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將"晶狀體"裝入手機中?液態鏡頭還有這般玄機

在此前剛剛結束的小米春季新品釋出會上,小米也為大家帶來了多款新品並正式宣佈造車。而在一眾新品中,最引人矚目的當屬重新迴歸公眾視野的MIX新品——小米MIX FOLD。而這部摺疊屏手機中同樣蘊藏兩大看點:小米自研獨立ISP晶片澎湃C1及液態長焦鏡頭。

關於小米MIX FOLD的兩大看點,小剛最關注的自然是液態長焦鏡頭。畢竟這項技術之前一直僅存在於專利之中,多多少少都有那麼點“傳奇色彩”。那麼,小米MIX FOLD上的液態鏡頭究竟是什麼?究竟有何優勢?接下來小剛將為大家解讀一下此次小米MIX FOLD的“殺手鐧”之一——液態鏡頭。

將"晶狀體"裝入手機中?液態鏡頭還有這般玄機

01何為液態鏡頭

在文章開始之前小剛要先介紹一下何謂液態鏡頭。液態鏡頭是一種可以動態調整透鏡折射率或透過改變透鏡表面形狀進而改變焦距的光學元件,“講人話”就是攝像頭模組中的透鏡由玻璃變成了特殊的液體,整體無機械連線,如同人眼的晶狀體一般可顯微又可望遠。

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人眼結構 圖源:網路

說到人眼,其本身就是一個十分精密的結構。人眼透過睫狀肌舒張或收縮實現對晶狀體弧度的控制進而完成看遠處或近處物體的舉動,而這一過程中人的視角不會發生變化。

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小米MIX FOLD的液態鏡頭利用了仿生學原理,在實現長焦的同時還可以實現微距,但本身焦距沒變。其中液態鏡頭就充當了類似於人眼中的“晶狀體”的作用,而小米官方介紹中驅動液態鏡頭的馬達就相當於人眼中的睫狀體,整個液態鏡頭模組可近似看成是一隻人眼,當然精密程度自然不及後者。

從目前得到的資料來看,液態鏡頭可被分為漸變折射鏡頭、液態填充式鏡頭及電潤溼效應鏡頭。而小米公佈的液態鏡頭技術與電潤溼效應鏡頭更為類似,兩者都是依靠電壓改變表面接觸點的受力平衡實現焦距調整。

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華為液態鏡頭專利

液態鏡頭雖然整體思路較為先進,不過控制液體本身難度極大,其對最終像差及邊緣畫質也有很大影響,能否對液體真正實現精確控制仍然是個問題。華為、三星、索尼等廠商在液態鏡頭方面也有相關專利儲備,而小米則率先首發了這項技術。官方在釋出會上也表示液態鏡頭本身還擁有高透光率,超低色散和耐極端環境等優秀特性,可以推斷小米將液態鏡頭在移動影像領域率先應用之前應該已經攻克了相關難題。

02液態鏡頭優勢何在

介紹完液態鏡頭究竟是何方神聖之後,小剛自然還需要給大家夥兒介紹一下這項先進技術的優勢所在。

體積更小

眾所周知,由於近年來各大廠商紛紛選擇在移動影像上發力,除了給手機塞入越來越大尺寸的鏡頭外還和一些專業相機品牌搞起聯動繼續最佳化演算法。但是,當“塞大底元件+演算法最佳化”成為主流之後,手機的後攝模組凸起程度也就越來越大。

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目前的手機中往往安裝了由多個透鏡組成的透鏡組,焦距的調整往往依靠透鏡間距變化完成,而這也是現在手機後攝模組凸起程度變大的原因之一。手機要想實現良好的變焦效果,要麼就給手機加入更多鏡片甚至於直接裝上類似單反鏡頭一般的攝像頭,要麼就用上目前手機廣為使用的潛望式變焦。潛望式變焦雖然解決了變焦效果問題,但是受制於手機厚度仍無法用上大底感測器。

不同於現有的諸多鏡頭方案,液態鏡頭則是透過液體受力後產生的形面變化完成對焦工作,這樣一來可以讓長焦和微距功能共存,“省出”一枚攝像頭的空間從而讓攝像頭模組的厚度降低。再結合這種鏡頭自身擁有的體積、厚度、成像質量等優勢,相信隨著液態鏡頭技術的不斷髮展,未來手機可以在不犧牲畫質及變焦效能的前提下進一步降低後攝模組凸起程度。

對焦更快

傳統手機實現自動對焦功能離不開ISP演算法及音圈馬達。手機自動對焦需要透過ISP演算法得知鏡頭是否將攝像頭鎖入音圈馬達,而音圈馬達則是透過改變馬達內直流電流大小進而讓線圈實現上下運動,整個過程中自然少不了機械裝置的運作。

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液態鏡頭

成像原理

小剛在前文已介紹過,整個液態鏡頭模組更類似於眼球結構,因此液態鏡頭本身無需透過機械裝置即可實現快速對焦。同時液態鏡頭可透過兩側對自身施加的電壓進而改變本體的曲率,無需像傳統模組那樣移動位置,因而液態鏡頭模組的對焦速度就取決於液態鏡頭的形變速度。而液態鏡頭形變速度遠比傳統光學鏡頭的機械控制快,這也賦予了液態鏡頭“對焦快”的獨特優勢,即所謂的“毫秒對焦”。

微距更好

說到微距攝影功能,目前市面上的手機廣泛採用的方案是將超廣角鏡頭和微距功能相結合。要想實現這種融合,廠商一般會選擇定製級鏡頭+最佳化微距演算法使得超廣角鏡頭的對焦距離可縮小至釐米級。這樣一來既可實現微距拍攝又可“省出”一枚鏡頭的空間。但是,此次小米將微距和長焦融合不只是想“省空間”,更多地還是看重長焦對微距拍攝的有利影響。

在單反攝影中,全畫幅單反微距頭中的主要焦段有三個:60mm,100mm,150-200mm,各家微距鏡頭基本在這3個焦段左右。其中最出名的就是佳能的“百微”頭、大法家的FE 90mm鏡頭及昂貴的蔡司“百微”頭,嚴格來說這三枚鏡頭也屬於長焦鏡頭的範圍,畢竟焦段也都超過85mm了。

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索尼FE 90mm f/2.8 Macro G OSS鏡頭

而佳能、索尼等廠商選擇用長焦端拍微距,無不看重了長焦端的優勢所在:長焦頭能夠呈現出更棒的背景虛化效果,同時得益於長焦頭相較於超廣角而言所擁有的放大優勢,通俗來說整個畫面都是那個原本十分微小的物體,畫面景深更淺物體也就更突出,因而可以呈現十分震撼且具有豐富細節的微距照片。而這些也是小米選擇將微距功能融合進長焦鏡頭中的原因。

但是,手機中將長焦與微距融合時依舊需要考慮到對焦等方面的問題。而這一點,小米依靠液態鏡頭即可解決。這樣一來,液態鏡頭能夠保留遠近都能拍的優點,在為手機省出一顆攝像頭空間的同時還能帶來更棒的拍攝效果。

03小剛有話說

在小剛看來,此次小米在MIX FOLD上率先應用液態鏡頭不只是向外界“秀肌肉”,其也為移動影像的發展提供了一條“未曾設想的道路”。雖然目前暫時不清楚此次小米MIX FOLD對液體實現精確控制的細節及MIX FOLD相關鏡頭技術的成熟度,而液態鏡頭技術的概念也不是小米率先提出的,但小米的確是第一個將液態鏡頭應用到手機上的,其中所蘊藏的探索精神值得肯定。

目前來看,液態鏡頭距離真正好用還有一段距離,不過液態鏡頭的加入對於現有的移動影像市場也會帶來不小的衝擊。各家手機廠商勢必會在移動影像方面繼續投入更多的人力和財力,未來或許會有更多采用液態鏡頭或者其他更先進鏡頭技術的手機出現。諸多先進技術的到來也意味著手機外觀、功能等層面也將迎來一次全新變革,手機也將擁有一塊“嶄新的後背”。

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