如何看待小米预热 MIX 新机搭载液态镜头，什么是液态镜头，原理如何实现？
揭秘液态镜头：不止是概念的革新
简单来说，液态镜头是一种通过改变液体体积和曲率来调整焦点和焦距的镜头技术。这与我们传统认知中通过移动镜片组来变焦的镜头截然不同。传统的镜头通常由多片玻璃或塑料镜片组成，它们通过机械结构的精密配合，在内部移动，从而实现对焦和变焦。而液态镜头则更加巧妙，它利用了物理学的原理，将液体变成了一个可塑形的“光学元件”。
液态镜头的核心：电润湿效应
液态镜头之所以能够实现焦点和焦距的快速、精准变化，其背后依托的是一项名为“电润湿效应”（Electrowetting）的技术。听起来有些高大上，但我们可以将其理解为一个由电场控制的液体变形过程。
具体来说，一个典型的液态镜头结构通常包含以下几个关键部分：
1. 透明导电层： 通常是嵌入到玻璃基板上的导电材料，例如铟锡氧化物（ITO）。这一层的作用是施加电场。
2. 绝缘层： 覆盖在导电层之上，这层材料是液态镜头能否实现有效电润湿的关键。它需要具备良好的绝缘性能，同时又要保证电荷可以在液体和导电层之间通过（通过表面极化），并且对液体没有太大的吸附力，以确保液体能够自由变形。
3. 非导电液体（透明且屈折率可调）： 这是液态镜头的“主角”。通常会选择两种互不相溶的透明液体，其中一种是非导电的，另一种则导电（通常是水基溶液）。它们被封装在一个腔体内。
4. 导电液体（通常是水基溶液）： 如上所述，另一种液体是导电的，也需要与非导电液体互不相溶。
5. 外壳/容器： 将上述所有组件密封在一起的透明外壳。
电润湿效应是如何工作的？
当在透明导电层上施加电压时，会产生一个电场。这个电场作用在液液界面上，会改变两个液体的表面张力，进而改变它们在绝缘层表面的接触角。
我们可以这样理解：当不施加电压时，两种液体保持着它们自然的界面形状，形成的液体表面可能呈现出一定的曲率。当对其中一个液体（例如非导电液体）的界面施加电压时，通过绝缘层的极化作用，会降低该液体与绝缘层表面的界面能。在这种情况下，液滴会“更倾向于”润湿表面，接触角会减小，液体表面会变得更加平坦。反之，如果改变电压极性或者施加在另一种液体上，则可以改变液体的形状。
通过精确控制施加在不同区域的电压，我们可以动态地改变液体表面的曲率。由于液体的折射率是固定的，改变了曲率，就等同于改变了镜头的焦距和焦点。这就好比我们用手指按压一个水球，水球的形状发生变化，它的聚焦能力也随之改变。
液态镜头带来的革命性优势
那么，液态镜头相比于传统镜头有什么过人之处呢？
超高速对焦： 由于是通过改变液体形状来实现聚焦，这个过程可以非常快，甚至达到毫秒级。这对于抓拍动态场景、拍摄运动物体非常有优势。传统光学变焦镜头往往需要镜片组进行物理移动，速度上会受到一定限制。
无级变焦的无限可能： 液态镜头可以实现平滑、连续的变焦，没有固定档位，理论上可以达到无限细分的焦距变化，带来更自然的变焦体验。
紧凑的设计： 液态镜头结构相对简单，可以做得非常薄，这对于越来越追求轻薄化的手机来说是一个巨大的优势。传统多镜片组变焦镜头通常体积较大。
更少的活动部件，更高的可靠性： 相较于复杂的机械对焦和变焦系统，液态镜头活动部件更少，理论上更不容易损坏，可靠性更高。
潜在的成本优势： 在大规模量产的情况下，液态镜头组件的制造成本可能比复杂的机械变焦模组更低。
小米 MIX 新机，液态镜头将带来哪些具体体验？
尽管小米尚未公布具体的规格和应用场景，但我们可以大胆猜测液态镜头在小米 MIX 新机上的潜力：
“万能”镜头： 液态镜头可以同时模拟长焦和微距的特性。通过调整液体曲率，它既可以拉近远处的景物，也可以在极近的距离内清晰对焦。这意味着我们可能告别独立的微距镜头，一个镜头就能满足多种拍摄需求。
更自然的视频变焦： 在拍摄视频时，液态镜头可以实现极其平滑、无顿挫感的变焦过渡，为用户带来电影级的视觉享受。
更精细的景深控制： 通过对液体曲率的精准控制，液态镜头或许能实现更精细的景深调节，创造出更富有艺术感的虚化效果。
提升整体拍照效率： 更快的对焦速度和更灵活的变焦能力，无疑会大大提升用户在日常拍照时的效率和体验。
挑战与展望
当然，任何新技术在走向成熟的过程中都会面临挑战。液态镜头的普及也需要克服一些技术难题，例如：
液体密封的稳定性： 确保液体在长时间使用过程中不泄漏，保持其光学性能的稳定性至关重要。
耐用性和抗冲击性： 作为手机上的光学元件，需要具备一定的抗摔和抗冲击能力。
材料的长期稳定性： 使用的液体材料需要长时间保持其光学透明度和屈折率的稳定性。
成本的进一步控制： 虽然有潜在的成本优势，但初期的研发和制造成本可能会相对较高。
不过，小米作为一家以技术创新著称的公司，选择在 MIX 系列上率先尝试液态镜头，无疑表明了他们对这项技术的信心。我们有理由相信，小米会通过精心的设计和严谨的测试，将液态镜头带来的优势最大化地呈现在用户面前。
小米 MIX 系列总是在探索手机摄影的边界，而液态镜头的加入，预示着手机摄影正迎来又一次重要的变革。让我们一起期待这款新机带来的惊喜吧！
网友意见
谢邀。
液体镜片
液体镜片，或者说液态镜片是一个比较新的技术。
将液体应用在光学器件上的想法可以一直追溯到牛顿的年代，但是由于诸多工程和技术上的困难，直到 19 世纪才有反射式液体元器件的开发尝试。
折射式液体透镜则要等到本世纪初了，而此后这一技术一直被视为最具有工业化潜力的新型光学元器件之一，不过，由于制备和一些技术上的困难，原本预计于 2005 年即可大规模用于消费电子产品上的液态镜片，直到最近才和我们见面。
一加于本月中的哈苏影像合作沟通会上宣布了液体镜片的预研，而小米则是在今天宣布小米 MIX 全球首发带液体镜片的镜头——这将是首台应用液体镜片的消费电子设备。
液体镜片可以分为两大类：反射式液体镜片和折射式液体镜片。
反射式液体镜片
反射式液体镜片的著名例子就是不列颠哥伦比亚大学（UBC）的 LZT（Large Zenith Telescope）大型望远镜，它拥有一块直径 6m 的超大液体镜片，也是目前世界上最大的液体镜片，可能没有之一。
这块液体镜片使用高反射率的水银（液态汞）作为镜片材料，通过将其置于稳定，恒速旋转（8.5rpm）的容器中来形成抛物面，由于无需玻璃镜片的浇筑、研磨和抛光过程，这一北美第三大的望远镜仅用了一百万美元的成本就建设完成。
不过，反射式液体镜片最大的缺陷也与液体有关，它无法倾斜，所以只能观测天顶，所以限制了它的观测用途。
但这种反射式液体镜片不是我们今天要讨论的重点，我们更感兴趣的是手机上的折射式液体镜片。
折射式液体镜片
折射式液体镜片，又称液体透镜，目前有三大类：
- 液体填充式透镜
- 电润湿效应透镜
- 渐变折射率透镜
电润湿效应透镜
其中，双液式电润湿效应透镜是比较有趣的。
法国的 Varioptic 在这方面的开发算是比较领先的，而这家公司也在 2017 年被康宁——就是那个以大猩猩玻璃出名的康宁收购。
这种光学元件需要使用两者无法相溶的、具有不同折射率的液体，一般为一种导电的水溶液和不导电的油性液体。
两种液体的折射率不同，在交界面形成一个半月面，通过给导电液体施加电致变形，改变这一半月面的形态，从而改变焦距。
上图很好地展示了这一形态的变化。
这种元器件可以用于高性能的对焦，也可以有多个元器件组成变焦镜头。
在 2004 年的 CeBIT 展览中，飞利浦和三星都展出过类似的元件。
飞利浦表示，该系统能提供 <10ms 的对焦性能，并且可以使用多个液体镜片来实现变焦系统，由于不需要驱动镜片进行移动，因此结构简单，可靠，且体积紧凑。
不过，以现在的眼光来看，飞利浦这个 5.5mm x 5.5mm 的元件体积还是太大了。
液体填充式透镜
而瑞士的 Optotune 公司，则专攻另一种技术道路。
液体填充式镜片是将高折射率液体注入柔性聚合物（Flexible Polymer）中间，再对流体施加压力来，或者对薄膜施加拉力来改变曲率半径。
Optotune 的方案是通过一个环状结构来施加压力，也已经有了成熟的商业产品，同样是用于高速对焦。
那可能有人要问了，你施加压力，里面的液体要多久才能稳定下来呢？
根据 Optotune 的数据，只需要 5ms 内就可以实现从一个稳态到另一个稳态的转变，可以说是非常迅速。
小米 MIX 上的应用
小米这次是在长焦镜头上应用了液态镜片，提升其近摄能力，实现微距长焦二合一。
看起来是包裹在薄膜中的方案，填充式的。
液态镜片可以提供许多在变焦和对焦上的优势，可以说是一个非常有趣的应用方向。
但是，液态镜片目前还无法实现非球面镜片，所以要将它更广泛地应用于手机等消费电子产品中，则需要整个光学设计系统精密配合，才能实现诸多像差的良好校正。
期待小米 MIX 在探索影像新边疆上交出的答卷。
五张图带你理解液态镜头变焦原理。
1.
我们把一堆水滴到一片很薄塑料上，塑料下边是一片金属基板。
由于塑料（或者其他涂油，凃蜡的方式）是疏水性的，那么大概就是这个形状。
2.
然后我们在两端加上一个电极。
3.
但是问题来了，水是不导电的，很简单，撒点盐，或者其他什么电解质就行。
4.
通电后，水是极性分子，会被吸引到基板的方向，变成这个形状。
于是，水滴形状改变，焦距就这样变化了。
你也可以自己做个试验，找个塑料梳子在干毛巾上使劲摩擦，然后靠近流水，会发现水被吸引过去。
5.
但是直接把水暴露在空气中并不靠谱，不一会就干了。
即使是换成不易蒸发的材料，还有一个问题，就是如果方向改变，水滴会受到重力的影响导致形状发生变化。
找一个跟水密度相同的油把这个水滴包裹起来，这样即使方向发生变化，水滴的形状也会保持不变。
而且，油水的折射率也不同，透过形变改变折射角，从而改变焦距。
这就是电湿润的原理。
其它原理的图也正在画了，敬请期待……
注：提到的材料和结构只为简单的说明原理，实际使用中材料和结构都会详细设计。
利益相关，国内唯一一个自主研发生产液态镜头公司的员工
现在商业化的液态镜头分两家，一家是瑞士的o公司，一家是法国的v公司，v公司被康宁收购了
o公司用的是薄膜液态镜头，比较类似于晶状体，利用磁动或者电机进行驱动，拉松薄膜造成曲率半径改变，从而改变焦距
v公司用的是双液体，利用电润湿，由于存在折射率差，因此交界面也有一个半月板，半月板发生形变后改变焦距
此外还有液晶透镜和德仪的用微电机驱动的液态镜头。先占坑吧，之后把各个技术详解
先从双液体的来说吧，因为目前主要产品是双液体的透镜
首先是原理上，我们的目的是为了实现焦距改变，因此，学过初中物理的光学就知道，光在进入不同介质后会发生折射，比如常见的筷子插水杯，看起来变弯了：
那么我们要实现焦距改变，首先得有折射发生，因此要让光从空气再进入另外一个介质，而且还得保证光进去后能出来，因此该介质得有较高的透过率。
双液体透镜由两种液体组成，他们存在折射率差，因此交界面就可以发生折射。
此外，就是电润湿原理：
1876年李普曼发现的，他发现利用加电压在液滴上，以及在与液滴接触的面上，液滴的表面张力会发生改变，大名鼎鼎的杨氏公式在这里：
第一个COSθ0是他们的润湿角，即和两种不同液体的交界夹角，受表面张力影响，也和表面能有关；后面的是空气介电常数和介电质层介电常数；介电质层介电常数是因为V公司的创始人，伯格发现，在底部添加介电绝缘层后，能够稳定液体的改变形态，并且降低电压；γ为界面张力，d为介电层厚度，v是电压大小。
上面公式理解后基本上双液体的透镜原理也理解：
通过加电压，改变了两个液体间的交界面，由于存在折射率差，进而改变了液体透镜的焦距：
o公司的之后再更新吧。。。
o公司的原理看图：
液体被密封在弹性薄膜中，利用电磁驱动，压紧或松弛膜层，由于密封体积不变，液体从侧边挤压到通光孔中，液体的曲率发生变化，因此改变焦距。
从上图可以看到，那个箭头的示意图就是表示压紧非aa区，然后通光孔就凸起了。
然后我们再来分析一下小米的视频：
这个可是很有意思的，首先下面的方形的线圈，应该是为了形成磁感力；上方的透镜有四个固定点，侧部应该是有弹性材料，为了上下限位运动，下面是3p和一个cmos。
这些结构我个人猜测是为了AF和OIS，还有一定的防冲击，还有是不是因为膜型的液体镜头受重力影响的缘故，才加上这个结构，和这个专利写的一样：
整体看来就是这样：
其他液体透镜的研究我之前有个总结，不过找出来需要花点时间，找到了再更新
量产了。
可以大幅度减少模组的体积。
但是画质还有很大问题，现在边缘画质还是小问题。
真正用起来，热胀冷缩，重力影响，加速度影响，液体比固体敏感多了。
作为MIX秀一下可以，真正可用，估计还要等很久。
类似的话题
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2025 tinynews.org All Rights Reserved. 百科问答小站 版权所有