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？ 第1页

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。