لنز پریسکوپی دوربین گوشی‌های هوشمند چگونه کار می‌کند؟
در دوربین گوشی‌های هوشمند امروزی، لنزهای مختلفی وجود دارند. در این مطلب می‌خواهیم که به لنز پریسکوپی پرداخته و شما را بیشتر با این مقوله آشنا کنیم. پس در ادامه با آی‌تی‌رسان همراه باشید.
همیشه بحث اعداد در مشخصات دوربین گوشی‌های مختلف مطرح بوده است. کدام شرکت مگاپیکسل و یا بزرگنمایی بیشتری را ارائه می‌دهد؟ هنگامی‌که بحث بر سر قوانین فیزیک باشد، آنگاه می‌بینیم که بدنه باریک این دستگاه‌ها و زوم اپتیکال آن‌ها، همخوانی زیادی با یکدیگر ندارد.
در ژوئیه 2020 شایعه شد که اپل قرار است در گوشی‌های جدید خود، از لنزهای پریسکوپ تله‌فوتو استفاده کند. لنز پریسکوپی مدتی است که وجود دارد. این حسگر جدید می‌تواند مشکلات مربوط به اندازه لنزهای تله‌فوتوی سنتی را مرتفع سازد. در زیر به نحوه کار این حسگر پرداخته و تأثیر آن بر آینده صنعت گوشی‌های هوشمند را مورد بررسی قرار می‌دهیم.
اندازه در عکس‌برداری، اهمیت بالایی دارد
محدودیت‌های عکاسی همیشه بیشتر فیزیکی بوده‌اند تا فنی. قوانینی در رابطه با فیزیک نور وجود دارند که شما نمی‌توانید به مهندسی آن‌ها بپردازید. به همین دلیل است که دوربین‌های DSLR و بدون آینه، دارای لنزهای بزرگ و سنگین هستند. لنزها برای اینکه بتوانند فاصله کانونی طولانی و دریچه دیافراگم وسیعی را ارائه دهند، باید خودشان نیز اندازه مشخصی داشته باشند.
به‌عنوان مثال، لنزی که فاصله کانونی 200 میلی‌متری و حداکثر گشودگی دریچه دیافراگم f/2.8 را ارائه دهد، باید دریچه‌ای با اندازه بیش از 70 میلی‌متر (3 اینچ) داشته باشد. البته در این آمار و ارقام، ملاحظات مربوط به تولید لحاظ نشده‌اند. دوربین گوشی‌های هوشمند نیز با چنین محدودیت‌هایی مواجه هستند، البته در مقیاسی بسیار کوچک‌تر. از آنجایی که دوربین این گجت‌ها از حسگرهای کوچک‌تری برخوردار هستند، پس از فاصله‌های کانونی کوتاه‌تر، می‌توانند بزرگنمایی بیشتری را به دست آورند. البته در این بین معادلات زیادی نیز وجود دارند.
به‌عنوان نمونه، آیفون 11 پرو، یک لنز تله‌فوتوی معادل 52 میلی‌متر دارد، اما اندازه اصلی آن در اصل 6 میلی‌متر است. این موضوع بدین معنا است که اگر بخواهید همان تصویر را با یک دوربین DSLR حرفه‌ای بگیرید، آنگاه به یک لنز 52 میلی‌متر احتیاج خواهید داشت. از آنجایی که حسگر تله‌فوتوی دوربین آیفون 11 پرو، اندازه‌ای 1.36 اینچی دارد (حدود 5 میلی‌متر قطر)، پس شما می‌توانید به بزرگنمایی معادل یک لنز 52 میلی‌متری یک دوربین DSLR دست یابید.
به هر حال، تولیدکنندگان در آستانه مواجه با مشکلات جدیدی هستند. اگر بخواهید حسگر دوربین‌ها را بسیار کوچک‌تر کنید، آنگاه کنترل معادلات دوربین را نیز از دست خواهید داد. حسگرهای کوچک عملکرد مناسبی در نور کم نداشته و همچنین اوضاع آن‌ها در وضوح‌های بالاتر، بدتر نیز خواهد شد.
در تئوری، اگر اپل بخواهد که به بزرگنمایی بیشتری در گوشی‌های خود دست یابد، آنگاه می‌تواند اندازه حسگرهای آیفون جدید خود را به دو نیم تقسیم کند. در هر صورت این موضوع نیز باعث می‌شود تا تولید چنین حسگری پرهزینه و کار کردن با آن نیز مشکل باشد. در اصل، گزینه بهتر این است که اندازه لنزها افزایش یابد.
عبور از مشکلات
البته افزایش اندازه یک لنز نیز، مشکلات خاص خود را به همراه دارد. آیفون 11 پرو تنها 8.1 میلی‌متر ضخامت دارد. حتی اگر یک لنز با فاصله کانونی 6 میلی‌متر، لزوما 6 میلی‌متر طول نداشته باشد، باز این رقم نباید زیاد از این حد تجاوز کند. با این اوصاف، این اندازه نیز فضای زیادی را از یک گوشی هوشمند اشغال خواهد کرد. مسئله این است که نمی‌توان یک لنز 12 میلی‌متری را به آیفونی که تنها 8 میلی‌متر ضخامت دارد، افزود، مگر اینکه آن را به پهلو جاسازی کنید.
لنز پریسکوپی عملکردی بسیار نزدیک به پریسکوپ زیردریایی‌ها دارد. نور از طریق دریچه جلویی وارد شده و سپس توسط یک آینه زاویه‌دار، 90 درجه تغییر مسیر می‌دهد. در گوشی‌های هوشمند نیز، نور پیش از رسیدن به حسگر دوربین و ضبط شدن به‌عنوان یک تصویر، از دریچه سایر لنزهای دیگر نیز عبور می‌کند. با تغییر مسیر حرکت نور، دیگر لازم نیست که لنزهای بزرگتر، عمیق‌تر نیز باشند، بلکه این بار می‌توانند پهن‌تر باشند.
این یک فرصت عالی برای تولیدکنندگان گوشی‌های هوشمند است. اگر بخواهیم مکان بیشتری را برای یک لنز پهن‌تر پیدا کنیم، آنگاه این موضوع نسبت به کوچک کردن حسگر و یا ضخیم شدن گوشی‌ها، کاربردی‌تر به نظر می‌رسد.
بدین ترتیب، تولیدکنندگان به لنزهای معادل 50 میلی‌متر و با زوم اپتیکال دو برابری (و یا حداکثر 3 برابری) محدود نخواهند شد. با این اوصاف، قرار دادن لنزهای معادل 100 میلی‌متر (با زوم 5 برابری) و یا حتی 200 میلی‌متری (با بزرگنمایی 10 برابری) در گوشی‌های هوشمند، دیگر چندان دور از ذهن نخواهد بود.
درست است که این فناوری هنوز جدید بوده و باید برخی از ویژگی‌ها را نیز قربانی کرد، اما در هر صورت این روش باعث می‌شود تا بزرگ‌ترین مانع افزودن بزرگنمایی اپتیکال به یک گوشی هوشمند، از سر راه برداشته شود.
بزرگنمایی دیجیتال در برابر اپتیکال
اگر فکر می‌کنید که گوشی‌های آیفون از بزرگنمایی 10 برابری برخوردار هستند، شاید درست بگویید، اما مواردی نیز وجود دارند که احتمالا آن‌ها را در نظر نگرفته‌اید. حتما دلایلی وجود دارند که ما بیش از ضرایب بزرگنمایی، بر فاصله کانونی تمرکز کرده‌ایم.
این موضوع نیز بدین دلیل است که یک فرق مهم بین بزرگنمایی اپتیکال و دیجیتال (یا تعدیل شده، فوق واضح، فضایی و یا با کمک هوش مصنوعی) وجود دارد. در بزرگنمایی اپتیکال، بزرگ کردن تصویر به دلیل ویژگی‌های نوری لنزهایی است که فاصله کانونی بیشتری دارند. در این‌گونه بزرگنمایی، اشیای دور واقعا نزدیک به نظر می‌رسند؛ یعنی انگار آن‌ها را از دریچه یک تلسکوپ مشاهده می‌کنید. در نتیجه هیچ افت کیفیتی را نیز مشاهده نخواهید کرد.
اما بزرگنمایی دیجیتال بدین معنا است که یک تصویر به‌گونه‌ای برش داده شده که انگار یک عکس زوم شده است. بزرگنمایی دیجیتال، راهی طولانی را طی کرده است. با استفاده از حسگرهای با مگاپیکسل بالا، باینینگ (چندین پیکسل در قالب یک پیکسل بزرگ رفتار می‌کنند) و الگوریتم‌های بهبود یافته افزایش مقیاس، اکنون تولیدکنندگان می‌توانند نتایج بهتری را به دست آورند.
البته هنوز هم زوم دیجیتال این‌گونه است که انگار تصویری را شکار کرده و سپس آن را برش داده‌ایم. در هر صورت، به بزرگنمایی واقعی دست نیافته و همیشه نیز کاهش کیفیت را مشاهده خواهید کرد. به هر حال نمی‌توانید یک کمپین بازاریابی را پیرامون این حقیقت کوچک، تشکیل دهید.
لنزهای پریسکوپی در دسترس قرار دارند
طبیعتا اپل اولین شرکتی نخواهد بود که از لنز پریسکوپی در گوشی‌های هوشمند خود استفاده می‌کند. تولیدکنندگان چینی (مخصوصا اوپو و هواوی)، چندین سال است که پیرامون این لنزها مانور می‌دهند. گوشی 5 دوربینه هواوی P40 پرو پلاس، از لنز تله‌فوتوی پریسکوپی با بزرگنمایی 10 برابری برخوردار بوده که این حسگر می‌تواند با یک لنز 240 میلی‌متری یک دوربین فول فریم برابری کند.
سامسونگ گلکسی S20 اولترا نیز از لنز تله‌فوتوی پریسکوپی با بزرگنمایی 5 برابری برخوردار بوده و این حسگر نیز با یک دوربین مجهز به لنز 100 میلی‌متری، برابری خواهد کرد. به هر حال، شرکت سامسونگ تمام تلاش خود را کرده است که این مشخصات، چندان به چشم نیایند.
در هر صورت شاید اپل اولین شرکتی نباشد که از لنزهای پریسکوپی در گوشی‌های خود استفاده می‌کند، اما در هر صورت وقتی که دستگاه‌های جدید این شرکت به همراه چنین حسگرهایی، روانه بازارها شوند، آنگاه این گوشی‌ها به گزینه‌های ایدئال‌تری برای طرفداران تبدیل خواهند شد.
نوشته لنز پریسکوپی دوربین گوشی‌های هوشمند چگونه کار می‌کند؟ اولین بار در اخبار فناوری و موبایل پدیدار شد.