Technologia soczewek płynnych, sekret kryjący się za szybkością ustawiania ostrości wynoszącą 0,1 sekundy w smartfonach

W dziedzinie fotografii smartfonowej szybkość ustawiania ostrości zawsze była jednym z głównych wskaźników doświadczenia użytkownika. Tradycyjne obiektywy optyczne opierają się na mechanicznych elementach soczewek, aby uzyskać ostrość, a ich szybkość reakcji jest często ograniczona przez bezwładność fizycznego ruchu. Pojawienie się technologii soczewek ciekłych całkowicie zburzyło tę szopę. Łącząc zasady bioniki i innowacyjne materiały, soczewki ciekłe poprawiły prędkość ustawiania ostrości do poziomu milisekund, przynosząc rewolucyjne przełomy w obrazowaniu mobilnym.

Istota soczewek ciekłych polega na zmianie fizycznej formy cieczy w celu uzyskania regulacji ogniskowej. Zasada działania jest podobna do soczewki ludzkiego oka: gdy mięsień rzęskowy się kurczy, soczewka zmienia swoją krzywiznę poprzez deformację, aby ją zakończyć. Soczewki ciekłe wykorzystują efekt elektrozwilżania lub technologię napędzaną ciśnieniem, zamykając dwie niemieszające się ciecze (takie jak woda i olej) w mikropojemniku i zmieniając napięcie powierzchniowe interfejsu cieczy poprzez zastosowanie napięcia, dzięki czemu kropla cieczy tworzy dynamiczną zakrzywioną powierzchnię. Ta niemechaniczna regulacja uwalnia proces ustawiania ostrości od fizycznych ograniczeń tradycyjnych silników cewek drgających. Biorąc za przykład Xiaomi MIX FOLD, jego moduł soczewki ciekłej kontroluje zmianę soczewki ciekłej za pomocą napięcia i może wykonać ciągłe ustawianie ostrości od teleobiektywu do makro w ciągu 10 mikrosekund. Ta „reakcja na poziomie milisekund” znacznie poprawia wskaźnik powodzenia uchwycenia dynamicznych obiektów, ale także osiąga zdolność fotografowania supermakro, którą tradycyjne obiektywy mają trudności ze zrównoważeniem, przesuwając granicę ostrości fotografii do poziomu centymetra.

Ultraszybkie ustawianie ostrości, brak opóźnień w przechwytywaniu: Tradycyjne mechaniczne ustawianie ostrości na ruch grup soczewek, z typowym czasem reakcji około 200-300 milisekund. Prędkość odkształcania się cieczy soczewki jest ograniczona jedynie ruchem molekularnym, a prędkość ustawiania ostrości może osiągnąć 0,1 sekundy. To przełomowe rozwiązanie jest szczególnie ważne w warunkach słabego oświetlenia — gdy jest światło, ciecz soczewki nie musi polegać na pomocy lasera w ustawianiu ostrości i może dokładnie zablokować ostrość, szybko dostosowując krzywiznę, unikając rozmytych obrazów spowodowanych wielokrotnym wyszukiwaniem tradycyjnej technologii.

Optymalizacja przestrzeni, cienka i lekka z wydajnością: Konstrukcja soczewki płynnej bez struktury mechanicznej oszczędza cenną przestrzeń wewnętrzną dla telefonów komórkowych. Na przykład wczesny moduł soczewki płynnej Samsunga zwiększył grubość tylko o 2 mm, aby osiągnąć pełne pokrycie ogniskowej od 5 cm do nieskończoności. Ten atrybut promuje rozwój miniaturyzacji modułów aparatów telefonów komórkowych: Xiaomi integruje funkcje teleobiektywu i makro za pomocą soczewek płynnych, eliminując potrzebę oddzielnych obiektywów makro i wydajności optycznej przy jednoczesnym zachowaniu cienkiej i lekkiej obudowy.

Kompleksowa modernizacja wydajności optycznej: Precyzja krzywizny soczewek płynnych może osiągnąć poziom nanometrów, redukując problemy z aberracją spowodowane przez tolerancje mechaniczne tradycyjnych soczewek. Patent Huawei na soczewki płynne pokazuje, że optymalizując współczynnik refrakcji cieczy i kształt krzywej, można znacznie poprawić ostrość i zdolność reprodukcji kolorów obrazu, zapewniając jednocześnie wysoką transmisję i redukując aberrację chromatyczną. Ponadto funkcja dynamicznej regulacji głębi ostrości soczewek płynnych umożliwia telefonom komórkowym osiągnięcie kinowych efektów przełączania ostrości podczas nagrywania wideo.

Zastosowania w przemyśle i trendy przyszłości

Technologia soczewek ciekłych nie jest mrzonką, jej rozwój i zastosowanie trwały dziesiątki lat. Już w 2000 roku Uniwersytet Kalifornijski w USA zastosował soczewki ciekłe w teleskopach astronomicznych, tworząc reflektory paraboliczne poprzez obracanie rtęci, co zwiększyło koszty produkcji o ponad 90%. W dziedzinie elektroniki użytkowej francuska firma Varioptic wprowadziła na rynek pierwszy moduł soczewek ciekłych do telefonów komórkowych w 204 roku, otwierając proces komercjalizacji tej technologii. Obecnie soczewki ciekłe stały się przedmiotem innowacji w obozie Androida. Oprócz Xiaomi Huawei inni producenci, tacy jak vivo i OPPO, również opracowują powiązane technologie. Wraz z postępem technologii produkcji wydajność i stabilność soczewek ciekłych stale się poprawiały, a ich koszt spadł z wygórowanej ceny z początków do poziomu, który można produkować masowo. W przyszłości technologia ta ma szansę na dalszą integrację z algorytmami AI, co pozwoli na bardziej inteligentne ustawianie ostrości na podstawie sceny, a nawet może podważyć logikę projektowania tradycyjnych modułów optycznych.

Dojrzała technologia soczewek płynnych oznacza strategiczną transformację fotografii mobilnej od „sprzętowego układania” do „inteligentnej optymalizacji”. Nie tylko redefiniuje standard ogniskowania obrazu, ale także otwiera nowy paradygmat dla projektowania optycznego. Kiedy ta czarna technologia pochodząca z bioniki zostanie głęboko zintegrowana z fotografią obliczeniową AI, smartfony mogą zapoczątkować bardziej rewolucyjną falę rozwoju niż „ era wielu kamer".