在2000年以前，天文望遠(yuǎn)鏡的造價(jià)高達(dá)數(shù)千萬美元，個(gè)人幾乎是不可能擁有的，只能共享。天文學(xué)家何其多也，而天文望遠(yuǎn)鏡何其少也。主要原因就在于傳統(tǒng)鏡頭技術(shù)高昂的制作和維護(hù)成本。

傳統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡的鏡頭，采用磨光金屬、堅(jiān)硬的玻璃和大型的鏡面。制造望遠(yuǎn)鏡需要使用非常復(fù)雜的加工技術(shù)，并且付出大量人工工時(shí)，才能使反射鏡達(dá)到理想的表面。打磨望遠(yuǎn)鏡用的反射鏡的工作常常要延續(xù)好幾年。而哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的失敗也讓我們了解了玻璃鏡頭何等脆弱。

上個(gè)世紀(jì)末，物理學(xué)家烏德為了解決這個(gè)困難，創(chuàng)造了液體鏡面：他在一個(gè)大容器里旋轉(zhuǎn)水銀，得到一個(gè)理想的拋物面，由于水銀能很好地反射光線，所以能起反射鏡的作用。

2000年后，這種液體鏡面的技術(shù)被成功應(yīng)用于天文望遠(yuǎn)鏡，而且極大的降低了望遠(yuǎn)鏡的制造成本。

反射望遠(yuǎn)鏡上的反射鏡，最好是拋物面的，也就是液體在旋轉(zhuǎn)的容器里形成的那種表面的形狀。當(dāng)盛滿液體（通常采用水銀）的容器旋轉(zhuǎn)時(shí)，向心力會(huì)產(chǎn)生一個(gè)光滑的用于望遠(yuǎn)鏡的反射凹面。這樣一個(gè)光滑的曲面，完全可以代替需要大量復(fù)雜工藝并且價(jià)格昂貴的玻璃鏡頭

發(fā)展

反射式液體鏡頭已經(jīng)在大型望遠(yuǎn)鏡中得到了應(yīng)用，代替?zhèn)鹘y(tǒng)望遠(yuǎn)鏡中使用的玻璃反射境。反射型液體鏡頭絕對不會(huì)存在易碎這樣的問題，通過改變液體容器的旋轉(zhuǎn)速度，可以形成曲率不同的反射曲面。Columbia 大學(xué) ( UBC ) 已經(jīng)研制了一架直徑236英寸（6米）液體反射鏡面望遠(yuǎn)鏡 ( LMT ）。作為全球第13大的望遠(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。而這架望遠(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。

由于在天文望遠(yuǎn)鏡上的成功應(yīng)用，液體鏡頭技術(shù)開始受到人們的關(guān)注。雖然上面所說的望遠(yuǎn)鏡中使用的反射型液體鏡頭和我們在電子照相設(shè)備中使用的傳導(dǎo)型透鏡差別還是不小的，但是，利用液體表面成像、以及通過對液面曲率調(diào)整來聚焦的原理，卻給了人們帶來極大的啟發(fā)。尤其是本世紀(jì)初拍照手機(jī)等移動(dòng)消費(fèi)電子設(shè)備的流行，人們對微型變焦鏡頭的需求持續(xù)膨脹，傳導(dǎo)型透鏡中的液態(tài)鏡頭技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

2004 年底，法國的 Varioptic 公司發(fā)布了一項(xiàng)可用于手機(jī)的采用了電子技術(shù)的液體鏡頭專利。這種鏡頭的透鏡是一個(gè)小型透明管狀容器，在容器中包含油和水兩種液體，通過電潤濕效應(yīng)調(diào)整這兩種互不融合的液體接觸面的曲率，就可以改變透鏡的屈光度，從而讓鏡頭實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變焦，并且準(zhǔn)確地把焦點(diǎn)放在需要拍照的物體上。

幾乎與此同時(shí)，加利福尼亞大學(xué)也發(fā)明了液體鏡頭，它通過改變厚度僅為8mm的兩種不同的液體交接處月牙形表面的形狀，實(shí)現(xiàn)焦距的變化。這種液體鏡頭相對于傳統(tǒng)的變焦系統(tǒng)而言，兼顧了緊湊的結(jié)構(gòu)和低成本兩方面的優(yōu)勢。

我們知道，傳統(tǒng)的變焦鏡頭是通過調(diào)整兩個(gè)固定焦距的鏡頭之間的距離來實(shí)現(xiàn)變焦的。而傳導(dǎo)型液體鏡頭使用兩種不能融合的液體，每一種液體擁有不同的折射率，生成一種與傳統(tǒng)的高質(zhì)量的光學(xué)鏡頭一樣的可變聚焦鏡頭，而鏡頭大小卻可以減少到10mm，甚至更小。兩種液體，其中一種是導(dǎo)電的水性溶液，另一種是不導(dǎo)電的油。這兩種液體被裝在小型管狀容器中，在容器內(nèi)形成相當(dāng)與玻璃鏡頭的月牙型的曲面，曲面的曲率就是液體鏡頭的焦距。油的抗水表面的濕潤效果可以使用電壓來改變（故名電潤濕），令表面變得更親水（濕潤）或更抗水。由于原先抗水（或親水）的表面現(xiàn)在變得更吸水（或抗水），油層不得不改變其形式，因此，通過調(diào)整在容器兩端的直流電電壓，就可以改變兩種不同的液體交接處月牙形表面的曲率，也就是鏡頭的焦距。

據(jù)了解，液體鏡頭每次的變焦過程所消耗的能量僅為0.1 微焦耳(mJ)，而變焦所用的時(shí)間從最極端的凸面到凹面也僅需幾微秒。另外，兩種液體的邊界非常光滑和規(guī)整，使得液體鏡頭可用于諸如醫(yī)學(xué)上用的內(nèi)窺鏡成像系統(tǒng)，也可以應(yīng)用在空間狹小的其他領(lǐng)域，如顯微鏡照相機(jī)。

優(yōu)勢

液體鏡頭通過改變液體的壓力來調(diào)整焦距。這樣設(shè)備可以在一個(gè)很小的固定距離范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)變焦系統(tǒng)。而且，這種液體鏡頭非常容易批量生產(chǎn)，成本將大幅度下降。

液態(tài)鏡頭可以與所有高性能微型相機(jī)模塊兼容實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變焦，規(guī)格從小到大，可達(dá) 1/2.5 英寸；分辨率從 3 Mp 到 10 Mp 甚至更高。 液態(tài)鏡頭的光學(xué)性能接近衍射極限，不會(huì)影響到與之匹配的固定鏡頭的性能。同時(shí)，盡管液態(tài)鏡頭是為可見光而設(shè)計(jì)的，但在接近紅外光時(shí)，也保持著相同的透明度。

極大的變焦范圍使得其可以適應(yīng)極寬距離范圍的變焦和聚焦，從幾厘米到近乎無限遠(yuǎn)。

液體鏡頭可以用于焦距搜索，即自動(dòng)聚焦，或者通過其他傳感器獲得目標(biāo)距離信息，使用開環(huán)模式。

在相機(jī)模塊中使用液態(tài)鏡頭極為簡單方便。從視覺技術(shù)看，是按照整體系統(tǒng)和功能來選擇液態(tài)鏡頭的位置布局的：對于純焦距控制，液態(tài)鏡頭應(yīng)該被置于盡可能接近孔徑光闌平面，可以是在相機(jī)鏡頭前端（Add-on 附加模塊），光學(xué)組件中或后面。

由于液態(tài)鏡頭本身沒有移動(dòng)組件（除了液面變化），因此其機(jī)械設(shè)計(jì)非常簡單，幫助縮短相機(jī)的設(shè)計(jì)和制造周期。采用液態(tài)鏡頭進(jìn)行自動(dòng)聚焦，無需復(fù)雜機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)，取而代之的是直接的電子元件和簡單的軟件編程。

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