美國加利福尼亞大學(xué)的科學(xué)家發(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。

而傳統(tǒng)的變焦鏡頭是通過調(diào)整兩個固定焦距的鏡頭之間的距離來實現(xiàn)變焦。而液體鏡頭則通過改變液體的壓力來調(diào)整焦距。這樣設(shè)備可以在一個很小的固定距離范圍內(nèi)實現(xiàn)變焦系統(tǒng)。根據(jù)加利福尼亞大學(xué)的科學(xué)家的試驗，這種液體鏡頭非常容易批量生產(chǎn)，而且成本將大幅度下降。

無獨有偶，法國的Varioptic公司在2004年年底發(fā)布了一項用于手機的采用了電子技術(shù)的液體鏡頭專利。使用這種鏡頭的手機，只要在鏡頭中加入幾滴油或者水，就可以讓鏡頭實現(xiàn)自動變焦，并且準確地把焦點放在需要拍照的物體上。 Varioptic表示對液體鏡頭技術(shù)在拍照手機和200萬以下像素的數(shù)碼照像機領(lǐng)域取得突破很有信心。

現(xiàn)在，隨著拍照手機等的流行，人們對微型變焦鏡頭的需求持續(xù)膨脹，讓原本在2000年就已經(jīng)在天文望遠鏡中成功實現(xiàn)的液體鏡頭受到人們的密切關(guān)注。畢竟，天文望遠鏡與拍照手機等消費電子的市場不可同言而語。

液體鏡頭可以按照不同方式進行分類，如有使用一種液體的，也有使用發(fā)射率不同的完全不能融合的兩種液體的。目前，液體鏡頭按照實現(xiàn)方式的不同可以分成傳導(dǎo)型和反射型兩類。

2000年以前，天文望遠鏡的造價都高達數(shù)千萬美元，個人幾乎是不可能擁有的，只能共享。天文學(xué)家何其多也，而天文望遠鏡何其少也。2000年后，只用100多萬美元，科學(xué)家就造成了一個巨大的天文望遠鏡。成本降低的關(guān)鍵是首次采用了液體鏡頭，而不是傳統(tǒng)采用的磨光金屬、堅硬的玻璃和大型的境面。反射望遠鏡上的反射鏡，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。制造望遠鏡的人要付出大量辛勤的勞動才能使反射鏡有這樣的表面。研磨望遠鏡用的反射鏡的工作常常要延續(xù)好幾年。美國的物理學(xué)家烏德為了解決這個困難，創(chuàng)造了液體鏡面：他在一個大容器里旋轉(zhuǎn)水銀，得到一個理想的拋物面，由于水銀能很好地反射光線，所以能起反射鏡的作用。

反射式液體鏡頭已經(jīng)在大型望遠鏡中得到了應(yīng)用，代替?zhèn)鹘y(tǒng)望遠鏡中使用的玻璃反射境。當盛滿液體（通常采用水銀）的容器旋轉(zhuǎn)時，向心力會產(chǎn)生一個光滑的用于望遠鏡的反射凹面。通常這樣一個光滑的曲面，完全可以代替需要大量復(fù)雜工藝并且價格昂貴的玻璃鏡頭，而哈勃空間望遠鏡的失敗也讓我們了解了玻璃鏡頭何等脆弱。

反射型液體鏡頭絕對不會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發(fā)射曲面。英國 Columbia 大學(xué)(UBC) 的科學(xué)家已經(jīng)研制了一架直徑236英寸（6米）液體發(fā)射境面望遠鏡(LMT）。作為全球第13大的望遠鏡，其反射曲面是由一個盛滿水銀的容器以5RPM的速度旋轉(zhuǎn)形成的。而這架望遠鏡的造價僅為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鏡約需1億美元。

液體鏡頭正在向一“大”一“小”兩極發(fā)展。大，可以作為大型天文望遠鏡的鏡頭；小，則可以作為拍照手機的變焦鏡頭。而微型液體鏡頭由于面向消費市場而受到異常的追捧。

移動電話、手提電腦和微型監(jiān)視應(yīng)用等都對集成的變焦鏡頭有特殊的需求，而在很小的空間里集成具有很強變焦能力的傳統(tǒng)鏡頭基本是不可能的。不過，目前滿足這種應(yīng)用需求的液體鏡頭開始浮出水面。

消費電子采用傳導(dǎo)型液體鏡頭

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。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。這兩種液體被裝在一個加有彈簧裝置的很小的管子里，管子的內(nèi)部和彈簧裝置涂上防水材料，通過彈簧裝置加壓和調(diào)整在管子兩端的直流電電壓，在管子的一端形成相當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。根據(jù)相關(guān)測試，每次的變焦過程所消耗的能量僅為0.1 微焦耳(mJ)，而變焦所用的時間從最極端的凸面到凹面也僅需幾毫秒。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。

這種模仿人類眼球功能的小型液體鏡頭已經(jīng)由飛利浦公司推出。它的兩種液體被裝在一個直徑3毫米、高2.2毫米的小型管狀容器當中，該鏡頭最近可對距離其5cm的物體聚焦，而遠近焦距可在10微秒的瞬間內(nèi)完成調(diào)節(jié)。

人的眼球也是通過改變焦距來觀察遠近不同的物體，不同的是，人是通過眼球周圍的肌肉調(diào)節(jié)焦距。因此，可以說這種新型鏡頭周圍的電場就相當于人類眼球周圍的肌肉。

韓國三星電機（Samsung Electro-Mechanics Co.）在CeBIT 2004上宣布將供應(yīng)手機用液體鏡頭（Liquid Lens）相機模塊，它采用的是Varioptic公司的專利。據(jù)介紹，采用液體鏡頭后相機模塊可以做得更薄，而且鏡頭不需要做物理運動，因此還能大大減少耗電量。目前采用這種鏡頭的模塊厚度只增加了2mm，支持5cm～無限遠聚焦,驅(qū)動電壓為0～40V,驅(qū)動頻率為1kHz。