یک فناوری لنز جدید برای دادن جانی دوباره به دوربین های موبایل متولد خواهد شد. اگر دقیق تر نگاه کنید، اپتیک (مجموعه مربوط به نور – اینجا منظور لنز است) در تلفن هوشمند شما بیش از یک دهه تقریباً یکسان بوده و حالا این در حال تغییر است. ارتقا کیفیت دوربین های موبایل با لنز جدید شرکت Metalenz احتمالا یک خبر بزرگ دیگر برای موبایل های ما خواهد بود.
وب سایت Wired می نویسد، دوربین موبایل های هوشمند (به معنی امروزی) در ابتدای راه و در سال ۲۰۰۷ تنها یک دوربین ۲ مگاپیکسل بود. این جمله درباره نسل اول آیفون ها بود، همان زمان ما نوکیا N95 با دوربین ۵ مگاپیکسلی و تشخیص صحنه هوشمند را هم داشتیم اما بیاید به موبایل های هوشمند لمسی به معنی امروزی فکر کنیم.
آیفون در سال ۲۰۰۷ فقط یک دوربین عقب داشت. حتی یک دوربین سلفی هم در آن وجود ندارد. امروزه شاهد چندین دوربین در جلو و پشت تلفن ها خواهید بود. در این بین برخی از آنها با سنسورهایی بزرگ با رزلوشنی به اندازه ۱۰۸ مگاپیکسل همراه هستند.
اما در حالی که اندازه سنسور، تعداد مگاپیکسل و تعداد خود دوربین های گوشی های هوشمند در دهه گذشته به میزان قابل توجهی افزایش یافته است، بدون اشاره به پیشرفت در نرم افزار عکاسی کامپیوتری، لنزهایی که به گرفتن عکس کمک می کنند اساساً بدون تغییر مانده اند. البته که پیشرفت هایی هم در این بخش وجود داشته اما به معنی انقلاب نه، فقط پیشرفت.
یک شرکت جدید به نام Metalenz که امروز فعالیت خود را علنی کرده، در تلاش است تا دوربین های گوشی های هوشمند را با یک سیستم لنز تخت و یکپارچه که از یک فن آوری به نام metasurface های نوری استفاده می کند، پیشرفت دهد. دوربینی که با این فناوری جدید لنز ساخته شده است اگر عکس های بهتری تولید نکند عکس های بدتری هم ارایه نمی کند، نور بیشتری برای عکس های روشن تر جمع می کند و حتی می تواند فرم های جدید ثبت را در تلفن ها فعال کند، در حالی که فضای کمتری را اشغال می کند.
چگونه کار می کند؟ خوب، ابتدا مهم است که بدانیم امروز لنزهای دوربین تلفن چگونه کار می کنند. سیستم تصویربرداری در پشت تلفن هوشمند شما ممکن است دارای چندین دوربین باشد. مثلا آیفون ۱۲ پرو دارای سه دوربین در پشت است، اما هر دوربین دارای چندین لنز یا عناصر لنز روی هم قرار گرفته هستند. سنسور اصلی دوربین در آیفون ۱۲ پرو فوق الذکر از لنز ۷ المانه بهره می برد. طراحی چند المانه لنز مانند آیفون نسبت به طراحی تک لنز برتر است. با عبور نور از هر لنز پی در پی، تصویر وضوح و شفافیت پیدا می کند.
آرایه ای از ماژول های دوربین مجهز به Metalenz
الیور شیندلبک، مدیر نوآوری در شرکت Zeiss (شرکت آلمانی مشهور در زمینه تولید لنز) که به لنزهای با کیفیت بالا مشهور است، می گوید:
“امروزه اپتیک ها معمولا در تلفن های هوشمند از چهار تا هفت عنصر لنز تشکیل می شوند.” “اگر شما یک عنصر لنز داشته باشید، به دلیل فیزیک، انحرافاتی مانند اعوجاج یا پراکندگی در تصویر خواهید داشت.”
تعداد بیشتر لنزها به تولیدکنندگان این امکان را می دهد تا بی نظمی هایی مانند انحراف رنگی (هنگامی که رنگ در حاشیه تصویر ظاهر می شود) و اعوجاج لنز (وقتی خطوط مستقیم به صورت خمیده در عکس ظاهر می شوند) را جبران کنند. با این حال، قرار دادن چندین عنصر لنز بر روی یکدیگر به فضای عمودی بیشتری در داخل ماژول دوربین نیاز دارد. این یکی از دلایل زیادی است که باعث می شود دوربین در تلفن های هوشمند در طول سالها بزرگتر و بزرگتر شود. این در برجستگی قاب دوربین خود را نشان می دهد.
شیندلبک می گوید:
“هرچه تعداد عناصر لنز بیشتری را بخواهید در یک دوربین ارائه کنید، به فضای بیشتری نیاز خواهید داشت.”
از دیگر دلایل اندازه برآمدگی می توان به سنسورهای تصویر بزرگتر و دوربین های بیشتر با لنزهای زوم اشاره کرد که به فضای بیشتری نیاز دارند.
سازندگان تلفن مانند اپل تعداد عناصر لنز را با گذشت زمان افزایش داده اند. همچنین برخی، مانند هواوی و سامسونگ، در حال حاضر سیستمی را ایجاد می کنند که به لنزهای “پریسکوپ” مشهور است و فضا را برای قابلیت بزرگنمایی بیشتر ارائه کنند، شرکت ها به طور کلی با عنصر لنزهای انباشته شده امتحان شده و واقعی سازگار هستند.
شیندلبک می گوید:
“اپتیک پیچیده تر می شود، شما عناصر لنز بیشتری اضافه می کنید، عناصر کروی قوی ایجاد می کنید تا به کاهش فضا برسید، اما در ۱۰ سال گذشته هیچ انقلابی در این زمینه رخ نداده است.”
اینجاست که Metalenz وارد می شود. به جای استفاده از عناصر پلاستیکی و لنزهای شیشه ای که روی سنسور تصویر انباشته شده اند، در طراحی Metalenz از یک لنز ساخته شده روی ویفر شیشه ای استفاده می شود که اندازه آن بین 1×1 تا 3×3 میلی متر است. اگر زیر میکروسکوپ را بسیار دقیق ببینید و ساختارهای نانو با عرض یک هزارم موی انسان را مشاهده خواهید کرد. این ساختارهای نانو پرتوهای نور را به شکلی خم می کنند که بسیاری از نقایص سیستم های دوربین تک لنز را برطرف می کند.
هنگامی که رابرت دولین، بنیانگذار و مدیر عامل شرکت، در حال کار روی دکترای خود در دانشگاه هاروارد با فیزیکدان تحسین شده و بنیانگذار Metalenz، فدریکو کاپاسو بود، این فناوری اصلی طی یک دهه تحقیق شکل گرفت. این شرکت در سال 2017 از گروه تحقیق خارج شد.
نور از این ساختارهای الگویی نانو عبور می کند که به نظر می رسد میلیون ها دایره با قطرهای متفاوت در سطح میکروسکوپی هستند. Devlin می گوید:
“به طریقی که لنزهای خمیده نور را خم می کنند و سرعت آن را کم می کنند، هر یک از این موارد به ما امکان می دهد همان کار را انجام دهیم، بنابراین می توانیم فقط با تغییر قطر این دایره ها نور را خم و شکل دهیم.”
شرکت Metalenz
کیفیت تصویر حاصل شده به همان اندازه واضح است که شما از یک سیستم چند لنزی دریافت می کنید و ساختارهای نانو وظیفه کاهش یا از بین بردن بسیاری از انحرافات تخریب کننده تصویر معمول در دوربین های سنتی را بر عهده دارند. این طراحی صرفاً باعث صرفه جویی در فضا نمی شود. Devlin می گوید که یک دوربین Metalenz می تواند نور بیشتری را به حسگر تصویر بازگرداند و تصاویر روشن تر و واضح تری را نسبت به آنچه با عناصر سنتی لنز دریافت می کنید، فراهم کند.
این شرکت با دو رهبر نیمه هادی مشارکت کرده است (که در حال حاضر می توانند یک میلیون “تراشه” متالنز در روز تولید کند)، به این معنی که اپتیک در همان ریخته گری ها تولید می شود که دستگاه های مصرفی و صنعتی را تولید می کند. این گام مهمی در ساده سازی زنجیره تأمین است.
اشکال جدید ثبت
Metalenz از اواخر سال به تولید انبوه می رسد. اولین کاربرد آن این است که به عنوان سیستم لنز یک سنسور سه بعدی در گوشی هوشمند عمل کند. (این شرکت نام سازنده تلفن را اعلام نکرد.)
Devlin می گوید سنسورهای سه بعدی فعلی، مانند دوربین TrueDepth اپل برای Face ID ، به طور فعال صحنه را با لیزر برای اسکن چهره روشن می کنند، اما این می تواند باعث کاهش عمر باتری تلفن شود. از آنجا که Metalenz می تواند نور بیشتری را به حسگر تصویر وارد کند، او ادعا می کند که می تواند به حفظ انرژی کمک کند.
خبر خوب دیگر؟
اگر این یک سنسور سه بعدی در جلوی گوشی برای احراز هویت صورت باشد، Devlin می گوید که سیستم Metalenz می تواند نیاز به یک بریدگی دوربین بزرگ بر روی صفحه را برطرف کند، و دیگر نیازی به ناچ عریض مانند آنچه در آیفون های فعلی وجود دارد، نیست. مقدار فضای ذخیره شده با کنار گذاشتن عناصر سنتی لنز، سازندگان تلفن را قادر می سازد سنسورها و دوربین ها را زیر نمایشگر دستگاه قرار دهند، چیزی که امسال بیشتر شاهد آن خواهیم بود.
Devlin می گوید که کاربردهای Metalenz فراتر از تلفن های هوشمند است. از این فناوری می توان در همه موارد استفاده کرد، از ابزارهای مراقبت های بهداشتی گرفته تا دوربین های واقعیت افزوده و واقعیت مجازی، تا دوربین های موجود در خودرو.
شما مثلا Spectroscopy را به عنوان مثال در نظر بگیرید. از طیف سنج برای ردیابی دقیق طول موج های مختلف نور استفاده می شود و معمولا در سنجش های پزشکی برای شناسایی مولکول های خاص در خون استفاده می شود. از آنجا که metasurfaces به شما اجازه می دهد “سطح زیادی اپتیک را در یک سطح واحد قرار دهید”، Devlin ادعا می کند شما می توانید سنسورهای مناسب را در یک تلفن هوشمند با Metalenz قرار دهید تا همان کار را انجام دهید.
شما در واقع می توانید با طیف سنج به امضای شیمیایی میوه نگاه کنید و تشخیص دهید که رسیده است یا نه!
Devlin می گوید:
“شما در واقع می توانید با طیف سنج به امضای شیمیایی میوه نگاه کنید و تشخیص دهید که رسیده است.” “این واقعاً فقط یک تصویر نیست، شما در واقع به انواع مختلف حس دسترسی پیدا می کنید، و با دیدن و تعامل با جهان، اطلاعات کاملاً جدیدی را وارد تلفن همراه می کنید.”
نظر شما چیست؟ وقت انقلاب در لنزهای دوربین است؟
🤩🤩
وری گود 🙂
چه باحال