تقنية العدسات السائلة، السر وراء سرعة التركيز البالغة 0.1 ثانية في الهواتف الذكية

في مجال تصوير الهواتف الذكية، لطالما كانت سرعة التركيز أحد المؤشرات الأساسية لتجربة المستخدم. تعتمد العدسات البصرية التقليدية على عناصر الحركة الميكانيكية لتحقيق التركيز، وغالبًا ما تكون سرعة استجابتها محدودة بقصور الحركة الفيزيائية. لكن ظهور تقنية العدسات السائلة حطم هذا الحاجز تمامًا. فمن خلال الجمع بين مبادئ الإلكترونيات الحيوية والمواد المبتكرة، حسّنت العدسات السائلة سرعة التركيز إلى مستوى الملي ثانية، محققةً بذلك إنجازات ثورية في مجال التصوير بالهواتف المحمولة.

يكمن جوهر العدسات السائلة في تغيير الشكل الفيزيائي للسائل لتحقيق تنظيم البعد البؤري. يشبه مبدأها عدسة العين البشرية: عندما تنقبض العضلة الهدبية، يتغير انحناؤها من خلال التشوه ليكتمل. تستخدم العدسات السائلة تأثير الترطيب الكهربائي أو تقنية الضغط، حيث تغلف سائلين غير قابلين للامتزاج (مثل الماء والزيت) في حاوية دقيقة، ويتغير التوتر السطحي لواجهة السائل بتطبيق جهد، مما يجعل قطرة السائل تشكل سطحًا منحنيًا ديناميكيًا. يُحرر هذا التعديل غير الميكانيكي عملية التركيز من القيود الفيزيائية لمحركات الملفات الصوتية التقليدية. على سبيل المثال، تتحكم وحدة العدسة السائلة في هاتف Xiaomi MIX FOLD في تغيير العدسة السائلة من خلال الجهد، ويمكنها إكمال التركيز المستمر من وضع التقريب إلى وضع الماكرو في غضون 10 ميكروثانية. تُحسّن هذه "الاستجابة على مستوى الملي ثانية" بشكل ملحوظ معدل نجاح تصوير الأجسام الديناميكية، كما تُحقق قدرة تصوير الماكرو الفائق التي يصعب على العدسات التقليدية موازنتها، مما يدفع حد التركيز القريب للتصوير إلى مستوى السنتيمتر.

تركيز فائق السرعة، دون تأخير في التقاط الصور: يعتمد التركيز الميكانيكي التقليدي على حركة مجموعات العدسات، مع زمن استجابة نموذجي يتراوح بين 200 و300 مللي ثانية. سرعة تشوه السائل للعدسة السائلة محدودة فقط بالحركة الجزيئية، ويمكن أن تصل إلى سرعة التركيز في غضون 0.1 ثانية. يُعد هذا التطور بالغ الأهمية في بيئات الإضاءة المنخفضة - فعند وجود ضوء، لا تحتاج العدسة السائلة إلى الاعتماد على مساعدة التركيز بالليزر، ويمكنها تثبيت التركيز بدقة عن طريق ضبط الانحناء بسرعة، مما يتجنب الصور الضبابية التي تسببها عمليات البحث المتكررة في التقنيات التقليدية.

تحسين المساحة، رفيع وخفيف الوزن مع أداء ممتاز: تصميم العدسة السائلة بدون هيكل ميكانيكي يوفر مساحة داخلية ثمينة للهواتف المحمولة. على سبيل المثال، لم تزيد وحدة العدسة السائلة المبكرة من سامسونج سمكها إلا بمقدار 2 مم لتحقيق تغطية كاملة للبعد البؤري من 5 سم إلى ما لا نهاية. هذه الميزة تعزز تطوير وحدات كاميرات الهواتف المحمولة المصغّرة: تدمج شاومي وظائف التقريب والماكرو من خلال العدسات السائلة، مما يلغي الحاجة إلى عدسات ماكرو منفصلة، ويحسن الأداء البصري مع الحفاظ على هيكل رفيع وخفيف الوزن.

تحسين شامل للأداء البصري: تصل دقة انحناء العدسات السائلة إلى مستوى النانومتر، مما يُقلل من مشاكل الانحراف اللوني الناتجة عن التفاوتات الميكانيكية للعدسات التقليدية. تُظهر براءة اختراع هواوي للعدسة السائلة أنه من خلال تحسين معامل انكسار السائل وشكل الانحناء، يُمكن تحسين حدة الصورة وقدرتها على إعادة إنتاج ألوانها بشكل ملحوظ، مع ضمان نفاذية عالية وتقليل الانحراف اللوني. إضافةً إلى ذلك، تُمكّن وظيفة ضبط عمق المجال الديناميكي للعدسة السائلة الهواتف المحمولة من تحقيق تأثيرات تبديل تركيز سينمائية أثناء تصوير الفيديو.

تطبيقات الصناعة والاتجاهات المستقبلية

تقنية العدسات السائلة ليست مستحيلة، فقد تراكمت عقود من تطويرها وتطبيقها. في أوائل عام 2000، استخدمت جامعة كاليفورنيا الأمريكية العدسات السائلة في التلسكوبات الفلكية، مشكّلةً عاكسات مكافئة بتدوير الزئبق، مما أدى إلى انخفاض تكلفة التصنيع بأكثر من 90%. في مجال الإلكترونيات الاستهلاكية، أطلقت شركة Varioptic الفرنسية أول وحدة عدسات سائلة للهواتف المحمولة في عام 2004، مما فتح المجال لتسويق هذه التقنية. واليوم، أصبحت العدسات السائلة محور الابتكار في قطاع أندرويد. بالإضافة إلى شاومي وهواوي، تعمل شركات أخرى مثل فيفو وأوبو على تطوير تقنيات ذات صلة. مع تطور تكنولوجيا التصنيع، تحسنت جودة العدسات السائلة واستقرارها باستمرار، وانخفضت تكلفتها من سعرها الباهظ في بداياتها إلى مستوى يمكن إنتاجه بكميات كبيرة. في المستقبل، من المتوقع أن تتكامل هذه التقنية بشكل أكبر مع خوارزميات الذكاء الاصطناعي، مما يحقق تركيزًا أكثر ذكاءً قائمًا على المشهد، وقد يُحدث ثورة في تصميم الوحدات البصرية التقليدية.

تُشير تقنية العدسات السائلة المتطورة إلى تحول استراتيجي في التصوير الفوتوغرافي عبر الهواتف المحمولة من "التكديس المادي" إلى "التحسين الذكي". فهي لا تُعيد تعريف معيار التركيز في التصوير فحسب، بل تفتح أيضًا آفاقًا جديدة للتصميم البصري. عندما تُدمج هذه التقنية المتطورة، المستمدة من الإلكترونيات الحيوية، بشكل عميق مع التصوير الحاسوبي بالذكاء الاصطناعي، قد تُطلق الهواتف الذكية موجة تطوير ثورية أكثر من "... عصر الكاميرات المتعددة".