华为首发？明年拍照又有黑科技，液态镜头了解一下！

来源：雷 科技

随着 9 月份到来，2020 年新机潮的下半部分也正式开启，iPhone 12、小米 10T Pro、Mate 40、一加 8T 等旗舰开始有大量消息流出，似乎我们只要准备好钱等待发售就可以了。不过，虽然下半年的配置已经确定，但各大厂商已经紧锣密鼓地在为明年的旗舰做准备，特别是在摄像方面。从供应链的情报看，明年各大 手机 厂商都会在摄像头方面下功夫，给粉丝带来惊喜。

这些传闻中，有一条消息格外瞩目：在下半年的 Mate 40 系列上，华为将率先使用液态镜头，来改善手机的拍照性能，还有消息人士表示，未来的华为 P50 系列也会将液态镜头技术作为主打卖点云云。

这些传言虽然可信度不高，但也并非无中生有 ：2020 年 4 月份，国家知识产权局批准了华为一项有关液态镜头的模组专利，华为在专利描述中表示，该模组能够让驱动液态镜头的马达满足自动对焦、光学防抖等性能要求，同时提高马达在撞击、跌落等非正常工作情况下的可靠性。

可以看到，液态镜头将会是华为未来的拍照研究方向，但说了什么多，究竟什么才是液态镜头？而华为为何要使用它？

众所周知， 相机（包括专业镜头）的光学变焦都是通过内部的镜组移动来完成的， 镜片和其移动范围决定了变焦距离。但相较于单反镜头的硕大体积，手机往往没有足够的空间进行变焦调节，早期手机的变焦功能其实是就数码裁切，用算法来进行细节弥补，也就是常说的有损变焦。

为了解决手机的变焦问题，厂商也使出了浑身解数，例如增加镜片数量、或者干脆上马一个专用的长焦镜头——这也是双摄的由来。但就算是双摄，手机能拍到的 " 原生焦段 " 还是有限，绝大部分场景依然要通过有损变焦来解决。

当然，头铁的厂商也有，三星就是其中一个，它提出了一个极为粗暴的方案——在手机上添加体积硕大的摄像头，赢得变焦空间。虽然从结果来看，三星的变焦手机 Galaxy Zoom K 在 2014 年就已经实现了十倍的无损光学变焦，但其形态并不受市场的欢迎。

在大家都在疯狂添加摄像头的时候，2017 年的 MWC 大会上，OPPO 站了出来，提出了一个富有创意性的设计——潜望式变焦方案。 如今，市面上所有支持五倍以上无损变焦的手机，都采用了潜望式变焦的方案。说穿了，潜望式变焦就是 " 用厚度换宽度 "，通过一枚棱镜，将射入光线横放，镜组的活动限制就从手机厚度变成了手机宽度。

但到了今年，潜望式镜头也开始遇到瓶颈 ：如今的 50 倍变焦，依然要靠多个不同焦段的摄像头完成 " 画面接力 "，进行有损变焦；潜望式摄像头最多也只能给到十倍无损变焦。多个定焦摄像头 + 潜望式镜头，让相机体积急剧扩大，威胁到了其他元器件的生存空间。

为了让 P40 的变焦性能相较 P30 翻倍，达到 100 倍的数字变焦，华为特地将传统的潜望式变焦进行改造，将 3 组棱镜放入到模组中，光线经过五次折射才到达传感器，虽然最终完成了 100 倍的目标，但对于手机空间的利用也已到达了极限。

而且，潜望式变焦带来的光线衰减也是不可避免的，光通过的介质越多，光线的损耗就越大；除此之外，由于光路横置的原因，位于终点的传感器也从 " 躺着 " 变成了 " 竖着 "，这反而限制了传感器的大小。今年火爆的 " 一亿像素传感器 "，就不可能用在潜望式镜头上。

从上图 iFixit 的 S20 Ultra 拆解片段中可以看出，右后方一亿像素的镜头 + 传感器的体积已经和左后方的潜望式镜头体积相当，根本不可能给大面积传感器 " 横向 " 摆放的空间。事实上，当下的潜望式传感器顶多也只有 1300 万像素。

潜望式传感器虽然给我们带来了百倍变焦和十倍无损变焦，但它对于手机内部体积的挑战已经到了极限，只有切换赛道，才能给手机拍照带来新的可能。

传统变焦手段 " 走到头 " 的原因，就是因为多个固定镜头要进行前后推拉， 如果镜片不出现移动，而是可以自己改变弧度，进而改变光路，那变焦难题不就迎刃而解了吗？

实际上，液态镜头的原理并不复杂，它比传统镜头更早的进入到我们的眼中——人眼之所以能无缝调节焦距，就是因为睫状肌在自动调整晶状体的弧度，人之所以近视的原因，也是因为睫状肌长期收缩导致的痉挛，肌肉无法正常舒张看清远方。

液态镜头的原理就是如此，通过电压改变液晶形成的镜片曲率，从而实现焦距变化（其实，LCD 屏幕就是利用液晶加压改变旋转方向的特性，来让屏幕显示不同颜色）。2013 年，人们已经将液态镜头做到了 1 厘米左右的大小，并能实现 400 焦段的清晰成像。

除了液晶之外，利用油和水的形变也能实现折射效果：通过施加电压，让油层形成凸透镜，产生聚光效果。不过从小雷找的资料来看，施加的电压普遍在 50V — 100V 左右，在手机上实现的希望渺茫。

除了用液晶和油之外，液态镜头的探索方向也极为多样：利用液滴的高频振荡调整焦距、用挤压的办法直接调整液体曲率、利用液体对薄膜施加压力实现焦距调节 …… 华为的专利其实并不算新奇，2010 年，三星、索尼、佳能就有了液态镜头的相关专利，而液态镜头要上手机的传闻甚至可以追溯到 2006 年。

液态镜头的出现，很好的缓解了传统光学变焦过程中镜片所占的体积，尤其是在需要小型透镜的场合下——例如肠内镜，液态镜头发挥出了非常大的威力。加州大学就曾利用液态镜头，为病人做了胆囊切除术；液态镜头也已经被用在了微型扫码器上。

但在手机上，液态镜头的发展空间依然有限，不提改变液体曲率的方法能否在手机内部那小小空间内有效实现（利用高压、震荡），也不提它的高昂成本（工业用的液态镜头扫码器在 500 元左右），液态镜头的色散、畸变情况较为严重，光学特性大幅落后于当今的成熟镜组，在短时间内，我们恐怕见不到它的身影。

可以说，近几年层出不穷的 " 液态镜头 " 传闻，某种意义上也表达了人们对于液态镜头前景的看好：体积小、没有活动组件、变焦广。 但理想虽美好，现实很骨感，从目前来看，变焦镜头依然是小众市场的贵客，很难适用于手机这般用途广阔的使用场景，小雷虽然支持各大手机厂商对液态镜头的研究，但也呼吁吃瓜群众保持冷静，耐心等候佳音就好。