[2025年CES创新奖获奖者采访#3. ALoP] 用更小、更亮的模块革新长焦摄像头

2024年11月，三星电子在全球最大、最具影响力的科技盛会“2025年CES创新奖®”举办之前，共获得29项“CES创新奖”。 其中一项获奖技术是“全透镜棱镜”（ALoP-All Lenses on Prism）。 这种革命性的镜头和传感器放置方法采用折叠变焦结构，将相机镜头直接放置在相机棱镜上，从而减小了相机模块尺寸并提高了亮度。 在本次CES创新奖访谈系列的第三部分，我们采访了传感器解决方案团队的Younggyu Jeong（项目负责人）和Minook Kim（主任工程师）来了解关于ALoP的更多信息。
 

问:对于那些不熟悉该产品的人，请您介绍一下ALoP。

Younggyu Jeong（任务负责人）:全透镜棱镜（All Lenses on Prism）是一种用于智能手机长焦摄像头的全新折叠变焦结构。 通过将镜头放置在棱镜顶部，可以减小模块尺寸，同时捕捉更明亮的图像。 具有高变焦比的长焦摄像头需要较长的焦距。 这就是为什么像DSLR这样的大型相机配有较长的镜筒。 然而，由于智能手机的空间有限，无法无限制地增加相机的高度，因此它们主要使用折叠变焦结构，使棱镜将光路弯曲90度。 传统的折叠变焦结构将镜头放置在棱镜和传感器之间，而ALoP将镜头放置在棱镜的上方，从而缩短了模块的整体长度。
 

问:ALoP是针对长焦摄像头的解决方案。 那么，为什么智能手机对更好的长焦摄像头的需求变得如此重要？

Minook Kim（主任工程师）: 移动相机一直在不断发展，通过引入更大的图像传感器来实现更好的图像质量。 智能手机中使用的主摄像头传感器——广角摄像头，尺寸已经达到了1”到1/1.3”的范围，这被认为是现代智能手机可实现的上限。

这就是为什么长焦摄像头正在成为智能手机制造商新的差异化竞争力。 长焦摄像头不仅支持高倍率变焦功能，还非常适合拍摄人像。 长焦摄像头可以通过较窄的视野，压缩背景并减少对象失真，甚至可以营造出理想的的背景虚化效果。
 

问:长焦摄像头在业界的发展方向是什么？

Younggyu Jeong: 当长焦摄像头首次被引入智能手机时，它们的变焦比较低，例如2倍（50毫米）。 随着智能手机摄像头的传感器尺寸越来越大，变焦比越来越高，折叠变焦技术应运而生，它像潜望镜一样将光路弯曲90度，从而可以在水平方向上实现更长的焦距，而不会增加智能手机的垂直厚度。 这使得智能手机能够配备更高倍率的长焦摄像头。

然而，传统的折叠变焦结构在通过低F值实现明亮摄像头方面存在局限性。 通常写为F/2.6的F值，表示镜头直径与焦距的比率，数字越低，在相同光照条件下拍摄的照片越明亮。 在专为特定焦距设计的相机中，需要增加镜头直径以降低F值。 然而，由于镜头被垂直安装在智能手机上，使用更大的镜头以获得更明亮的图像会增加智能手机的更厚，因此需要找到其他解决方案。

此外，大多数现代智能手机都配备了多个摄像头，因此如果广角摄像头和长焦摄像头之间的亮度差异很大，则在改变变焦倍率时摄像头之间的过渡可能不够流畅。

为了解决这些问题，业界一直在寻找一种能够实现比传统折叠变焦结构更好的F值的解决方案。 因此，我们开发了ALoP。

Minook Kim: 我们还需要谈谈摄像头的凸起问题。 高倍率的长焦摄像头本质上需要从镜头到传感器的距离更长，从而导致摄像头的模块更高。 虽然折叠变焦技术的出现使得在智能手机有限的空间内可以实现更高倍率的长焦摄像头，但由于摄像头凸起较大且较厚，很多消费者仍感到不便。 这就是为什么业界正在寻找像ALoP这样更小、更薄的长焦摄像头解决方案。
 

问:传统折叠变焦和ALoP有什么区别？

Minook Kim: 在传统的折叠变焦结构中，进入摄像头的光线会被棱镜弯曲90度，然后穿过镜头到达传感器。  相比之下，ALoP将镜头水平放置在棱镜顶部，使光线先穿过镜头，再通过棱镜折射，最后到达传感器。 通过将镜头放置在先前空白的空间中，可以提高设计效率并缩短模块长度。 它还具有即使在黑暗环境下也能明亮清晰地捕捉拍摄对象的优势。 
 

问:ALoP如何在低光环境下明亮清晰地捕捉拍摄对象？

Minook Kim: 正如我们前面提到的，要以较低的F值捕捉明亮的图像，较大的镜头直径会更有利。 在传统的折叠变焦中，镜头是垂直安装在模块上的，因此使用更大的镜头会增加模块高度，从而导致智能手机整体厚度增加。 ALoP则将镜头水平放置在模块上，从而可以使用更大的镜头。 这样可以捕获更多的光线，从而提高摄像头的信噪比（SNR），而不会影响智能手机的厚度。 因此，即使在黑暗的环境中，也能拍摄出更加清晰明亮的图像。
 

问:您之前提到ALoP是减小模块尺寸的有效方法。 从智能手机设备的角度来看，更小的模块有哪些好处？

Younggyu Jeong:更小的摄像头模块可以减少摄像头凸起的面积和高度，从而提供更美观的智能手机设计。 从制造商的角度来看，更小的摄像头模块还可以实现设备内更高效的组件放置和空间利用，有助于改善智能手机的其他性能方面，例如电池寿命。
 

问:ALoP是否还有其他优点或特点吗？

Youngyu Jeong:在传统的折叠变焦结构中，从智能手机外部观看长焦摄像头时，矩形棱镜会暴露出来，这会与其他具有圆形镜头的摄像头产生不协调感。 另一方面，ALoP允许光线像其他摄像头一样通过圆形镜头进入，而使所有摄像头在设计上保持一致性。

Minook Kim:传统的折叠变焦棱镜使用45度反射面，而ALoP使用40度倾斜反射面。 传感器也倾斜了10度，从而降低了模块镜头高度和传感器高度。

此外，ALoP采用了与传统折叠变焦结构不同的自动对焦机制。 传统的折叠变焦通过水平移动垂直放置的镜头来实现自动对焦。 而ALoP则通过一种独特的方法实现自动对焦，即镜头与棱镜一起水平移动。 由于没有垂直方向的镜头运动，进一步降低了模块高度。 在这种情况下，倾斜的传感器角度会导致AF过程中图像中心发生轻微偏移，但通过调整镜头位置以矫正图像中心。
 

问:在开发ALoP的过程中，您遇到过哪些独特的挑战？

Younggyu Jeong: 当我们开始开发ALoP时，我们与以色列研究机构Corephotonics密切合作，并与多个战略合作伙伴经历了许多曲折，以实现新推出的长焦摄像头概念。 经过无数次的讨论，我们与关键组件合作伙伴连续数月持续会面，增强了设计的完整性。 这些讨论包括确定反射光学系统是否使用镜子或棱镜、如何为新的自动对焦方法设计执行器，以及如何优化组件形状以最大限度地减少鬼影和眩光。 随后，我们花了四个月的时间开发样品，并以此为基础开展促销活动，成功吸引了众多客户的兴趣。 我们迫不及待地想看到第一批搭载ALoP的智能手机上市。
 

问:您认为智能手机摄像头行业的未来会怎样？

Younggyu Jeong:智能手机摄像头正在迅速发展，但由于尺寸限制，未能超过DSLR(数码单反相机)的能力。 我相信，新技术将会不断涌现，以缩小这一差距，而改善因外形因素受限的长焦摄像头图像质量的技术将处于最前沿。

从商业角度来看，我们期待各种技术实现商业化，以降低F值，增加变焦倍数并减小模块尺寸。 我们将继续结合ISOCELL的差异化硬件解决方案与基于AI的软件解决方案，以扩展用户的移动相机体验。
 

ALoP这一革命性的结构能够实现更小的长焦摄像头模块，同时拍摄出明亮清晰的照片，于2025年1月7日至10日在拉斯维加斯会议中心亮相。
 

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