Halsey Andrews Generalnie lepiej jest oddzielić soczewki i płyny, ale przyszłość fotografii może leżeć w połączeniu tych dwóch z płynnymi soczewkami, zgadliście.
Przeciętny obiektyw telefonu z aparatem jest obecnie ograniczony do stałej ogniskowej. Dodanie różnorodności oznacza albo dodanie większej liczby obiektywów, albo przejście na większy aparat z regulowanymi elementami optycznymi.
Inaczej jest w przypadku soczewek płynnych: zamiast fizycznych dysków używa się małej kieszonki z płynem, zmieniając kształt w celu ukierunkowania i skupienia światła. Jest też mały, szybki i wytrzymały. Mogą zmienić świat fotografii smartfonowej.
Chcieć wiedzieć więcej? Dołącz do nas, gdy zanurzamy się w świat płynnych soczewek.
Jak działają konwencjonalne soczewki?
Tradycyjnie droga światła przez wizjer jest kontrolowana przez szereg wypolerowanych elementów optycznych. Te zakrzywione dyski – zwykle wykonane ze szkła lub pleksiglasu – służą do zaginania światła przechodzącego przez lufę. Przy prawidłowych odstępach między obiektywem a elementami matrycy obraz powinien osiągnąć jeden stały punkt, ostry i skupiony.
Ogólnie rzecz biorąc, gdy uruchamia się elektryczny silnik ustawiania ostrości aparatu — lub ręcznie skręcasz tubus — zmienia się fizyczna odległość między tymi elementami optycznymi. To z kolei zmienia ogniskową, ustawia ostrość obrazu na matrycy lub, w przypadku obiektywu zmiennoogniskowego, zmienia pole widzenia – z szerokokątnego na teleobiektyw.
Jak wie każdy posiadacz lustrzanek cyfrowych lub aparatów bezlusterkowych, nie ma jednego obiektywu, który sprawdzi się w każdej sytuacji. Niektóre mogą obejmować dość duże zakresy zoomu, ale muszą być duże po prostu ze względu na przestrzeń wymaganą do umieszczenia elementów optycznych w środku. A jeśli Twój obiektyw nie pokrywa właściwej ogniskowej dla danej sceny, musisz zmienić szkło na inne — o ile masz jakieś ukryte w torbie na aparat.
Podobnie jak obiektywy podstawowe, większość standardowych aparatów do smartfonów ma stałą ogniskową, dzięki stałym elementom optycznym. Rzadko można zobaczyć prawdziwy zoom optyczny na smartfonie, ponieważ wymaga on rozdzielenia tych elementów; Nawet na mikroskopijnych poziomach jest to trudne do osiągnięcia w cienkich ramach nowoczesnej konstrukcji mobilnej. Tutaj wkraczają płynne soczewki.
Jak działają płynne soczewki?
Wyobraź sobie kroplę wody na liściu – taką, jaką często widujesz przyklejoną taśmą na stronach magazynów fotograficznych. Tak jak ta pigułka może załamywać naturalne światło, tak płyn w płynnej soczewce może kierować światło do czujnika obrazu.
Większość płynnych soczewek nie zawiera żadnych elementów mechanicznych. Zamiast tego zawiera przezroczystą płynną kapsułkę. Naciskając na część tej kapsułki można manipulować jej kształtem. Zgniatanie lub rozciąganie zmienia ścieżkę światła przechodzącego przez płyn o jakości optycznej – a tym samym ogniskową.
Koncepcja płynnej soczewki została zastosowana na wiele sposobów, przy użyciu różnych metod wywierania nacisku na kapsułkę. Ale magia zawsze dzieje się, gdy dodajesz prąd.
Jedna z technik – znana jako „elektrohydratacja” – łączy wodę z oddzielną warstwą nieprzewodzącego oleju, który łączy się w soczewce. Poprzez przyłożenie napięcia przez granicę między nimi zgięcie – a tym samym efekt załamania – można zmienić w ułamku sekundy. Soczewki Corning Varioptic wykorzystują tę technologię.
Inne rozwiązania publikują alternatywne sposoby osiągnięcia tego samego wyniku. Na przykład soczewki Optotune o regulowanej ogniskowej zamykają płyn optyczny w torebce z membraną polimerową, która jest następnie poddawana działaniu prądu elektrycznego.
Technologia płynnych soczewek Xiaomi, po raz pierwszy widziana Xiaomi Mi Mix Fold (patrz wyżej), obiera trzecią ścieżkę. Płyn refrakcyjny znajduje się w membranie z mikroelektrycznym silnikiem, który precyzyjnie zniekształca promień w celu dostosowania ogniskowej. Rezultatem jest pojedynczy obiektyw z odległością ustawiania ostrości co najmniej 3 cm do zdjęć makro i 3-krotnym zoomem optycznym – powiększonym do 30x za pomocą cyfrowych sztuczek wewnątrz urządzenia.
Jakie są zalety technologii płynnych soczewek?
Soczewki płynne mają kilka zalet w porównaniu z konwencjonalną technologią soczewek. Głównym czynnikiem jest możliwość zmiany ogniskowej bez żadnych ruchomych części mechanicznych. Oznacza to, że płynne soczewki mogą być małe i lekkie.
Jego niewielkie wymiary sprawiają, że idealnie nadaje się do użycia na smartfonach. Tak samo jest z możliwością szybkiego przełączania między ogniskowymi, co może położyć kres wielu obiektywom widocznym teraz z tyłu smartfonów. A gdyby technologię płynną można było zastosować w większych obiektywach używanych przez lustrzanki cyfrowe i aparaty bezlusterkowe, cały arsenał nieporęcznych beczek mógłby potencjalnie zostać zastąpiony jednym płynnym roztworem.
Ponieważ większość płynnych soczewek nie korzysta z silników elektrycznych, zwykle mogą one ustawiać ostrość znacznie szybciej niż ich mechaniczne odpowiedniki. Płyn optyczny w środku reaguje niemal natychmiast na prąd elektryczny, co zapewnia ultraszybkie ustawianie ostrości, a także wyjątkową dokładność. Opcja zmiany ogniskowej w ciągu zaledwie milisekund może otworzyć świat możliwości także dla wszechstronnie utalentowanych fotografów. Czy zauważyłeś w oddali rzadkiego ptaka, fotografując kwiat w trybie makro? bez problemu.
Jak to porównuje podejście Xiaomi, nie jest jeszcze jasne: nie mogliśmy obsłużyć telefonu tylko w Chinach. Teoria sugeruje, że fizyczny siłownik byłby wolniejszy niż system ogniskowania wykorzystujący sam prąd elektryczny, ale płynny rdzeń nadal zapewniałby nową elastyczność w zakresie ogniskowej.
Gdy płynne soczewki nie wykorzystują żadnych elementów mechanicznych, trwałość wzrasta, ponieważ nie ma ruchomych części, które mogłyby się zużywać lub ulegać awarii. Pozbycie się ich oznacza również, że płynne soczewki zużywają bardzo mało energii, co powinno być dobrą wiadomością dla żywotności baterii smartfona. Bez względu na to, która technologia jest używana do obsługi ogniwa płynowego, sam płyn jest ogólnie mniej wrażliwy na wibracje niż standardowa soczewka, co skutkuje lepszą stabilnością optyczną obrazu.
Podobnie jak w przypadku standardowego obiektywu smartfona, fizyczna apertura płynnego obiektywu nie zmienia się. Ale płynne soczewki oferują szeroki zakres ogniskowych. Razem te dwa fakty powinny oznaczać większą elastyczność głębi ostrości dla fotografów mobilnych, a także lepszą wydajność przy słabym oświetleniu – wspomaganą przez niskie rozpraszanie i wysoką przepuszczalność światła przez płyn optyczny.
Kto teraz używa soczewek w płynie?
Dzięki swojej trwałości, kompaktowym rozmiarom i szybkiemu czasowi reakcji, płynne soczewki są widywane w środowiskach przemysłowych od kilku lat.
Na przykład soczewki Edmund Optics M12 są soczewkami zalecanymi do stosowania w systemach produkcyjnych, które wymagają szybkiego widzenia maszynowego. Obejmuje to linie montażowe, na których przedmioty o różnych rozmiarach są sprawdzane po opuszczeniu fabryki. Przy wszystkich operacjach ponownego ustawiania ostrości kontrolowanych przez płynną soczewkę, M12 może szybko dostosować się do elementów przechodzących pod matrycą.
Pomimo swojej dostępności i potencjalnych zalet, płynne soczewki właśnie pojawiły się na smartfonach. Flagowy składany Mi Mix Fold firmy Xiaomi – wprowadzony na rynek w kwietniu 2021 roku – jest pierwszym telefonem konsumenckim wyposażonym w płynny obiektyw.
Jak wspomniano powyżej, system Xiaomi wykorzystuje precyzyjny silnik elektryczny do zmiany kształtu kapsuły. W chwili pisania tego tekstu jest to jedyny smartfon z płynnym obiektywem – i obecnie jest dostępny tylko w Chinach.
Czy zobaczymy więcej płynnych soczewek?
Choć ich rozmiar sprawia, że płynne obiektywy idealnie nadają się do użycia w smartfonach, to trudniej jest wykorzystać tę technologię w przypadku większych formatów aparatów.
Szybkość ustawiania ostrości to tylko jeden aspekt wydajności aparatu. Nawet przy niemal natychmiastowej regulacji ogniskowej, profesjonalni fotografowie nadal będą chcieli mieć umiejętności przy słabym oświetleniu i bezpośrednią jakość obrazu oferowaną przez większe czujniki. Stanowi to problem: według Edmunda Optics największa apertura płynnego obiektywu ma obecnie 16 mm, co oznacza, że nadaje się tylko do użytku z czujnikami o przekątnej do 1/1,8 cala.
Chociaż jest to w porządku w przypadku czujników w większości kompaktowych aparatów, nie jest to tak blisko rozmiarów czujników Mikro Cztery Trzecie lub APS-C. Dopóki technologia nie rozwinie się, płynne soczewki raczej nie zastąpią tradycyjnych wymiennych szkieł. Na razie warto powiesić go na torbie na aparat.
Wydaje się jednak bardzo prawdopodobne, że płynne soczewki będą szerzej stosowane na rynku smartfonów. Jeśli wierzyć jego zgłoszeniom patentowym, Huawei ma już plany wdrożenia tej technologii. Wielu spodziewało się, że pojawi się na nowym Huawei P50 Pro Energia. Tak się nie stało – ale płynna soczewka może pojawić się na P50 Pro +, który podobno ma zostać wprowadzony na rynek jeszcze w tym roku.
Być może, co jest zrozumiałe dla systemu strzelania demonstracyjnego, Xiaomi włączyło standardowe kamery wraz z płynnym obiektywem w Mi Mix Fold. Wielu producentów prawdopodobnie pójdzie w ich ślady: na rynku smartfonów, gdzie wiele obiektywów jest normą, istnieje duża szansa, że marki dodają płynne soczewki jako jeden z wielu obiektywów w swoich telefonach komórkowych – przynajmniej dopóki nie zrozumieją prawdziwych możliwości technologia.
Po zademonstrowaniu potencjału płynnych soczewek nie można naciągać sugestii, że w przyszłych smartfonach nastąpi powrót do pojedynczych obiektywów. Jeśli pojedynczy snapper może szybko przełączać się między ogniskową, zoomem optycznym i funkcją anti-shake, po co dodawać więcej?
Obecne ograniczenia oznaczają, że większe soczewki płynne mogą być poza zasięgiem. Ale jest już dostępny w formie, która pasuje do większości telefonów komórkowych. W połączeniu z najpotężniejszą matrycą w smartfonie, wszechstronność płynnych obiektywów może zrewolucjonizować fotografię kieszonkową – i zabrzmieć jak dzwon śmierci dla kompaktowych aparatów.
