雖然高倍光學變焦無法通過傳統的攝像頭實現，但是近兩到三年各大智慧手機終端品牌已經開始在各自的旗艦機型中對低倍“光學變焦”做起了文章。我們嘗試分析判斷未來中短期以及長期智慧手機光學變焦的發展路徑。
2.1 智慧手機的“光學變焦”是怎麼實現的?
雙/多定焦鏡頭實現智慧手機光學變焦仍是主流方案：目前，智慧手機攝像頭的變焦並不是真正意義上的光學變焦，仍然是以兩顆或者多顆定焦鏡頭配合實現與光學變焦類似的拍攝效果。以iPhone X和華為Mate20 Pro為例，iPhone X雙攝像頭中兩顆鏡頭的焦距分別為28、52mm，iPhone X具備2倍“光學變焦”以及10倍數碼變焦;華為Mate20 Pro三攝像頭中三顆鏡頭的焦距分別為16(超廣角)、27(廣角)、80(長焦)mm，Mate20 Pro備3倍“光學變焦”、5倍混合變焦以及10倍數碼變焦。
雙攝“光學變焦”的原理：在工作的時候，兩個攝像頭同時拍攝出一張遠景和一張近景照片，通過後端演算法合成一張照片，支援即時的光學變焦，且保證圖像品質一致。所以，雙攝“光學變焦”本質上還是依靠後臺演算法，並不是攝像頭焦距發生了變化，但是成像品質達到光學變焦的效果。我們以2018年下半年發佈的兩款旗艦機iPhone XsMax和華為Mate20 Pro為例來解釋雙攝“光學變焦”的工作原理。
iPhone Xs Max雙攝“光學變焦”的原理：iPhone Xs Max具備2倍“光學變焦”和10倍數碼變焦。我們通過各類拍照模式測試研究了iPhoneXs Max的“光學變焦”原理。1)當使用1200萬/28 mm焦距主攝像頭拍攝時，產生無損照片;2)當畫面從1×至2×之間時，利用主攝像頭的數碼變焦實現變焦;3)當畫面達到2×時，利用1200萬/52 mm長焦攝像頭拍攝，產生2×無損照片;4)當畫面從2×至10×時，分為兩個情況：①光線條件好時，智慧手機利用長焦攝像頭和主攝像頭共同配合實現數碼變焦。②光線條件不好時，智能手機獨用主攝像頭(此時並不開啟長焦攝像頭)實現2×至10×的數碼變焦。因此，iPhone Xs Max的2倍“光學變焦”實質上是2倍光學定焦+10倍數碼變焦。
iPhone X值得誇讚的地方：1)強大的影像處理器ISP，蘋果在何時切換攝像頭時主要就是依靠ISP，ISP會判斷那顆攝像頭的拍攝效果更佳，進而選擇合適的攝像頭進行工作;2)強大的後期演算法，雖然1×至2×依靠的是數碼變焦，但是蘋果還是依靠演算法做到了和光學變焦相媲美。
華為Mate20 Pro是怎麼實現3×光學變焦的?華為Mate20 Pro後置“浴霸式”三顆攝像頭官方宣稱具備3×光學變焦，5×混合變焦(三個攝像頭通過不同組合實現各種環境下出色的5×變焦效果)和10×數字變焦。
我們可以看到，華為宣稱Mate20 Pro具備3×光學變焦(80/27=2.96≈3)，而不是5×光學變焦(80/16=5)，因此可以推測Mate20Pro在變焦過程中超廣角鏡頭參與度不會很高。進一步研究了Mate20 Pro具體的“光學變焦”原理：1)當畫面0.6×至1×時，使用2000萬超廣角實現數位變焦;2)當畫面在1×時，使用4000萬廣角主攝像頭拍攝，產生無損照片;3)當畫面在1×至3×時，使用主攝像頭的數碼變焦實現變焦;4)當畫面達到3×時，利用主攝像頭和長焦攝像頭，產生3×無損照片;5)當畫面在3×至5×時，採用主攝像頭和長焦攝像頭配合的數碼變焦實現工作;6)當畫面在5×時，使用800萬長焦攝像頭單獨工作拍攝無損照片;7)當畫面在5×至10×時，仍然單獨使用800萬長焦攝像頭實現數碼變焦。
華為Mate20 Pro在“光學變焦”上相對於iPhone Xs Max的優勢：Mate20 Pro的長焦鏡頭焦距更長，達到了80 mm，為更高倍數的“光學變焦”提供硬體支援。
總結來看，無論是華為Mate20 Pro還是iPhone Xs Max，官方宣稱的“光學變焦”其實都是基於兩個不同焦距的定焦攝像頭，通過兩個攝像頭的光學定焦與數碼變焦的混合來實現“光學變焦”，本質上有點偷換概念。但是，從目前這個時間點來看，這個方案是目前實現手機攝像頭變焦較為實際、較為划算的一個方案，Mate20 Pro確實也是在低倍變焦領域對部分入門級相機發起了挑戰。
三攝不是低倍“光學變焦”的剛需：通過研究雙攝的iPhoneXs Max和三攝的華為Mate20 Pro，我們可以得出一個結論，即對於低倍“光學變焦”，三攝還是雙攝並不是最重要的。無論是iPhone Xs Max還是Mate20 Pro，在“光學變焦”時用到的攝像頭數量最多只有兩個。Mate20 Pro多出的一個超廣角鏡頭只是在低倍變焦上提供了更大的變焦範圍，其最重要的作用還是提供120°的拍攝視角。未來，中低端機型的低倍“光學變焦”很有可能通過雙攝來實現。
長焦鏡頭才是雙/多攝“光學變焦”的核心難點：對於智慧手機來說，短焦是相對容易的，因為鏡頭厚度較薄，技術相對成熟;但是長焦鏡頭由於結構設計和裝配複雜，另外鏡頭與感光晶片相對距離的範圍較廣，因此長焦鏡頭厚度厚，容易產生類似於iPhone手機背後攝像頭突起的情況。
2.2 潛望式攝像頭是智慧手機高倍“光學變焦”必經之路
為什麼潛望式是實現光學變焦的必經之路?上文提到現在智慧手機“光學變焦”主要還是依靠2-3個定焦鏡頭的配合，其中最為重要的長焦鏡頭。變焦倍數越高，長焦攝像頭的高度越高，智慧手機的厚度不足以支持高倍長焦攝像頭的高度，而潛望式攝像頭是解決這個問題最為直接有效的方法。
潛望式攝像頭與常規攝像頭模組元件組成差異不多，結構區別較為明顯：以OPPO在2017年MWC推出的潛望式攝像頭為例，組成上，潛望式攝像頭模組與常規攝像頭模組差異不多，均含有感光晶片、鏡頭組、紅外濾光片、音圈馬達，潛望式攝像頭較常規攝像頭多一到兩個光線轉向元件。光線轉向單元包括棱鏡外殼、棱鏡、棱鏡座、支承軸套、支承軸、支承卡座。
結構上，潛望式攝像頭則與常規攝像頭模組由比較明顯的差異，潛望式鏡頭鏡片與智慧手機平面垂直放置，而常規攝像頭鏡頭鏡片則是與平面平行放置，因此潛望式攝像頭為鏡頭組提供更長的空間選擇。潛望式攝像頭在智慧手機中結構的差異實現了更高的攝像頭模組高度。
舜宇光學和華為在潛望式攝像頭佈局最為積極：近些年未有主流智慧手機終端廠商採用潛望式攝像頭，雖然OPPO在2017年MWC大會上推出這幾年來的首部潛望式攝像頭智慧手機，但是並沒有量產。因此，我們只能嘗試通過各個終端廠商以及模組廠在潛望式攝像頭專利上的佈局，推測未來潛望式攝像頭可能採用的組成以及結構。
根據SOOIP的專利檢索資料(與國家智慧財產權局的資料較為相符)，舜宇光學、華為、信利光電、亞洲光學(臺灣)、水晶光電、歐菲科技已公開的有權或在審潛望式專利分別為9、6、5、4、3、2件，舜宇光學在潛望式攝像頭尤其是模組領域具有領先的專利佈局。需要注意的是，這些專利只是公開專利的情況，企業或早已開始相關技術的研發但是未形成專利。
從潛望式攝像頭專利的申請時間來看，2016和2017年是潛望式攝像頭的兩個申請大年，這兩年共申請了47件專利。
各家的潛望式攝像頭模組組成上大同小異：從各個公司的專利佈局來看，各個公司的潛望式攝像頭模組零部件組成大同小異，均包括濾光片、鏡頭組、音圈馬達、反射棱鏡組(光轉向機構，使用數量1-2個)以及感光晶片，各家公司的潛望式攝像頭差異在結構的設計上。
從已經公開的專利來看，舜宇光學科技、信利光電在潛望式雙攝模組有專利佈局，而亞洲光學，華為以及歐菲科技則是在潛望式鏡頭有專利佈局，其中亞洲光學則是推出了具備鏡片移動能力的潛望式鏡頭。
2.3 定焦潛望式攝像頭實現“光學變焦”仍是未來的主流方案
雖然從定義上，雙/多定焦攝像頭實現“光學變焦”本質上並不是光學變焦，但是從結果上達到了輸出與光學變焦相同素質的效果。而局限於手機的特徵，我們認為，未來中短期內智慧手機光學變焦仍將在雙/多攝“光學變焦”上做創新，其中至少有一個攝像頭是潛望式攝像頭，中短期內推出真正的光學變焦智慧手機難度較大。
手機光學鏡頭為何難以實現真正的光學變焦?變焦鏡頭通常是以犧牲光圈來實現的，因為光圈F=焦距/光圈直徑，鏡頭焦距越長，光圈值越大，光圈越小。光圈越小，進光量越少，對景象的資訊就越少，因此成像品質就會顯著下降。而手機攝像頭的進光量本就遠少於單反相機，一旦採用真正的光學變焦鏡頭，整個成像素質將會“慘不忍睹”，所以中短期內手機攝像頭難以實現真正的光學變焦。
“廣角+超廣角或標準焦距+TOF鏡頭+多個定焦長焦鏡頭(其中至少一個是潛望式鏡頭)”將會成為趨勢：華為Mate20 Pro採用“廣角+超廣角+長焦”三攝方案，可以看到在3×以下Mate20 Pro可以輸出無損照片，但是3×至10×時通過單個或兩個攝像頭配合僅能實現數碼變焦。為了輸出更高倍數的無損照片，未來勢必會加入焦距更長的長焦鏡頭，此時就需要採用潛望式鏡頭方案。因此，我們預測，未來智慧手機會採用多個定焦的長焦鏡頭來實現高倍定焦，再通過演算法實現與光學變焦素質相等的變焦;為了實現更高倍數的“光學變焦”，手機攝像頭數量會越來越多，三/四攝將會成為標配!
長期來看，智慧手機採用真正的光學變焦鏡頭難度很大!目前，具備真正潛望式光學變焦攝像頭的智慧手機僅有華碩在2015年底推出的Zenfone Zoom，這類攝像頭存在許多不可接受的問題。1)需要解決長焦鏡頭光圈小的問題，類似單反的恒定光圈變焦鏡頭，但是整個鏡頭的結構會更加複雜，成本會顯著提升，華碩Zenfone最終只能使用F/2.7-F/4.8的光圈，在拍攝夜景時劣勢會非常大;2)光學變焦由於需要涉及鏡片移動來調整焦距，因此會導致對焦時間提升，能耗增加，對電池的要求會更高;3)變焦鏡頭的抗摔性能遠不如定焦鏡頭，假設智慧手機採用光學變焦鏡頭，那未來對攝像頭鏡頭以及模組的穩定性要求將會大大提升，畢竟摔手機是常有的事。
總結來看，在智慧手機領域，多個定焦鏡頭(包含至少一個潛望式鏡頭)實現“光學變焦”仍將是中短期的主流，長期是否會採用真光學變焦鏡頭或其他新技術，如DynaOptics變焦、MEMS變焦仍需觀察。