來源：智東西

隨著手機變焦開始遇到瓶頸，有關“液態鏡頭”的傳言又開始多了起來。盡管液態鏡頭的變焦性能與體積優勢明顯，但相較于傳統的手機鏡組，液態鏡頭最大的問題是光學性能較差，很可能會拉低手機拍照的平均水準。

隨著9月份到來，2020年新機潮的下半部分也正式開啟，iPhone 12、小米10T Pro、Mate 40、一加8T等旗艦開始有大量消息流出，似乎我們只要準備好錢等待發售就可以了。不過，雖然下半年的配置已經確定，但各大廠商已經緊鑼密鼓地在為明年的旗艦做準備，特別是在攝像方面。從供應鏈的情報看，明年各大手機廠商都會在攝像頭方面下功夫，給粉絲帶來驚喜。

這些傳聞中，有一條消息格外矚目：在下半年的Mate 40系列上，華為將率先使用液態鏡頭，來改善手機的拍照性能，還有消息人士表示，未來的華為P50系列也會將液態鏡頭技術作為主打賣點云云。

這些傳言雖然可信度不高，但也并非無中生有： 2020年4月份，國家知識產權局批準了華為一項有關液態鏡頭的模組專利，華為在專利描述中表示，該模組能夠讓驅動液態鏡頭的馬達滿足自動對焦、光學防抖等性能要求，同時提高馬達在撞擊、跌落等非正常工作情況下的可靠性。

可以看到，液態鏡頭將會是華為未來的拍照研究方向，但說了什么多，究竟什么才是液態鏡頭？而華為為何要使用它？

手機變焦之困

眾所周知，相機（包括專業鏡頭）的光學變焦都是通過內部的鏡組移動來完成的，鏡片和其移動范圍決定了變焦距離。但相較于單反鏡頭的碩大體積，手機往往沒有足夠的空間進行變焦調節，早期手機的變焦功能其實是就數碼裁切，用算法來進行細節彌補，也就是常說的有損變焦。

為了解決手機的變焦問題，廠商也使出了渾身解數，例如增加鏡片數量、或者干脆上馬一個專用的長焦鏡頭——這也是雙攝的由來。但就算是雙攝，手機能拍到的“原生焦段”還是有限，絕大部分場景依然要通過有損變焦來解決。

當然，頭鐵的廠商也有，三星就是其中一個，它提出了一個極為粗暴的方案——在手機上添加體積碩大的攝像頭，贏得變焦空間。雖然從結果來看，三星的變焦手機Galaxy Zoom K在2014年就已經實現了十倍的無損光學變焦，但其形態并不受市場的歡迎。

在大家都在瘋狂添加攝像頭的時候，2017年的MWC大會上，OPPO站了出來，提出了一個富有創意性的設計——潛望式變焦方案。 如今，市面上所有支持五倍以上無損變焦的手機，都采用了潛望式變焦的方案。說穿了，潛望式變焦就是“用厚度換寬度”，通過一枚棱鏡，將射入光線橫放，鏡組的活動限制就從手機厚度變成了手機寬度。

但到了今年，潛望式鏡頭也開始遇到瓶頸： 如今的50倍變焦，依然要靠多個不同焦段的攝像頭完成“畫面接力”，進行有損變焦；潛望式攝像頭最多也只能給到十倍無損變焦。多個定焦攝像頭+潛望式鏡頭，讓相機體積急劇擴大，威脅到了其他元器件的生存空間。

為了讓P40的變焦性能相較P30翻倍，達到100倍的數字變焦，華為特地將傳統的潛望式變焦進行改造，將3組棱鏡放入到模組中，光線經過五次折射才到達傳感器，雖然最終完成了100倍的目標，但對于手機空間的利用也已到達了極限。

而且，潛望式變焦帶來的光線衰減也是不可避免的，光通過的介質越多，光線的損耗就越大；除此之外，由于光路橫置的原因，位于終點的傳感器也從“躺著”變成了“豎著”，這反而限制了傳感器的大小。今年火爆的“一億像素傳感器”，就不可能用在潛望式鏡頭上。

從上圖iFixit的S20 Ultra拆解片段中可以看出，右后方一億像素的鏡頭+傳感器的體積已經和左后方的潛望式鏡頭體積相當，根本不可能給大面積傳感器“橫向”擺放的空間。事實上，當下的潛望式傳感器頂多也只有1300萬像素。

潛望式傳感器雖然給我們帶來了百倍變焦和十倍無損變焦，但它對于手機內部體積的挑戰已經到了極限，只有切換賽道，才能給手機拍照帶來新的可能。

液態鏡頭成未來？

傳統變焦手段“走到頭”的原因，就是因為多個固定鏡頭要進行前后推拉， 如果鏡片不出現移動，而是可以自己改變弧度，進而改變光路，那變焦難題不就迎刃而解了嗎？

實際上，液態鏡頭的原理并不復雜，它比傳統鏡頭更早的進入到我們的眼中——人眼之所以能無縫調節焦距，就是因為睫狀肌在自動調整晶狀體的弧度，人之所以近視的原因，也是因為睫狀肌長期收縮導致的痙攣，肌肉無法正常舒張看清遠方。

液態鏡頭的原理就是如此，通過電壓改變液晶形成的鏡片曲率，從而實現焦距變化（其實，LCD屏幕就是利用液晶加壓改變旋轉方向的特性，來讓屏幕顯示不同顏色）。2013年，人們已經將液態鏡頭做到了1厘米左右的大小，并能實現400焦段的清晰成像。

除了液晶之外，利用油和水的形變也能實現折射效果：通過施加電壓，讓油層形成凸透鏡，產生聚光效果。不過從小雷找的資料來看，施加的電壓普遍在50V—100V左右，在手機上實現的希望渺茫。

除了用液晶和油之外，液態鏡頭的探索方向也極為多樣：利用液滴的高頻振蕩調整焦距、用擠壓的辦法直接調整液體曲率、利用液體對薄膜施加壓力實現焦距調節…… 華為的專利其實并不算新奇，2010年，三星、索尼、佳能就有了液態鏡頭的相關專利，而液態鏡頭要上手機的傳聞甚至可以追溯到2006年。

液態鏡頭的出現，很好的緩解了傳統光學變焦過程中鏡片所占的體積，尤其是在需要小型透鏡的場合下——例如腸內鏡，液態鏡頭發揮出了非常大的威力。加州大學就曾利用液態鏡頭，為病人做了膽囊切除術；液態鏡頭也已經被用在了微型掃碼器上。

但在手機上，液態鏡頭的發展空間依然有限，不提改變液體曲率的方法能否在手機內部那小小空間內有效實現（利用高壓、震蕩），也不提它的高昂成本（工業用的液態鏡頭掃碼器在500元左右），液態鏡頭的色散、畸變情況較為嚴重，光學特性大幅落后于當今的成熟鏡組，在短時間內，我們恐怕見不到它的身影。

可以說，近幾年層出不窮的“液態鏡頭”傳聞，某種意義上也表達了人們對于液態鏡頭前景的看好：體積小、沒有活動組件、變焦廣。 但理想雖美好，現實很骨感，從目前來看，變焦鏡頭依然是小眾市場的貴客，很難適用于手機這般用途廣闊的使用場景，小雷雖然支持各大手機廠商對液態鏡頭的研究，但也呼吁吃瓜群眾保持冷靜，耐心等候佳音就好。

圖片來自：丁香園