小米模块光学系统详解：打破手机与相机边界

快科技3月3日消息，在3年前，小米12SUltra首次尝试了模块化镜头设计，如今在小米15 Ultra，小米带来了全新的模块化光学系统。

通过类似相机系统的可插拔光学+机身组合，协同手机的ISP与算法，将"大底+高素质镜头+强悍计算"融为一体，让用户在保持手机便携性的同时，拥有可与专业相机接近的成像质量和操作灵活性。

形态与硬件

1、原型机形态

该模块由"镜头+传感器"一体化封装，无额外的计算、存储、或电池等元件，日常携带和操作更具移动属性。采用磁吸连接方式即可与手机组合，无需额外配对或冗长的连接过程。

体积轻量化，厚度控制在约30mm，即插即用的设计理念，为后续多焦段、多功能镜头组合提供了极高的灵活度。

2、M4/3画幅的"超大底"传感器

在手机影像领域，"1英寸"CMOS已经是当前机内可容纳的极限。基于当下的堆叠技术和光学模组设计技术，我们认为现状短期之内不会改变。

为了获得显著更好的画质，"小米模块光学系统"的目标便是直接使用M4/3传感器。（如果1英寸被称为手机的"全画幅"，那M4/3就相当于手机的"中画幅"）；这颗定制CMOS的具体型号和性能细节仍在保密阶段，暂以"光影猎人X"代称；1亿像素规格，在理论上可以充分发挥镜头的高解析力。

光学部分：源于移动光学的极限缩小

1、新设计的镜头，拒绝传统相机规格

市面上已有的Micro Four Thirds（MFT）卡口镜头虽种类丰富，但在结构设计并不适配手机形态。MFT卡口的法兰距高达18mm，这意味着在任何镜组高度之上还要再增加18mm的厚度，这对于一款具备移动基因的技术来说是不可能接受的。

另外，传统相机镜头多基于双高斯结构设计，内部由球面镜（即玻璃的每一面都可以视为是一个球面的一部分）排列组合而成。这种镜头量产难度低、稳定性强，但体积大–尤其是大光圈镜头，需要增加镜片来矫正边缘画质。

为了在体积上有所突破，我们选择果断抛弃公版方案；基于我们在移动光学的经验，从零开始设计一款全新镜头。这套镜头采用类似手机主摄的全非球结构，但因为放宽了重量限制，每一枚镜片都采用素质更高的玻璃材质。

这样法兰距仅有传统M4/3相机的10%，但焦距达到了等效35mm，光圈值为f/1.4，也就是我们常说的"人文之眼"，充分利用专用模组的"定制化"优势，大大提升光学设计自由度，缩小镜组体积。

2、体积与画质并存

在做好体积控制的同时，团队也竭力保证更高的光学素质：采用全玻璃镜片，而且是非球面全玻璃镜片，经过多次优化设计，我们在解析力、色差等各个指标上达到了普通可换镜头的水平，用一半的体积达到同等光学指标，是非常巨大的提升。

而这样的光学设计是和这颗传感器1:1匹配设计的，针对一亿像素、CFA、CRA等指标均达到了最佳匹配设计。除此之外我们在工厂里还对每一对传感器+镜头的组合做了标定校准，每次拍照时都会使用这些和自身光学系统绑定的标定数据，这在可换镜头相机上是做不到的。

3、一体化多样化潜力

除35mm F1.4之外，这套模块光学平台未来也有可能依托"手机+模块"的模式在相同卡口接口下扩展不同品类——例如移轴镜头、微距、潜望式长焦等，让专业摄影师和影像爱好者在移动端拥有更多玩法。

数据传输：高速无损的LaserLink接口

1、业内普遍的难题：带宽与延迟

此前出现过类似外置镜头或相机模块的产品，但多少都存在预览卡顿、取景延迟大、画质损失、需要配对和充电、使用体验不便利等问题。一切问题都源自带宽的瓶颈。

在需要"实时预览+高质量记录"场景下，若仅依赖Wi-Fi或蓝牙，就必须对画面信号做大幅压缩，极易造成预览卡顿、画质损失。此外，如果要将完整RAW数据传回手机进行计算，远高于常规视频流的带宽需求，也让传统无线方案难以胜任。

2、采用光通信的高带宽方案

为了保障"CMOS原始信号"能和手机端ISP链接不降质地传输，小米光学研究所定制开发了LaserLink近红外光通信技术：

四路CSI-22.5G，合计10Gbps的带宽，支持实时传输未压缩图像流

时延仅20ns，远低于常规无线或有线转译的延迟

模块体积仅3.75x4.5×1.7mm，能很好地嵌入手机和镜头模组连接区域，不破坏外观，也几乎不影响内部堆叠。

系统整合：融合式移动影像工作流

带宽问题的解决，让我们获得了一个优雅的架构：Sensor和AISP之间可以借助MIPI协议直连，这就和手机的内置镜头没有任何区别。

实际上，我们可以直接复用已有的ISP、NPU以及AI算法，可以和这颗大底CMOS配合实现迅捷的图像处理：自动对焦、动态照片、万物跟焦等原本在手机端成熟的功能可以"无缝映射"到大底镜头的成像流程中；拍摄后，无需多余的导入与压缩，即可直接将照片保存在手机相册，利用手机完善的照片编辑软件或第三方专业App进行后期。

我们将这种"伸手即用、即插即拍"的体验类比于AirPods之于音频生态：不需要以往繁琐的配对操作，也无需额外安装独立App。在工业设计与交互设计上，这套模块化系统实质上让专业相机"隐藏"在手机背后。

结语

小米光学研究所的"小米模块化光学系统"并非针对单一产品的升级，而是为整个移动影像生态提供了新的思路。在未来，手机也许会进一步"蚕食"专业相机的使用场景：更便利的交互、更强大的ISP算力和更灵活的镜头组合，让人们在日常与专业之间无缝切换。

又或者，也许会和现在一样，更充分地激活用户的创作热情，让更多人对影像感兴趣、反向带动相机市场。这套预研平台的种种努力，也为行业带来更多灵感：或许下一步能够将各种专业级镜头形式以"磁吸+光通信"方式带入手机，加速专业影像生态的全面"移动化"。

正如团队所言，这仍是一款预研技术，无论镜头素质还是软件算法，都将持续打磨。未来随着光学设计、软件调优、乃至与其他影像品牌的合作日渐成熟，这套系统或许有机会进入真实的消费级产品序列，请大家期待。