Płynna soczewka w smartfonie Xiaomi już za kilka dni. Początek rewolucji w świecie fotografii?

Firma Xiaomi właśnie pokazała krótki film promocyjny o nadchodzącym smartfonie Xiaomi Mi Mix. Nie dowiadujemy się z niego za wiele o samym urządzeniu, ponieważ całość jest skupiona na aparacie fotograficznym. A dokładniej - na specjalnej płynnej soczewce. 

Płynna soczewka w aparacie smartfona Xiaomi Mi Mix ma mieć możliwość zmiany właściwości optycznych płynu. W praktyce oznacza to, że będziemy mogli zmieniać ogniskową oraz punktu ostrości w jednym, niewielkim aparacie. To wielka, wręcz rewolucyjna zmiana. 

W klasycznym obiektywie znajduje się zestaw szklanych, precyzyjnie wykonanych soczewek o określonym kształcie i rozmiarach, od których zależą ich możliwości optyczne. Podczas zmiany ogniskowej (jeśli mówimy o obiektywie typu zoom) oraz ustawianiu ostrości moduł autofocusu porusza soczewki względem siebie.

Pierwsza, która już w zasadzie nie jest wykorzystywana, to zastosowanie klasycznego obiektywu typu zoom. Niestety, przy obecnym rozwoju technologii wiąże się to z zastosowaniem wielu różnych soczewek ułożonych w linii poziomej. Kiedy dołożymy do tego system stabilizacji oraz silnik zmiany ogniskowej, robi się wielki i ciężki moduł, który wystaje ze smartfona. To melodia przeszłości sprzed kilku lat. 

Drugie rozwiązanie to aparat peryskopowy, który jest już stosowany w wielu modelach. Polega to na tym, że w module znajduje się malutki pryzmat, który odbija światło i kieruje je na matrycę.

Matrycę, która jest ułożona bokiem do tafli obiektywu. Pomiędzy pryzmatem a sensorem znajdują się jeszcze soczewki odpowiedzialne za zmianę przybliżenia. W ten sposób uzyskujemy możliwość zmiany ogniskowej optycznie, a dzięki pionowej konstrukcji moduł nie wystaje. To rozwiązanie stosowane już od 2015 r. chociaż na szerszą skalę dopiero od ok. dwóch lat. 

Jeszcze innym popularnym rozwiązaniem jest stosowanie kilku osobnych aparatów w jednym smartfonie, jak np. w Samsungu Galaxy S21. Pomimo że producenci mówią wtedy o zastosowaniu aparatów z zoomem, to jednak nie jest to prawda. Mamy tam po prostu kilka matryc, a do każdej dopasowany osobny, stałoogniskowy obiektyw. Zoom polega na możliwości swobodnej regulacji ogniskowej, tymczasem tu mamy zmianę z np. 25 mm na 50 mm. Oprogramowanie w smartfonach oczywiście sprawia, że taka zmiana wygląda na płynną, ale w rzeczywistości to marketingowa ściema. 

Postęp w tej dziedzinie jest wielki. Jeszcze kilka lat temu, smartfony oferowały jeden obiektyw, zazwyczaj szerokokątny, a o przyzwoitym przybliżeniu mogliśmy tylko pomarzyć. Obecnie najlepsze aparaty na rynku oferują aparaty z wielkim przybliżeniem i całkiem rozsądną jakością. Wciąż jednak nie są to rozwiązanie idealne czy chociaż optymalne. Każde ma jakieś wady - czy to wielkość i wagę, czy konieczność stosowania kilku matryc. 

Płynna soczewka może być brakującym ogniwem w aparatach smartfonów. O ile oczywiście nie jest to tylko kolejna marketingowa ściema ze strony Xiaomi, bo obecnie nie wiemy za wiele w kwestii tego, jak chiński producent zamierza zastosować tę technologię w praktyce w nowym Mi Mix. 

Na animacji widać, że na przedniej części modułu znajduje się elastyczna membrana, która może zmienić zakrzywienie. Głębiej ulokowane są soczewki i matryca aparatu. Jak dokładnie jest zbudowany ten moduł? Przekonamy się już 29 marca. Póki co Xiaomi obiecuje, że nowy aparat jest w stanie wykonywać zarówno zdjęcia makro, jak i spore przybliżenia.

O płynnych soczewkach w smartfonach słyszeliśmy już wcześniej. Zostały one wynalezione już w 1995 r., a od kilku lat mówi się o nich dużo częściej w kontekście wykorzystania konsumenckiego.

W zeszłym roku Marcin pisał, że Huawei pracuje nad płynnymi soczewkami w aparacie już od dłuższego czasu. Sama technologia nie jest też zupełną nowością, bowiem płynne soczewki stosuje się już od jakiegoś czasu w urządzeniach przemysłowych.

Zazwyczaj wygląda to tak, że płynna soczewka jest wykonana z dwóch płynów o różnych gęstościach, a jej kształt jest regulowany poprzez zmiany natężenia prądu.

Płynne soczewki w smartfonach mogą dać wiele korzyści i zastąpić układy z wieloma soczewkami. Oczywista korzyść to ograniczenie rozmiaru i masy całego moduły fotograficznego poprzez zastąpienie kilku soczewek jedną oraz wykorzystanie mniejszej liczby części mechanicznych. Takie układy powinny być dodatkowo bardziej odporne na upadki i uderzenia.

Do tego producenci mogą stosować jedną matrycę, a nie kilku różnych. To spore uproszczenie z marketingowego punktu widzenia, ale także potencjalnie możliwość wykorzystywania większych matryc o wyższej jakości obrazu, jak chociażby 1-calowe sensory. Poza tym taka soczewka mogłaby sprawić, że osobny sensor TOF (do wykrywania głębi) nie będzie już potrzebny.