟我个人对在移动影像领域采用可变光圈的观点这几年就没怎么变过。

咱就简简单单借个热度搬一下我去年在隔壁的回答,简要介绍一下目前在移动端应用的可变光圈结构。本文只是介绍不同形态和之间的区别,不包含谁比谁先进,谁才算黑科技等吵架内容,本人目前也没能力下这种判断。

先说一下可能是目前最经典的可变光圈结构:包含复杂的翅片结构,并需要一个支持步进的电机来让整个结构在不同的光圈值中切换。

在 2008 年的专利中都说它是“现有技术”


传统的可变光圈结构的优势是显而易见的,中间的光孔大小可以从大到小平滑变换,也就是说只要驱动光圈的电机精度足够高,在最大和最小光圈之间可以分出任意多个光圈挡位。

但这个结构也有它的问题,首先,翅片的形状导致很难把光孔做成完全的圆形(尤其是对于无极光圈来说),这可能会导致最终图像产生变形(例如六边形的焦外光斑)。其次,传统光圈结构非常复杂,组件数量较多,这将导致:1、制造非常复杂以及耗时;2、更容易损坏或者卡住;3、体积在结构和技术限制下难以缩小——为了解决这些问题,对于成本和体积来说都是挑战。

华为专利的方案虽然结构更加简化,但是组件数量还是比较多


在 2009 年发布的 Nokia N86 8MP 上,诺基亚选择了一个比较讨巧的方案:通过在两个挡片中挖孔来实现三档可变光圈。我没有找到对得上的结构图,所以在这里上一个咱认为最接近的。

(这个实例只能实现两档可变光圈切换,并非诺基亚专利)


这个方案最大的好处我觉得就是把光圈叶片从多个缩减为一个/两个。而在大幅简化结构后,体积重量、装配难度以及故障率都更容易控制。同时驱动马达的选型也相对更自由,此外由于光圈形状和大小取决于光圈挡片(叶片)中间的挖孔的形状大小,所以能做成完美的圆形。

不过这个结构也有代价,除了没法无极调节光圈以外,主要的问题在于相机模组需要留有足够的 XY 平面面积来在大光圈挡位下收纳光圈叶片,而这部分的权衡就会影响到相机模组占板面积以及最大光圈大小。

还有就是,由于一个光圈叶片只负责一个光圈值,这导致一旦需要很多可变光圈挡位,该方案的结构甚至有可能会比传统结构更加复杂。

后来三星在 Galaxy S9 系列 开始使用的可变光圈结构,通过在两个光圈叶片上分别挖两个相交的圆孔(一大一小)更好地利用了相机模组光孔/透镜孔周边的平面空间(面积)。

从拆机的光圈结构件来说,应该是这个结构


之所以要这么干我认为是为了在 XY 平面面积占用上更小,这样即便上大光圈,相机模组的占板面积也不会比没有可变光圈的模组大多少,而代价就是结构会更加复杂一些,而且也不能无极调整光圈。

当然除了以上这些做成过产品的方案,实际上各大厂商或多或少也尝试过一些更为激进的设想,其中运气好的能成为专利被我们所知。

比如诺基亚的电致伸缩聚合物光圈,不需要任何活动部件,通过让光圈材料膨胀/收缩来改变光孔大小——仅需一个元件即可实现无极可变光圈功能。


再比如苹果的电致变色光圈:通过让环状的电致变色材料在透明和不透明之间切换来实现多档可变光圈切换——同样也不需要任何活动部件。




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