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首先,我們先明確一下為何要發展液態鏡頭。
非業內人士,簡單查了一丟丟資料,和大家分享一下。如有錯誤,歡迎各位大佬前來指正。
因為,行動電話鏡頭的自動對焦和數位相機的自動對焦不同,它不能對光學器件進行調整。
而目前行動電話鏡頭的對焦方式主要分為激光對焦、相位對焦和反差對焦三種,且存在能耗高、結構復雜、壽命相對較低的缺點。
而通過在光學透鏡組中,加入一組液體透鏡可以有效避免這些缺點。液體變焦技術作為一種新型的變焦方式,通過改變液體透鏡的形狀或折射率來實現焦距的調節。
液體變焦鏡頭無需復雜的機械變焦結構,具有體積小、響應快、成本低和集成度高等特點,大幅簡化了光學成像系統的結構,有利于集成設備的小型化和輕量化。
按照液體變焦驅動機制的不同,液體變焦鏡頭分為物性控制式和機械驅動式,如下圖1所示。
其中,物性控制式變焦鏡頭包括基于液晶材料、電化學活化、介電泳技術和電潤濕技術的液體鏡頭。機械驅動式變焦鏡頭包括基于靜電力驅動、電磁力驅動、壓力調節和環境響應液體變焦鏡頭。
而目前來說,目前基于電潤濕原理的雙液體透鏡是當前液體透鏡發展的主流方向。
先說明一下電潤濕技術的基本原理。
電潤濕(electrowettongondielectric,EWOD)技術是目前廣泛運用于液體鏡頭制造的一種技術。通過在電極和導電液體之間施加電壓,改變導電液體和絕緣層之間的表面張力,從而使得兩者之間的接觸角改變,其原理如圖2所示。
而雙液體透鏡,用的是兩種不相融的液體結合在一起形成彎月形透鏡。
一種液體為電解液,如水溶液;另一種液體是絕緣溶液,如非極性油。
電壓被施加在水溶液與金屬電極之間,當外界施加電壓時,沿容器周圍的水溶液液面上升,油填充中間部分水溶液空出的空間,從而使兩種液體之間的彎弧形產生變化,最終達到改變透鏡焦距及實現自動變焦的目的。原理如圖3所示:
而基于電潤濕液體的透鏡自動變焦有如下特點:
- 沒有機械結構,體積可以控制在很小的范圍內;
- 功率<1mW;
- 透鏡的凸面或凹面是由液?液交界面形成的,因此能自發形成表面質量很高的透鏡;
- 驅動電壓較高,一般需要≥30V。
此處有一個疑問就是:行動電話上一般很難提供30V以上的電壓,如果小米采用的是雙液體透鏡的話,不知道小米是如何解決驅動電壓的問題的。
目前,商用的液體變焦鏡頭可分為漸變折射率鏡頭和變曲率鏡頭兩種,分別通過控制液晶材料的排列晶向和液體界面曲率調節焦距。
美國LENSVECTOR公司生產的LV-S3系列漸變折射率透鏡,利用動態可調的電場改變液晶分子取向以調節鏡頭的折射率。
法國VARIOPTIC公司研制的Arctic316型電潤濕變焦鏡頭和美國HOLOCHIP公司生產的APL1050型變曲率液體透鏡,則分別是通過改變電壓、或者填充液體壓力的方式完成焦距的調節。
在了解了主流的商用液體變焦鏡頭以后,如果能知道液態鏡頭的供應商,我們也能反推出小米液態透鏡的原理。
坐等小米后續更新,繼續保持期待。
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以上,我是,我們都有美好的未來。
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