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什么是液态镜头?什么是液态镜头?如果你想知道……

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科技富能量官方 2021-04-19 19:36
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最近很多旗舰安卓手机都打出了一个新的概念,叫做“液态镜头”。什么是液态镜头,水做的镜头吗?今天我们就来聊聊这个手机上的新技术。

在了解镜头之前,我们先来聊聊人眼。本质上镜头和我们人眼观察并且记录影像的方式是一样的。我们之所以能够看到东西,是因为有光从那个物体射入到了我们的眼睛当中。所以漆黑一片的夜里,我们啥也看不见。

光线进入到我们的眼球之后,会经过一个非常重要的部分,叫做晶状体,它里面包裹着的是柔软、透明的蛋白质,可以把它想象成一个枣核型的果冻。外界光线在晶状体的折射下,会非常准确地聚焦在眼球最后方的视网膜上。聚焦点准确的部分,在我们看来就是清晰的。相反,无论焦点落在视网膜前还是视网膜后,我们看到的画面都是模糊的。

为了让我们想看到的东西永远保持清晰,晶状体就需要不停调整形状,来改变屈光度。睫状肌就是干这个活儿的。您可以试着把手放到眼前,让目光聚焦在手上,然后把手移开,目光再看向远方。几次下来,您会觉得眼睛好像有点累。

这就是睫状肌在辛勤劳作的结果。一双健康的眼睛,从近处10厘米左右的物体,一直到目力所及最远处的物体,都可以做到清晰聚焦。当我们聚焦在近处的某个物体时,远处的东西就会变得模糊起来。这就是晶状体改变形状后的结果。

有了这个基础概念,我们再来看看镜头。其实无论是照相机上的镜头还是手机上的镜头,不知道您有没有发现一个现象,它们的内部往往都是由很多枚镜片组成。

尤其是专业照相机的镜头更明显,我们去公园看那些摄影爱好者,或者在体育比赛现场,看体育摄影记者的相机镜头,一般都非常夸张的长。我们经常开玩笑,有时候拍摄现场就像架满了长枪短炮,相当壮观。

如果用人眼来比喻相机系统,镜片就相当于晶状体,相机机身里的底片或者传感器,就相当于视网膜。

那这里问题就来了,为什么相机镜头里要有那么多枚镜片?如果只有一枚镜片难道就不能拍照了吗?

其实完全可以。比如放大镜,就是一枚像枣核型一样的凸透镜片。它可以准确地把光线聚集在一个点上,因此当然可以完成成像过程。

但是成像的质量就会有些问题。以凸透镜为例,如果我们的相机镜头里只有一枚镜片,那会导致画面失真。比如,如果我们要拍摄的物体是一堵砖墙。每一块砖的缝隙明明都是整整齐齐、横平竖直的。但是拍出来的画面,就不是这样了。整个砖墙像是从中间鼓了个包出来,有点像个水桶一样,肚子大两头窄。因此也叫桶形失真,或者叫桶形畸变。

这是凸透镜中间厚四周薄的物理结构决定的,没有办法。因此要修正这种画面失真的情况,就需要用多枚不同形状的镜片来做光学修正。专业数码相机的镜头内部经常会有十枚以上的镜片相互配合,才能最终呈现出畸变较小,色彩准确,尽量还原我们人眼所看到的画面。

手机的镜头也一样,我们经常会听到什么镜头采用了5P、6P、7P的设计。所谓的P就是Plastic,塑料。意思就是,一个黑洞洞的手机镜头里面,就摞着5、6、7片的塑料镜片。

因此这就是为什么我们手机的摄像头没办法像机身一样纤薄,总要突出机身的原因。而且越是主打拍摄性能的手机,突出机身的部分往往越多。

现在的手机一般还都双摄、三摄、四摄的,可想而知里面有多少枚镜片。之所以厂商会不断地增加镜头的数量,是因为我们的手机无法做到光学变焦。就是像我们的人眼一样想聚焦在近处就聚焦在近处,想聚焦在远处就聚焦在远处。

有朋友可能会觉得不对呀!手机在拍照的时候明明可以调节远近啊!这里我们要区分一个概念,就是光学变焦和数码变焦。目前我们的手机在变焦的时候,大多只能数码变焦,说白了就是把一幅照片放大。我们都知道,照片总不能无休止地放大,放大到一定地步,就模糊不清晰了。

但是光学变焦不同。它是通过改变镜头内几枚镜片的远近距离,从而调整光线焦点。这样在拍照时即便我们放大画面,依然能保持清晰。手机镜头模组因为空间太小,很难再有镜片活动的空间,所以手机一般不支持光学变焦。

当然,也有手机曾尝试通过潜望式结构支持光学变焦,但由于结构可靠性、成像质量和成本等问题一直无法普及。

为了让使用者无论远景、近景都能拍摄到清晰的照片。那就只能让手机搭载上更多焦段的摄像头,比如1倍的镜头可以用来拍风景,2倍的镜头可以用来拍人像,10倍的镜头可以用来拍树上的小鸟。涵盖的焦段越多,手机的拍摄效果当然越好,但是现在手机都已经开始挂上四个焦段的摄像头了,以后呢?五镜头六镜头十镜头?

关键是,手机的镜头模组越来越庞大,已经开始挤压其他元器件的空间,这就让手机显得有点不务正业。

于是,液态镜头就应运而生了。它内部的镜片由一层薄膜包裹,里面是液体,可以在电压的驱动下改变形状,就像人眼的晶状体被睫状肌牵引一样。这样就可以做到一颗镜头既看远又看近。手机从此不再需要多个摄像头。

液态镜头的优势当然有很多。首先,摄像头模组的体积更小,寸土寸金的手机机身里总可以放下其他更重要的东西,比如电池。其次,对焦速度更快,液态镜头的形态变化只需要一瞬间,而传统镜头的变焦靠的是马达机械式地移动镜片,所以能大幅提高相机的对焦速度。最重要的是它让手机真正实现了可靠的光学对焦。

不过液态镜头目前来看也有不足,比如光学素质可能不如传统镜头。传统镜头经历了几十年的发展,镜片怎么加工怎么镀膜怎么排列组合都已经相当成熟,液态镜头作为新兴事物,在成像质量上当然短时间内很难超越传统镜头。

(此前液态镜头一般出现在非民用领域)

其实,液态镜头的构想至少在20年前就已经出现了,毕竟从仿生学的角度来讲,液态镜头和人眼更为接近。但是受制于材料科学和成本方面的因素,直到今天,普通消费者才有可能真正见到搭载液态镜头的产品。

喜欢摄影的朋友可能都听说过这么一句话:这个世界上最好的镜头,是我们的双眼。一切摄影设备在参数上的提升,什么4K、6K、8K,长焦、广角、变焦,低延迟、高动态、广色域……无非也就是为了向我们用双眼看到的世界,一步步靠近。

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