自从2002年第一款带摄像头的手机登陆海岸以来，原始设备制造商一直在竞相生产更好的移动摄像头。2008年智能手机时代的曙光，加上社交媒体的兴起，使得拥有一个好的手机摄像头成为每个人跟上琼斯夫妇的必备条件。但在移动相机开始拍摄世界上大部分照片之前，照片是用比几乎所有取代它们的移动设备更大的设备拍摄的。这怎么可能?我们的手机内部发生了什么，可以拍摄100MP照片?
所有智能手机摄像头均由三个基本部件组成。第一种是将光线引导到相机中的镜头。第二种是将光的聚焦光子转换为电信号的传感器。第三个是将这些电信号转换为Instagram照片的软件。让我们仔细看看这些部分中的每一个。
镜头
在任何光线到达图像传感器之前，它必须通过镜头。在此之前，它穿过手机机身上的一个小洞。该孔的大小称为光圈，它决定了有多少光线进入相机的传感器。一般来说，对于移动相机来说，更大的光圈是一件好事，因为这意味着相机有更多的光线可以使用。
光圈以光圈为单位进行测量，光圈是相机焦距与光圈物理直径的比值，因此f/1.7光圈比f/2光圈宽。
一旦光线进入相机模块，镜头就会收集来自镜头的入射光并将其定向到传感器。智能手机相机由许多称为元件的塑料镜头组成。由于光的性质，不同波长的光(颜色)在通过透镜时以不同的角度折射(弯曲)。这意味着场景中的颜色将不对齐地投射到相机传感器上。为了纠正这种效果和其他类似效果，所有相机都需要多个镜头才能将清晰的图像传输到传感器。
重点
传统上从用户那里抽象出来的镜头的一个基本功能是聚焦。虽然有些相机应用程序允许您手动控制相机的焦点，但大多数应用程序都通过使用传感器的软件，激光测距仪等额外硬件或两者的某种组合来控制它。
基于软件或被动的自动对焦使用来自图像传感器的数据来确定图像是否对焦，并调整镜头以进行补偿。最常见的被动自动对焦技术是基于检测图像的对比度并调整焦点直到最大化。一种稍快的方法称为相位检测自动对焦。它的工作原理是确保相同数量的光到达光传感器上的两个紧密放置的传感器。
主动自动对焦使用额外的硬件来确定从手机到目标的距离。第一个有源自动对焦系统使用声纳，类似于谷歌Pixel 4上的Soli。主动自动对焦系统的变化增加了一种低功率红外激光器来估计距离，但它可能会被其他红外光源(如火灾或其他智能手机)欺骗。
传感器
传感器是硅的薄晶圆，其唯一的工作是将光子(光)转化为电子(电信号)。这种光伏转换发生在传感器微小表面上的数百万个光点。如果没有光子到达光斑，传感器会将该像素注册为黑色。如果很多光子到达光点，则该像素是白色的。传感器可以记录的灰色阴影数称为其位深度。
那么你的手机是如何拍摄彩色照片的呢?覆盖在每个光点顶部的是一个彩色滤镜，它只允许红色、绿色或蓝色光线通过。这将生成由不同亮度的红色，绿色和蓝色像素组成的图像，该图像必须在事后通过复杂的算法转换为全彩色图像。
要注意的两个传感器指标是其大小和像素大小。传感器尺寸以几分之一英寸为单位进行测量。谷歌Pixel 4a的传感器额定为1 / 2.55英寸(尽管它实际上对角线约为16.5 / 2.55mm，但它太复杂了，无法解释为什么)。一般来说，更大的传感器(如三星Galaxy S22 Ultra上的1 / 1.33英寸传感器)可以产生更好的图像，因为它们具有更多更大的光点。
光点(其数量构成相机的百万像素数)以微米为单位进行测量。较大的光照网站能够更好地聚集光线，使其更适合低光照条件。较小的照片站点并不一定意味着照片质量较低。不过，如果您预计在低光照条件下使用手机摄像头，则可能需要考虑这一指标。