Технология жидких линз. Секрет скорости фокусировки смартфонов в 0,1 секунды

В области смартфонной фотографии скорость фокусировки всегда была одним из основных показателей пользовательского опыта. Традиционные оптические линзы полагаются на механические движущиеся элементы линзы для достижения фокусировки, и их скорость отклика часто ограничена инерцией физического движения. Появление технологии жидкостных линз полностью сломало эту хижину. Объединив принципы бионики и инновационных материалов, жидкостные линзы улучшили скорость фокусировки до уровня миллисекунд, привнеся революционные прорывы в мобильную съемку.

Суть жидкостных линз заключается в изменении физической формы жидкости для достижения регулирования фокусного расстояния. Его принцип аналогичен хрусталику человеческого глаза: когда цилиарная мышца сокращается, хрусталик изменяет свою кривизну посредством деформации для завершения. Жидкостные линзы используют эффект электросмачивания или технологию, управляемую давлением, инкапсулируя две несмешивающиеся жидкости (например, воду и масло) в микроконтейнере и изменяя поверхностное натяжение интерфейса жидкости путем приложения напряжения, заставляя жидкую каплю образовывать динамическую изогнутую поверхность. Эта немеханическая регулировка освобождает процесс фокусировки от физических ограничений традиционных двигателей звуковой катушки. Взяв в качестве примера Xiaomi MIX FOLD, его модуль жидкостной линзы управляет изменением жидкостной линзы посредством напряжения и может выполнять непрерывную фокусировку от телефото до макро в течение 10 микросекунд. Этот «ответ на уровне миллисекунд» не только значительно повышает вероятность успеха при съемке динамических объектов, но и обеспечивает возможность супермакросъемки, которую традиционным объективам трудно сбалансировать, отодвигая предел ближнего фокуса фотографии до уровня сантиметра.

Сверхбыстрая фокусировка, без задержки при захвате: традиционная механическая фокусировка на движении групп линз с типичным временем отклика около 200-300 миллисекунд. Скорость деформации жидкости жидкой линзы ограничена только молекулярным движением, а скорость фокусировки может достигать 0,1 секунды. Этот прорыв особенно важен в условиях низкой освещенности - когда есть свет, жидкой линзе не нужно полагаться на помощь лазерной фокусировки, и она может точно зафиксировать фокус, быстро регулируя кривизну, избегая размытых изображений, вызванных повторным поиском традиционной технологии.

Оптимизация пространства, тонкий и легкий с производительностью: конструкция жидкой линзы без механической структуры экономит драгоценное внутреннее пространство для мобильных телефонов. Например, ранний модуль жидкой линзы Samsung увеличил толщину всего на 2 мм, чтобы достичь полного охвата фокусного расстояния от 5 см до бесконечности. Эта характеристика способствует развитию миниатюризации модулей камер мобильных телефонов: Xiaomi интегрирует функции телефото и макросъемки с помощью жидкой линзы, устраняя необходимость в отдельных макрообъективах, и оптические характеристики, сохраняя при этом тонкий и легкий корпус.

Комплексное улучшение оптических характеристик: точность кривизны жидких линз может достигать нанометрового уровня, что снижает проблемы аберрации, вызванные механическими допусками традиционных линз. Патент на жидкие линзы Huawei показывает, что путем оптимизации показателя преломления жидкости и формы кривой можно значительно улучшить резкость и цветопередачу изображения, обеспечивая при этом высокую светопропускаемость и снижая хроматическую аберрацию. Кроме того, функция динамической регулировки глубины резкости жидкой линзы позволяет мобильным телефонам достигать кинематографических эффектов переключения фокуса во время видеосъемки.

Отраслевые приложения и будущие тенденции

Технология жидких линз — это не журавль в небе, ее развитие и применение прошли десятилетия накопления. Еще в 2000 году Калифорнийский университет, США, применил жидкие линзы к астрономическим телескопам, образовав параболические отражатели путем вращения ртути, что снизило стоимость производства более чем на 90%. В области бытовой электроники французская компания Varioptic выпустила первый модуль жидкой линзы для мобильного телефона в 204 году, открыв процесс коммерциализации этой технологии. Сегодня жидкие линзы стали центром инноваций в лагере Android. Помимо Xiaomi Huawei, другие производители, такие как vivo и OPPO, также разрабатывают смежные технологии. С развитием производственных технологий выход и стабильность жидких линз постоянно улучшаются, а их стоимость снизилась с непомерной цены первых дней до уровня, при котором их можно производить массово. В будущем эта технология, как ожидается, будет и дальше интегрироваться с алгоритмами ИИ, достигая более интеллектуальной фокусировки на основе сцены, и может даже подорвать логику проектирования традиционных оптических модулей.

Технология зрелых жидких линз означает стратегическую трансформацию мобильной фотографии от «аппаратного стекирования» к «умной оптимизации». Она не только переопределяет стандарт фокусировки изображения, но и открывает новую парадигму для оптического дизайна. Когда эта черная технология, происходящая из бионики, будет глубоко интегрирована с вычислительной фотографией на основе ИИ, смартфоны могут возвестить о более революционной волне развития, чем « эра многокамерных камер".