镜头和液体通常最好分开放置，但摄影的未来可能在于将两者与液体镜头结合起来，你猜对了。今天的普通照相手机镜头仅限于固定焦距。增加多功能性意味着要么添加更多镜头，要么切换到具有可调节光学元件的更大相机。
液体镜头并非如此：它们使用一小袋液体代替物理光盘，改变形状以引导和聚焦光线。它们体积小、速度快且坚固。他们可以改变智能手机摄影的世界。
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传统上，光通过相机镜头的过程由一系列抛光的光学元件控制。这些弯曲的圆盘——通常由玻璃或有机玻璃制成——用于在光线从桶中“弯曲”时“弯曲”。通过镜头元件和传感器之间的正确间距，图像应该到达单个固定点，清晰且聚焦。
一般而言，当相机的电动对焦马达启动时 – 或者您手动扭动镜筒 – 这些光学组件之间的物理距离会发生变化。这反过来会改变焦距，使图像聚焦在传感器上，或者在变焦镜头的情况下，改变视野——从广角到长焦。
显示相机变焦镜头内部的示意图
任何单反或无反光镜相机的拥有者都知道，没有一个镜头适合所有情况。有些可以覆盖相当大的变焦范围，但它们必须足够大，因为需要在内部安装光学元件。如果镜头不能覆盖适合给定场景的焦距，您就需要换用不同的玻璃——只要你的相机包里藏着一些。
就像定焦镜头一样，大多数标准智能手机相机都具有固定焦距，这要归功于它们的静态光学元件。在智能手机上很难看到真正的光学变焦，因为它需要分离这些元素;即使在微观层面，这也很难在现代移动设计的超薄范围内实现。这就是液体镜头的用武之地。
液态镜头如何工作?
想象一下叶子上的水滴——你经常在摄影杂志的页面上看到的那种。正如这颗珠子可以折射自然光一样，液体镜头中的流体也可以将光线引导到成像传感器上。
大多数液体镜头不使用机械部件。相反，它们包含一个透明的流体胶囊。通过对这个豆荚的一部分施加压力，可以操纵它的形状。挤压或拉伸它会改变穿过光学级流体的光的轨迹，从而改变焦距。
叶尖上的水滴
液体晶状体概念已以多种方式实施，采用不同的方法对胶囊施加压力。但魔法几乎总是在加电时发生。
一种称为“电润湿”的技术将水与单独的非导电油层配对，它们一起位于镜片中。通过在两者之间的边界上施加电压，曲率 – 以及折射效应 – 可以在几分之一秒内改变。康宁的 Varioptic 镜头使用了这种技术。
液态镜头的分解图
其他解决方案部署替代方法来实现相同的结果。例如，Optotune 的可调焦透镜将光学液体密封在聚合物膜囊中，然后使用电流对其进行操作。
小米的液态镜头技术，首次出现在小米Mi Mix Fold(见上文)上，采用了第三条路线。折射流体包含在薄膜膜中，精密电动马达精确地变形其半径以调整焦距。结果是一个单镜头，用于微距拍摄的最小焦距为 3 厘米，光学变焦范围为 3 倍——借助一些设备内的数字技巧扩展到 30 倍。
液态镜头技术有哪些优势?
液体镜头与传统镜头技术相比具有多项优势。主要的一个是它们无需任何移动机械部件即可改变焦距的能力。这意味着液态镜头可以保持小而轻。
它们的小尺寸使其非常适合在智能手机上使用。在焦距之间快速切换的能力也是如此，这可能会结束现在在智能手机背面出现的多个镜头。如果可以将液态技术集成到 DSLR 和无反光镜相机使用的更大镜头中，那么您的笨重桶库可能会被单一流体解决方案所取代。
液体镜头渲染的特写
由于大多数液态镜头不使用电动机，因此它们通常可以比机械镜头更快地对焦。内部的光学液体几乎可以立即对电流做出反应，从而实现超快速对焦性能和精确定位。在短短几毫秒内切换焦距的选项也可以为多才多艺的摄影师开辟一个充满可能性的世界。微距拍摄花朵时，在远处发现了一只稀有鸟类?没问题。
小米的方法如何比较尚不清楚：我们还没有能够亲身体验这款仅限的手机。理论表明，物理电机将比单独使用电流的对焦系统慢，但液态核心仍将提供新的焦距灵活性。
当液态镜片不使用机械部件时，耐用性会增加，因为没有移动部件会磨损或失效。消除这些元素也意味着液态镜头消耗的电量最少，这对于智能手机的电池寿命来说应该是个好消息。无论使用哪种技术来操纵流体单元，液体本身通常比标准镜头对振动更不敏感，这应该会提高光学图像稳定性。
与标准智能手机镜头一样，液体镜头的物理光圈不会改变。但是液体镜头提供了一系列焦距。这两个事实一起意味着移动摄影师具有更大的景深灵活性，以及通过光学流体的低色散和高透光率有助于改善低光性能。
现在谁在使用液态镜片?
由于它们的耐用性、微小的尺寸和快速的反应时间，液体透镜已经在工业环境中出现了好几年。
例如，爱特蒙特光学 M12 是一种推荐用于需要高速机器视觉的生产系统的镜头。这包括装配线，不同尺寸的物体在从工厂出来时会在那里接受检查。由于所有重新对焦均由液体镜头控制，M12 能够在物品经过传感器下方时对其进行快速调整。
灰色背景上的液体透镜
尽管它们的可用性和潜在优势，液体镜头才刚刚出现在智能手机上。小米的折叠旗舰 Mi Mix Fold 于 2021 年 4 月推出，是第一款配备液体镜头的消费类手机。
如上所述，小米的系统使用高精度电动机来改变胶囊的形状。在撰写本文时，它是唯一一款配备液态镜头的智能手机，目前仅在有售。
我们会看到更多液态镜头吗?
虽然它们的尺寸使液态镜头非常适合用于智能手机，但将这项技术用于更大的相机格式却更加棘手。
对焦速度只是相机性能的一个方面。即使提供近乎即时的焦距调整，专业摄影师仍然需要更大的传感器提供的低光技巧和完美的图像质量。这就带来了一个问题：据爱特蒙特光学称，目前最大的液体镜头光圈为 16 毫米，这意味着它仅适用于最大 1/1.8 英寸的传感器。
虽然对于大多数紧凑型相机中的传感器来说这很好，但它并没有接近覆盖微型四分之三或 APS-C 传感器尺寸。在技术发展之前，液态镜头不太可能取代传统的可互换玻璃。所以暂时值得挂在你的相机包上。
但液体镜头似乎很有可能在智能手机市场得到更广泛的部署。如果可以相信其专利申请，华为已经计划部署该技术。许多人预测它会出现在新的华为P50 Pro 上。它没有 – 但液体镜头可能会出现在 P50 Pro + 上，据传它将于今年晚些时候推出。
对于实验成像系统来说，也许可以理解，小米在其 Mi Mix Fold 上的液体镜头旁边包括标准相机。许多制造商可能会效仿：在多镜头成为常态的智能手机市场中，您很有可能会看到品牌在其手机上添加液态镜头作为其中之一——至少在他们了解该技术的真正功能之前.
不过，一旦液体镜头的潜力得到证实，就可以认为我们可能会在未来的智能手机上看到单镜头回归，这并不牵强。如果单个快照器能够在焦距之间快速切换、光学变焦和抗振，为什么还要添加更多?
当前的限制意味着更大的液体镜头可能还有很长的路要走。但它们已经以适合大多数手机的形式提供。搭配智能手机中最强大的传感器，液体镜头的多功能性可以彻底改变袖珍摄影——并为紧凑型相机敲响最后的丧钟。