今年的新iPhone，发布会看到一半的时候，准确地说，是看到1小时14分的时候，我这期视频的标题，就已经写好了。

作为今年iPhone解禁日的第一期节目，我不想做泛泛而谈的体验啊，我相信你们想看的应该也不是这个。所以不如，我们把话题收窄到一个机型，里面的一个技术——四重反射潜望式长焦。相信我，不看到最后，你一定想不到，这颗长焦的背后，还有着这么精彩的故事。

要看懂这颗潜望长焦，你需要懂一点小小的物理，不过不用担心，这些东西，我们上学的时候都学过。

我们知道，光从一种介质，发射向另一种介质的时候，会发生折射。这是一个半圆形的透镜。我们从这个位置，给它一束光，你会看到，这束光，被分成了两个方向：有一部分发生了折射，穿过了棱镜，进入到了空气中；而另一部分，则依然留在棱镜内，被反射了过去。

而这个时候，如果我们改变光的方向，你会发现，超过一个特定的角度之后，折射光，突然消失了，所有的光，都只反射，不再折射，这个现象，被称为「全内反射」Total Internal Reflection。而这个特定的角度是多少，这和介质的折射率相关，不同的材料，会有不同的折射率。我们把这个角度，称为「临界角」Critical Angel。小于临界角，部分反射，部分折射；大于临界角，则发生全反射。

这些，就是你需要知道的一切。接下来，我们上实物。iPhone 15 Pro Max上面的这颗潜望镜头，和我们见过的其它潜望不同，它看上去好像有点“扁”。一般的潜望镜头，棱镜的顶角，都是被设计为45°，这样光线从镜头进来之后，就会被垂直地反射到这里的CMOS上。当然，也有一些方案，会使用两颗棱镜，把CMOS水平放置。而iPhone，不一样。首先，它把镜组，挪到了前面，然后把棱镜，做成了一个整体。从侧面看，棱镜是一个平行四边形，但顶角，不再是45°，而是比45°略小。

当光线入射之后，首先经过的，是棱镜的这条长边。因为入射光是近乎垂直地射向棱镜，入射角小于临界角，所以，会有一小部分光被反射回去，而大部分光会穿透棱镜，到达它的短边。在短边上，我们不希望光继续折射到空气中，所以我们给短边镀上一层HR高反射膜，它就像一面镜子，把光线反射回长边。到了这里，情况和刚才不一样了——因为入射角已经超过了临界角，所以这个时候，全反射(TIR)发生。光不会穿透过棱镜，而是继续留在棱镜内，到达对面的长边。同理，这次的入射光，也超过了临界角，所以，它又发生了第二次全反射(TIR)，到达短边。这条短边，同样镀有高反射镀膜，它会把光反射到这里。而这一次，光线再次近乎垂直地射向长边，所以有一小部分光被反射，而大部分光会穿透棱镜，最终到达CMOS。

这就是发布会上讲的， 棱镜内的4次反射。这样的光路，相比传统的45°棱镜方案，有几个好处：

首先，让光在棱镜内来回折返，比起90°垂直反射，在同样的体积下，它的光程会更长，容易得到更长的焦距；第二，因为棱镜的顶角更小，所以Z轴的尺寸也可以缩得更短，减少了手机的厚度。这时候有的弹幕可能会问了， 棱镜确实是薄了，但是这不又多出来一个镜组吗？镜组放到外面，不是一样有厚度吗？诶， 这个时候啊，我们来把模组装进手机里， 你会发现，镜组的厚度，刚好被摄像头的凸起给抵消了，反正这边也要凸起一坨，拿来放镜片，不是刚刚好吗！

大家还记不记得之前的Find X6，后摄的那个deco，为什么是这个形状？潜望就不能放到中间吗？原因， 就是因为他们需要把这整个模组，全部塞在Deco的这个凸起的大圆环下面，要不然的话，挪过来，纵向的空间，就都用不上了。

说到这啊，顺便再给大家说一个很有趣的发现。苹果这个潜望的专利发明人啊， 是个日本人，叫Takeyoshi Saiga，斋贺丈庆，以前好像是佳能的工程师。而在他名下呢， 还有另一份专利，也是潜望结构，跟这个非常相似，你可以理解为它的一个变种。 这个镜头，同样是让光折叠4次，但不一样的地方在哪呢？

棱镜被一分为二，而且这两个棱镜，它是带光焦度的！简单理解，就是把前镜组的两片镜片，直接二合一到了棱镜上，这样前面，只剩下一片镜片，而这片镜片的最高点，不超过棱镜的最高点，这样，整个模组，就是一个纯平的立方体，没有凸起，最大化缩减Z轴高度，极限减薄。当然，代价，就是这两块棱镜的加工成本，会非常爆炸。

注意，这份专利，现在也在苹果公司手上。如果他们哪一天，做了一个背面纯平无凸起，又带潜望长焦的手机，你就该知道，这可能是从这来的了。所以啊，以上，就是这颗潜望镜头的基本原理了。我们今天的视频啊，就做到这里吧。开玩笑，做到这里，你们能给我投币吗？我们继续聊。

其实做到这里，我们还只是完成一个大致的形态，因为这个系统，还远远称不上完美。如果你仔细看，你会发现，它处处都存在损耗。 首先，在这两条短边上，用的是高反射镀膜，光在被反射的同时，也会有一部分能量被吸收掉。

而在这两条长边，它虽然是全反射，可真正 完美、无损耗的100%全反射，只存在于理论中，现实里，我们是无法制造出如此完美的介质的，它多少也都要损耗一点；

同样， 在这个位置，光在从空气射入棱镜时，虽然大部分光，会以折射的形式进入棱镜，但依旧会有小部分光，被反射回去，这些反射光可能会继续在镜组间来回反射，形成讨厌的鬼影；而在这个位置，本应射出棱镜的光，也同样无法全部抵达CMOS，也会有一部分光，返回到棱镜内。

所以，我们还需要对这个棱镜，做分区域的表面处理。 首先，在光线需要穿透棱镜的区域，我们需要尽可能多的透射，和尽可能少的反射，所以，我们可以给它镀一层AR抗反射膜，来减少反射的发生；

而在这些区域，我们希望把有用的光留在棱镜内，并且抑制无用杂光的影响，所以我们直接把这部分涂黑，把不小心跑出来的光吸收掉，并且防止来自外部的杂光进入棱镜。

对于潜望式长焦镜头来说，还有一个难题，是如何处理高亮光源带来的眩光。 如果你手边有一台带潜望镜头手机，你打个手电往镜头里照一下，会发现在镜片的边缘，会有一圈锯齿或者波浪的形状。这是用来消除杂光的光阑，用来避免这种情况的发生。一般来说，这圈锯齿，不会做成实体结构， 而是会用黑色的涂料，来涂在镜片的边缘。而在这份专利中， 光阑的位置，并不在前镜组，而是也放在了棱镜上，而且它并不是完整的一圈，而是一分为二，分别放在了远离光路的一端。

它先是在棱镜上，开4个竖槽， 然后上下再各开一个横槽， 最后，把这些槽涂黑。 注意，从刚刚的镀膜开始，这块棱镜的所有后处理工序，都以这条线为轴心，中心对称。也就是说，我可以处理完一面之后，转过来，然后用一模一样的工序处理第二面，方便批量生产。

事实上，在这份专利的后半部分，用了大量篇幅，来介绍这块棱镜应该如何量产。首先，在一大块玻璃上，像这样打下一个个通孔，这些孔会成为棱镜的竖槽。接着，把抗反射AR膜、以及黑色的消光涂层，镀在顶面需要的位置上。至此，顶面加工完成。接下来，只要把整块玻璃翻过来，在同样的位置，再过一遍所有的工序，然后就可以分割，打磨，抛光了。

当然，也提醒各位一点，专利是专利，它只是介绍了一个思路，但实际上，可能会有很多变化。 比如iPhone真机上的消光涂层，并没有真的做在棱镜上，而是依然涂在了前面的圆形镜片上，应该还是出于成本考量。因为在镜片上画，一个mask，丝印一下就可以了，那如果做在棱镜上，我得横着切竖着切，还要翻面，这么多工，听着就便宜不了。

所以说到这，纸面上的推演，我们就都介绍完了。苹果用了一个全新的光学设计，缩小了模组的长度和厚度，但这样的形态，其实也有它的问题和挑战。我们来看看，潜望式结构的几个高危项目，他们是如何解决的。

首先第一题，最近对焦距离。在传统的潜望结构中，我们通过移动中间的镜组，来完成对焦。而在这个结构里，动中间已经没有意义了，所以要么动前组，要么动CMOS，苹果选择了后者。他们在两轴传感器防抖的基础上，又加了一轴，让CMOS可以前后运动，直接移动焦平面，来完成对焦，这在手机里，是很少见的操作。然后，问题就来了。苹果做这个设计，目的是要缩小厚度，可厚度薄了，CMOS的运动范围就做不大，对焦行程，就长不了。可是我当时在发布会现场测试的时候，却似乎得出了完全相反的结果。

大家注意，这个时候，我犯了一个致命错误。我先是在这个距离，五六十厘米的地方，打开了5倍，我想这么远了，怎么都有焦了吧？但实际上，它已经给我悄咪咪切主摄了，而十几厘米的那次切镜头，其实，是从主摄切到超广。

我在拿到样机之后，回来重新做了一次测试，这颗长焦的最近合焦点，实际上在86厘米左右。低于这个距离，全是主摄。所以，iPhone这颗长焦的泛用性，会比竞品要低一些，世间安得双全法，这就是它体积和重量的代价。

第二题，是色散。大家可以看到，在这个结构里，镜组的后焦，也就是最后一片镜片，到CMOS的距离，是比常规方案要长得多的。这也就意味着，前镜组的色散，必须控制到非常低，否则这么长的光路走下来，到后面就没救了。但是我的实测却发现，iPhone的色散表现，却出乎意料的好。

大家注意看车把和线管上的水滴，这种明暗反差强烈的地方，苹果完全看不到紫边，相比华为，高下立判。而小米的色散也还不错，但是出现了晕影和十字星芒，这点，我们等会还会展开说。这组对比，情况也是一样，华为出现了明显的紫边，小米，则是出现了彩虹状的晕影。这也就说明，苹果在设计这颗潜望的时候，一定把前组的色散，控制到了极低的水平，这点，很不容易。

第三点，是眩光和晕影。这个问题，是潜望式长焦的老大难问题。主要表现为，画面中高亮光源的四周，会出现这种星芒、光晕，或者这种彩虹色的光斑。这个毛病，可以说是潜望式镜头的通病，在夜晚，尤其明显。我们刚刚说的消杂光光阑，就是用来抑制这个毛病的。而从结果上看，苹果对于眩光的抑制，要明显强于小米。但在这个场景表现最好的，是华为。这里还有一个小惊喜：他们甚至连蓝色、橙色这两个颜色，都猜中了，别小看这个，这可是最难的白平衡题了。

所以这么看下来，苹果虽然是第一年做潜望，但是这颗镜头的光学素质，是绝对不输同行的，但是，苹果有一个致命的弱点，就是它的底，实在太小了。传感器面积的劣势，在白天，可能还不太明显；但到了夜晚，iPhone的噪点控制，在2023年的旗舰机中，基本谁都打不过。照度稍差，一言不合，就要切主摄了。

其实啊，暗光表现，包括刚刚说的最近对焦距离，就目前iPhone这颗长焦上所有的短板，其实都指向了一个原因，就是对体积和重量的妥协。如果他们也愿意把机身做厚，那么底可以更大，对焦行程可以更长，这些所有的问题，似乎都迎刃而解了，但是你回头想想，如果体积不限，那为什么不直接沿用传统的45°潜望呢？

所以啊，iPhone的这颗潜望，是在机身体积、厚度不变的总方针下，一次十分艰难的尝试。他们从零开始重构了一个镜组，并且把镜组的光学素质，死磕到了业内领先，但是，囿于传感器尺寸，它并不是当下最强的长焦。这个冠军，目前应该还是属于Find X6，P60这种大底怪物。

底大一级压死人，这是摄影百年以来，颠扑不破的铁律。我相信，对于苹果来说，换一个大底来解决问题，在工程上的难度一定比回炉重造一个全新的光学结构，要简单得多。但是啊，力大砖飞，从来就不是苹果的价值观。苹果的影像工程师，是要受到更多的掣肘，吞下更多妥协的，因为苹果不允许他们的外观，像其它厂商一样一年一变。摄像头的厚度，机身的厚度，上限已经告诉你了，你说你想上潜望，很好啊很有精神，但是，东西怎么塞，你自己想办法。

今年的iPhone超大杯，在这个体积、这个重量下，做到这个水平，客观地讲，已经足以让「长焦」这个苹果一直以来的短板，不再成为短板了。大家要知道，硬件不代表所有，在一些和光学无关、纯粹比拼调校和算法的地方，这颗长焦，也是同样继承了苹果传统优势的，比如猜白平衡，比如这种肤色的还原，iPhone的翻车率是很低的。

在节目的最后，还想和大家通报一下，我接下来的内容规划。大家应该都看出来了，我并不喜欢做那种纯使用体验向的内容，我对于技术背后的原理和实现，会更感兴趣。所以关于iPhone 15，我接下来还打算研究一下苹果在钛合金材料、工艺方面的新进展，以及今年的光像引擎，在计算摄影的整条管线上是不是有什么变化。但是目前，我还不确定我最后能不能发现什么好玩的成果。如果你对技术有着和我一样的好奇心，请你持续关注我，给我多打一些评论。好了！感谢你耐心听我讲了这么久，我们下次见！