Công nghệ ống kính lỏng, bí mật đằng sau tốc độ lấy nét 0,1 giây của Smartphoneeras

Trong lĩnh vực nhiếp ảnh điện thoại thông minh, tốc độ lấy nét luôn là một trong những chỉ số cốt lõi của trải nghiệm người dùng. Ống kính quang học truyền thống dựa vào các thành phần ống kính chuyển động cơ học để lấy nét và tốc độ phản hồi của chúng thường bị giới hạn bởi quán tính của chuyển động vật lý. Sự xuất hiện của công nghệ ống kính lỏng đã phá vỡ hoàn toàn tình trạng này. Bằng cách kết hợp các nguyên tắc của công nghệ sinh học và vật liệu tiên tiến, ống kính lỏng đã cải thiện tốc độ lấy nét lên mức mili giây, mang đến những đột phá mang tính cách mạng cho hình ảnh di động.

Cốt lõi của thấu kính lỏng nằm ở việc thay đổi hình dạng vật lý của chất lỏng để đạt được sự điều chỉnh tiêu cự. Nguyên lý của nó tương tự như thấu kính của mắt người: khi cơ mi co lại, thấu kính sẽ thay đổi độ cong thông qua biến dạng để hoàn thành. Thấu kính lỏng sử dụng hiệu ứng làm ướt điện hoặc công nghệ điều khiển áp suất, bao bọc hai chất lỏng không trộn lẫn (như nước và dầu) trong một vật chứa siêu nhỏ và thay đổi sức căng bề mặt của giao diện chất lỏng bằng cách áp dụng điện áp, khiến giọt chất lỏng tạo thành một bề mặt cong động. Sự điều chỉnh phi cơ học này giải phóng quá trình lấy nét khỏi những hạn chế vật lý của động cơ cuộn dây âm thanh truyền thống. Lấy Xiaomi MIX FOLD làm ví dụ, mô-đun thấu kính lỏng của nó điều khiển sự thay đổi của thấu kính lỏng thông qua điện áp và có thể hoàn thành việc lấy nét liên tục từ tele đến macro trong vòng 10 micro giây. "Phản ứng ở mức mili giây" này không chỉ cải thiện đáng kể tỷ lệ thành công khi chụp các vật thể động mà còn đạt được khả năng chụp siêu macro mà các thấu kính truyền thống khó có thể cân bằng, đẩy giới hạn lấy nét gần của nhiếp ảnh lên mức centimet.

Lấy nét cực nhanh, không có độ trễ khi chụp: Lấy nét cơ học truyền thống dựa trên chuyển động của các nhóm thấu kính, với thời gian phản hồi thông thường khoảng 200-300 mili giây. Tốc độ biến dạng chất lỏng của thấu kính chất lỏng chỉ bị giới hạn bởi chuyển động phân tử và tốc độ lấy nét có thể đạt trong vòng 0,1 giây. Đột phá này đặc biệt quan trọng trong môi trường thiếu sáng - khi có ánh sáng, thấu kính chất lỏng không cần dựa vào sự hỗ trợ lấy nét bằng laser và có thể khóa tiêu điểm chính xác bằng cách điều chỉnh độ cong nhanh chóng, tránh tình trạng hình ảnh bị mờ do phải tìm kiếm nhiều lần của công nghệ truyền thống.

Tối ưu hóa không gian, mỏng và nhẹ với hiệu suất: Thiết kế ống kính lỏng không có cấu trúc cơ học giúp tiết kiệm không gian bên trong quý giá cho điện thoại di động Ví dụ, mô-đun ống kính lỏng ban đầu của Samsung chỉ tăng độ dày thêm 2mm để đạt được phạm vi bao phủ toàn bộ tiêu cự từ 5cm đến vô cực. Thuộc tính này thúc đẩy sự phát triển thu nhỏ của các mô-đun camera điện thoại di động: Xiaomi tích hợp các chức năng tele và macro thông qua ống kính lỏng, loại bỏ nhu cầu về ống kính macro riêng biệt và hiệu suất quang học trong khi vẫn duy trì thân máy mỏng và nhẹ.

Nâng cấp toàn diện về hiệu suất quang học: Độ chính xác về độ cong của thấu kính lỏng có thể đạt đến cấp độ nanomet, giảm các vấn đề quang sai do dung sai cơ học của thấu kính truyền thống gây ra. Bằng sáng chế thấu kính lỏng của Huawei cho thấy bằng cách tối ưu hóa chiết suất của chất lỏng và hình dạng của đường cong, nó có thể cải thiện đáng kể độ sắc nét và khả năng tái tạo màu sắc của hình ảnh đồng thời đảm bảo độ truyền dẫn cao và giảm quang sai màu. Ngoài ra, chức năng điều chỉnh độ sâu trường ảnh động của thấu kính lỏng cho phép điện thoại di động đạt được hiệu ứng chuyển đổi tiêu điểm điện ảnh trong khi quay video.

Ứng dụng công nghiệp và xu hướng tương lai

Công nghệ thấu kính lỏng không phải là chuyện viển vông, quá trình phát triển và ứng dụng của nó đã trải qua nhiều thập kỷ tích lũy. Ngay từ năm 2000, Đại học California, Hoa Kỳ đã ứng dụng thấu kính lỏng vào kính thiên văn, tạo thành các gương phản xạ parabol bằng cách quay thủy ngân, chi phí sản xuất tăng hơn 90%. Trong lĩnh vực điện tử tiêu dùng, công ty Varioptic của Pháp đã ra mắt mô-đun thấu kính lỏng đầu tiên cho điện thoại di động vào năm 204, mở ra quá trình thương mại hóa công nghệ này. Ngày nay, thấu kính lỏng đã trở thành tâm điểm đổi mới trong phe Android. Ngoài Xiaomi Huawei, các nhà sản xuất khác như vivo và OPPO cũng đang phát triển các công nghệ liên quan. Với sự tiến bộ của công nghệ sản xuất, năng suất và độ ổn định của thấu kính lỏng liên tục được cải thiện và chi phí của chúng đã giảm từ mức giá cắt cổ của những ngày đầu xuống mức có thể sản xuất hàng loạt. Trong tương lai, công nghệ này dự kiến sẽ tích hợp thêm với các thuật toán AI, đạt được khả năng lấy nét dựa trên cảnh thông minh hơn và thậm chí có thể phá vỡ logic thiết kế của các mô-đun quang học truyền thống.

Công nghệ ống kính lỏng trưởng thành biểu thị sự chuyển đổi chiến lược của nhiếp ảnh di động từ "xếp chồng phần cứng" sang "tối ưu hóa thông minh". Nó không chỉ định nghĩa lại tiêu chuẩn lấy nét của hình ảnh mà còn mở ra một mô hình mới cho thiết kế quang học. Khi công nghệ đen này có nguồn gốc từ sinh học được tích hợp sâu với nhiếp ảnh tính toán AI, điện thoại thông minh có thể mở ra một làn sóng phát triển mang tính cách mạng hơn so với " thời đại nhiều camera".