傳說中神器：華為Mate 30黑科技，或改變整個(gè)影像業(yè)

    你想你的手機(jī)也擁有10-20倍的長焦，在大型足球比賽中，拍攝到運(yùn)動(dòng)員的腳趾頭嗎？也許這種技術(shù)就要出現(xiàn)在2019年了。

    大屏君近日注意到，將于2019年四季度上市的華為新手機(jī)Mate 30，被傳聞將采用10倍變焦的技術(shù)，首次實(shí)現(xiàn)手機(jī)產(chǎn)品的攝影“長焦化”。而其實(shí)現(xiàn)這種跨越的黑科技，既是“液體鏡頭”技術(shù)——后者在天文、內(nèi)窺鏡等領(lǐng)域已經(jīng)有不少應(yīng)用案例，被譽(yù)為人類數(shù)千年來“光學(xué)處理技術(shù)”最具革命性的“創(chuàng)新之一”。

    關(guān)于華為這項(xiàng)黑科技的消息，最初是在2018年11月，華為公開了這項(xiàng)新專利。對(duì)此，行業(yè)評(píng)論認(rèn)為，這說明該專利技術(shù)已經(jīng)成熟，并且實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品已經(jīng)研發(fā)。2019年1月份，又有消息稱“供應(yīng)鏈”廠商已經(jīng)確認(rèn)華為新機(jī)的“液體鏡頭”技術(shù)，為這一黑科技的應(yīng)用再次“板上釘釘”。

    對(duì)此，大屏君覺得，即便2019年看不到“液體鏡頭”的應(yīng)用，至少這些信息已經(jīng)足以說明“手機(jī)等消費(fèi)電子界”在認(rèn)真考慮液體鏡頭技術(shù)了。如果手機(jī)等大眾產(chǎn)品應(yīng)用該技術(shù)，則對(duì)于“液體光學(xué)處理設(shè)備”的發(fā)展，有著巨大的推動(dòng)作用——規(guī)模價(jià)值之下，成本下降、性能提升將更為可期。而這樣的變化，必然對(duì)另一種更高度依賴光學(xué)處理的設(shè)備“投影”產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

    鏡頭——投影系統(tǒng)中的“王”

    光學(xué)鏡頭對(duì)于投影機(jī)而言有多么重要呢？一般人只覺得“投射、放大”畫面需要鏡頭。其實(shí)，投影機(jī)內(nèi)部的光源處理部分也需要光學(xué)鏡頭。即一個(gè)投影機(jī)，至少光路有兩組獨(dú)立工作的鏡頭系統(tǒng)。所以大屏君說，光學(xué)鏡頭的技術(shù)革命，某種意義上就是投影機(jī)的“應(yīng)用革命”。

    在過去10年中，投影機(jī)產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新主要有三類：第一是LED、激光和HLD等新光源的創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了高效長壽固態(tài)光源應(yīng)用，改變了光源耗材成本困境。第二是4K顯示技術(shù)的創(chuàng)新——不過，這一技術(shù)進(jìn)步不甚給力，直到今天也沒能全面普及。第三，則是鏡頭系統(tǒng)的創(chuàng)新：一方面，新的固態(tài)光源，本身就需要光源處理光路部分的鏡頭產(chǎn)品重新設(shè)計(jì)；另一方面，短焦鏡頭、特別是反射式短焦鏡頭，大大改變了投影機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)景。

    比如，目前流行的“激光電視”產(chǎn)品，其最根本的變化是采用了光學(xué)抗光幕和“超短焦反射技術(shù)”。反而是，是否采用激光光源并不是“這種電視化體驗(yàn)必須的技術(shù)”。理論上，超短焦的反射式鏡頭技術(shù)，來自于“背投電視”的內(nèi)部成像光路。但是，對(duì)于今天的超短焦反射式鏡頭而言，傳統(tǒng)背投電視那種50-70英寸的投影面積是不夠看的——實(shí)際上，激光電視大多數(shù)產(chǎn)品投射畫面高達(dá)100英寸以上，面積超過兩個(gè)70英寸電視畫面。

    所以，大屏君必須指出，今天的超短焦反射式鏡頭，固然繼承了背投電視內(nèi)部的鏡頭和光路設(shè)計(jì)創(chuàng)意，但更是“絕對(duì)極限化”的“短焦反射”工程產(chǎn)品。這一產(chǎn)品的成功，亦改變了投影機(jī)的應(yīng)用形態(tài)，在家用、工程、教育市場(chǎng)，創(chuàng)造了嶄新的應(yīng)用價(jià)值。

    大屏君對(duì)過去10年投影技術(shù)的變化分析可以看到，“光學(xué)鏡頭”的進(jìn)步，是投影產(chǎn)業(yè)“重要”的創(chuàng)新點(diǎn)，乃至于“革命性”的創(chuàng)新點(diǎn)——激光電視這個(gè)新品類就是最好的證明。而如果“液體鏡頭”能夠成功大規(guī)模應(yīng)用，那么投影的世界也將有新的改變。

    液體鏡頭，到底哪里更好

    從目前的消息看，華為液體鏡頭的技術(shù)，更多在于“實(shí)現(xiàn)手機(jī)攝像的長焦變焦”。不過，具有更強(qiáng)的變焦能力，這不是液體鏡頭唯一的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于液體鏡頭的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，大屏君有如下總結(jié)：

    第一，  焦距更靈活——雖然手機(jī)最需要的是液體鏡頭帶來長焦效果，不過液體鏡頭對(duì)焦距的影響不僅僅是“長焦”，也包括“短焦”端和光圈的調(diào)節(jié)能力�；蛘哒f，液體鏡頭中的液體鏡片的“凹凸”曲率是電動(dòng)調(diào)節(jié)的，可以靈活實(shí)現(xiàn)短焦、長焦、大小光圈的大范圍變換。而傳統(tǒng)鏡頭實(shí)現(xiàn)這種變化，則需要一大堆結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工困難的光學(xué)鏡片。這一點(diǎn)，對(duì)于投影機(jī)而言，意味著短焦產(chǎn)品也許可以進(jìn)一步創(chuàng)新。

    第二，  成本更低廉——傳統(tǒng)鏡頭的成本主要體現(xiàn)在“鏡頭鏡片”加工上。液體鏡頭可以減少鏡片使用量，并不需要精密的光學(xué)打磨，其成本自然更為“低廉”。對(duì)于投影產(chǎn)業(yè)而言，微型投影機(jī)大多數(shù)采用1.2:1的定焦鏡頭，其原因就在于“短焦、長焦、變焦”都意味著成本——1.2:1的鏡頭是最佳的成本和使用場(chǎng)景匹配。但是，如果液體鏡頭成熟，微投就可以在低成本下，實(shí)現(xiàn)短焦、長焦和變焦效果的同時(shí)具備。

    第三，  更快的對(duì)焦速度——無論是手機(jī)攝像頭、數(shù)碼相機(jī)、還是投影鏡頭都要面臨對(duì)焦的問題。對(duì)焦速度是否迅速，是很重要的體驗(yàn)價(jià)值之一。液體鏡頭完全基于電磁原理的高速控制，可以實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)別的快速對(duì)焦，且沒有電動(dòng)鏡頭的噪音和震動(dòng)，也沒有電動(dòng)鏡頭的機(jī)械磨損導(dǎo)致的虛焦問題。這一點(diǎn)，對(duì)于所有的投影應(yīng)用場(chǎng)景都會(huì)非常有用。

    第四，  更小的體積和空間——液體鏡頭中不一定采用一片液體鏡片，可能是多片。但是無論如何，液體鏡片自身曲率可變性，改變了傳統(tǒng)鏡頭變焦依賴空間距離調(diào)節(jié)的唯一方式（當(dāng)然，大屏君認(rèn)為液體鏡片也可以結(jié)合距離調(diào)節(jié)法應(yīng)用），同時(shí)也可以極大程度減少“鏡片組”的使用，進(jìn)而減少玻璃鏡片的數(shù)量，而且成像品質(zhì)上幾乎不用擔(dān)心光學(xué)面光滑度問題。這些變化，意味著液體鏡頭實(shí)現(xiàn)同等功用時(shí)，比光學(xué)玻璃鏡頭要更小、更輕——這也是為何手機(jī)企業(yè)率先看中這一技術(shù)的原因之一。對(duì)于投影機(jī)而言，雖然鏡頭不是“重量和體積”的關(guān)鍵，不過廠商不會(huì)介意更輕巧的設(shè)計(jì)。

    總之，大屏君覺得液體鏡頭的優(yōu)勢(shì)真的太大了。在繼承所有傳統(tǒng)光學(xué)設(shè)計(jì)的成果、經(jīng)驗(yàn)，不需要改變終端產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的同時(shí)，依靠鏡片技術(shù)和調(diào)控體制的轉(zhuǎn)變，液體鏡頭就可以實(shí)現(xiàn)許多此前難以做到的功能——實(shí)際上，這些神奇應(yīng)用已經(jīng)不少：

    液體鏡頭的神奇應(yīng)用

    大屏君找到的第一個(gè)液體鏡頭的案例是“省錢”的典范。英國 Columbia大學(xué)(UBC)的科學(xué)家已經(jīng)研制的直徑236英寸（6米）液體發(fā)射境面望遠(yuǎn)鏡(LMT），作為全球第13大的反射式望遠(yuǎn)鏡，其反射曲面是由一個(gè)盛滿水銀的容器以5RPM的速度旋轉(zhuǎn)形成的�！�—這架望遠(yuǎn)鏡的造價(jià)僅為100萬美元左右，而用傳統(tǒng)技術(shù)建造同樣大小的一架望遠(yuǎn)鏡約需1億美元。液體拋物面鏡片直接為項(xiàng)目節(jié)省了99%的成本�？茖W(xué)家表示，這種技術(shù)也許能夠讓普通人未來也能用上“最頂級(jí)”的光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡。加拿大和美國也建設(shè)了類似的天文望遠(yuǎn)鏡。

    第二個(gè)液體鏡頭的應(yīng)用案例是“高速拍攝”。美國倫斯勒理工學(xué)院的研究員設(shè)計(jì)并測(cè)試了一種自適應(yīng)性液態(tài)照相機(jī)鏡頭,它可每秒捕捉250個(gè)圖像,比其他攝像技術(shù)需要更少的能量驅(qū)動(dòng).這一研究成果發(fā)表在《自然~光子學(xué)》（國際頂級(jí)期刊）雜志上。且研究人員認(rèn)為，這種鏡頭的對(duì)焦驅(qū)動(dòng)最快可達(dá)到每秒10萬次。

    第三個(gè)案例是“與消費(fèi)者最近”的液體鏡頭案例。CeBIT 2004上三星展示過供手機(jī)用液體鏡頭（Liquid Lens）相機(jī)模塊，它采用的是Varioptic公司的專利。據(jù)介紹，采用液體鏡頭后相機(jī)模塊可以做得更薄，而且鏡頭不需要做物理運(yùn)動(dòng)，因此還能大大減少耗電量。此外，索尼、奧林巴斯也都注冊(cè)了很多關(guān)于液體鏡頭的專利。目前，耀影光電已經(jīng)可以為包括醫(yī)療在內(nèi)的客戶提供大量液體鏡片產(chǎn)品。

    總之，大屏君要說的是，液體鏡頭不是新技術(shù)，已經(jīng)有漫長的研發(fā)歷史和很多使用案例；但是，液體鏡頭依然是前沿科技，需要不斷的產(chǎn)品研發(fā)和創(chuàng)新。尤其是應(yīng)用于投影機(jī)、傳統(tǒng)的攝像和照相機(jī)上，液體鏡頭還需要突破大尺寸化等技術(shù)限制。

    不過，任何顛覆性的科技進(jìn)步都不是“一天完成”的，甚至那些技術(shù)都曾經(jīng)看上去“根本是天方夜譚”。但是，最終就是有那么多神奇的技術(shù)和產(chǎn)品誕生了！相信液體鏡頭也會(huì)如此。而且在手機(jī)等消費(fèi)電子產(chǎn)品、物聯(lián)網(wǎng)智能設(shè)備的人工視覺等場(chǎng)景的規(guī)模應(yīng)用，將是其技術(shù)進(jìn)入高速爆發(fā)階段的起點(diǎn)。2019年，也許我們就能見證這一奇跡。

    在此基礎(chǔ)上，大屏君深信液體鏡頭，就如同任何其他的光學(xué)技術(shù)進(jìn)步對(duì)投影機(jī)的革命性改變一樣，將是未來投影產(chǎn)業(yè)升級(jí)、創(chuàng)新的重要支撐點(diǎn)——尤其是在微投產(chǎn)品上，這一技術(shù)得到率先應(yīng)用和成熟的概率很高，產(chǎn)品體驗(yàn)價(jià)值的提升必要性也很大。我們有足夠理由期望未來的某一天，液體鏡頭投影機(jī)能夠普及。