Cos’è una fotocamera periscopio

Come definito nel dizionario, un periscopio è uno strumento ottico che permette a chiunque di vedere intorno a un ostacolo senza essere visto.

In genere include specchi riflettenti o prismi che rifrangono la luce con l’angolazione ottimale, permettendoti di vedere cosa c’è sopra o sotto la tua linea di vista. I periscopi sono stati utilizzati per decenni nei sottomarini o nei carri armati.

Conosciute come «lenti periscopiche» o «lenti pieghevoli» l’idea è di aumentare lo spazio che una lente può occupare in un’area limitata. È lo stesso principio del periscopio del sottomarino, ma utilizza il principio per alterare il percorso della luce all’interno di uno smartphone. 

Invece di posizionare il sensore della fotocamera nella parte inferiore dello smartphone, l’idea è che il sensore possa essere posizionato su un lato all’interno dello spazio limitato dello spessore del telefono. Nella corsa al fatto che i telefoni diventino più sottili, c’è poco da fare in profondità, ma è possibile spostare gli elementi per liberare più spazio (altezza) del dispositivo.

Normalmente le lenti sono posizionate davanti al sensore della fotocamera, ma quando si usa un prisma o uno specchio per dirigere la luce attraverso uno spazio sul retro del telefono, si potrebbe dire che la fotocamera sta scattando la foto da dietro un angolo, quindi per rappresentarlo.

Per comprendere il ruolo del periscopio all’interno del modulo fotocamera, è necessario visualizzare lo smartphone nello spazio 3D con i diversi assi rappresentati dalle lettere X, Y e Z. Lo schermo dello smartphone è posizionato nel piano YZ, mentre ne viene misurato lo spessore lungo l’asse X. Anche i sensori delle fotocamere tradizionali e gli obiettivi che li accompagnano si trovano sul piano YZ, perpendicolare all’asse Z.

Nel caso di una disposizione a periscopio, tuttavia, il sensore e le lenti sono posizionati sul piano XZ e intersecano il piano Y ad angolo retto. Alla fine, davanti al sensore della fotocamera, il prisma che cambia la direzione della luce è posto perpendicolarmente al sensore. L’uso di un prisma ad angolo retto è il motivo per cui le fotocamere periscopiche hanno ritagli per lenti quadrate o rettangolari invece di quelle circolari tradizionali.

Poiché il sistema consente di stabilire la distanza tra il sensore e l’elemento riflettente, ciò significa che c’è più libertà di utilizzare obiettivi diversi rispetto a quelli normalmente utilizzati negli smartphone. Questo, combinato con l’aumento dello spazio che consente una disposizione più ampia delle distanze degli elementi, significa che i progettisti possono creare gruppi di lenti ottimizzati per questa disposizione. 

Poiché c’è più spazio per giocare con gli elementi dell’obiettivo, potrebbe anche essere possibile che i produttori abbiano incluso la possibilità che gli elementi siano intercambiabili. Ciò consentirebbe agli obiettivi di offrire un maggiore controllo su dove si concentra la fotocamera e consentire effetti di zoom ancora maggiori. 

Ora che abbiamo spiegato il concetto, è probabilmente più semplice mostrare una dimostrazione fornita da Samsung su come collegare una fotocamera periscopica a un telefono cellulare.

Primi passi nell’uso delle lenti periscopio sui telefoni

Apple non sarà la prima a proporre uno smartphone con fotocamera a periscopio, se mai lo utilizzerà nei modelli futuri (stiamo parlando del modello 2022), dal momento che alcuni concorrenti hanno già venduto modelli che utilizzano questa tecnologia. 

Huawei è stato uno dei primi a vendere uno smartphone che utilizzava una fotocamera a periscopio, il P30 Pro, che incorporava quello che chiamavano un obiettivo SuperZoom. Questa novità ha permesso a Huawei di presentare uno zoom ibrido 10x e si vantava che alcune immagini potevano essere realizzate utilizzando uno zoom 50x. 

I produttori di smartphone lo chiamano "zoom ibrido", la combinazione di zoom ottico e zoom digitale. Cioè, un'immagine utilizza lo zoom ottico per quanto consentito dalle sue lenti, e quindi quell'immagine viene ingrandita tramite software.

Samsung ha lanciato il suo Galaxy S20 Ultra nel febbraio 2020, con quello che hanno chiamato «Space Zoom», in cui un sistema di lenti a periscopio è stato combinato con un sensore da 48 megapixel. 

Questo telefono ha consentito uno zoom ottico 4x e uno zoom ibrido 10x senza perdita di qualità e uno zoom digitale 100x. 

Naturalmente, questi progressi o notizie sono stati di scarsa utilità per loro quando si tratta di vendere più dispositivi, dal momento che la leadership di Apple rimane illesa.

Differenza tra una fotocamera periscopio e una fotocamera con teleobiettivo

Le fotocamere con teleobiettivo sono quelle che consentono lo zoom ottico con o senza una parte mobile. Al contrario, una fotocamera periscopica è fondamentalmente un’estensione della fotocamera standard. Oltre alla differenza di orientamento, le fotocamere con teleobiettivo o periscopio si distinguono per il modo in cui la fotocamera si apre. In effetti, l’apertura rettangolare della fotocamera periscopica consente di differenziarle facilmente da altri tipi di fotocamera. I teleobiettivi standard, invece, utilizzano diaframmi circolari e non possono essere differenziati ad occhio nudo.

Dato il maggior numero di obiettivi utilizzati in una configurazione a periscopio, un teleobiettivo ha una lunghezza focale maggiore. Infine, nessuno dei due è compatibile con una lunghezza focale variabile, anche se alcune modifiche future potrebbero raggiungere questo obiettivo.

Pro e contro della fotocamera periscopio

Sebbene abbiamo già discusso dei vantaggi del design della fotocamera periscopio, ha anche i suoi limiti. Riassumiamoli:

Professionisti

Il suo principale vantaggio, come abbiamo detto, è che ti permette di catturare un oggetto distante o una scena con la stessa qualità di una normale fotocamera senza che l’obiettivo debba muoversi.

L’orientamento perpendicolare del periscopio permette di posizionarlo all’interno del corpo del cellulare senza intaccarne lo spessore.

La stabilizzazione automatica consente una riduzione del rumore nell’immagine rispetto all’utilizzo dello zoom digitale. 

La fotocamera a periscopio è perfetta come obiettivo macro, anche senza doversi avvicinare troppo al soggetto.

Contro

Il suo principale limite è che la sua lunghezza focale è limitata.

Un altro svantaggio è che all’aumentare della lunghezza focale, il campo visivo si restringe e l’apertura della fotocamera è più piccola di quella della fotocamera principale (supponendo che vengano utilizzati gli stessi obiettivi su entrambe le fotocamere).

Con un’apertura più piccola, la quantità di luce che entra nel sensore è ridotta, aumentando i requisiti di illuminazione ambientale. Di conseguenza, le foto scattate con una fotocamera periscopio sono molto scure o sovraesposte artificialmente rispetto a una fotocamera principale con un’apertura molto più ampia.

Uno zoom migliorato su iPhone?

Al momento, sembra che Apple non abbia intenzione di includere uno zoom periscopio nella prossima versione di iPhone, anche se sembra che non ci sarà molto altro da aspettare. 

Un rapporto dell’analista  Ming-Chi Kuo  nel novembre 2020 alimenta l’idea che Apple offrirà un tale sistema nel modello 2022. Tuttavia, nel marzo 2021, Kuo ha rivisto le sue previsioni al 2023. 

Nel novembre 2020, si vociferava che Apple stesse cercando un fornitore di «fotocamere pieghevoli» per i futuri modelli di iPhone. Doveva essere per il set di tre telecamere, in cui una avrebbe usato la tecnologia dello zoom. 

Nel dicembre 2020, altri rapporti hanno sottolineato che il partner Apple LG InnoTek potrebbe tentare a Samsung di acquistare trigger e obiettivi per la creazione di moduli per fotocamere pieghevoli. Questi moduli sarebbero destinati ai futuri modelli di iPhone. 

Naturalmente, Apple ha registrato più brevetti in questo campo. Uno è apparso nel gennaio 2021 che suggeriva di utilizzare un attuatore per spostare gli elementi dell’obiettivo con un sistema di fotocamera piegato, che potrebbe offrire stabilizzazione ottica dell’immagine e messa a fuoco automatica. 

Naturalmente, lo sviluppo di lenti periscopiche non deve essere utilizzato su iPhone o solo su iPhone. La presunta » Apple Car » potrebbe utilizzare le lenti per alimentare i suoi sistemi di rilevamento ambientale. La capacità di gestire il modo in cui vengono costruiti i sistemi di telecamere e obiettivi potrebbe consentire ad Apple di creare array di sensori di immagine che potrebbero essere incorporati in modo più integrato nel telaio del veicolo. 

In ogni caso, l’interesse di Apple per una tecnologia, non parliamo se viene utilizzata da un prodotto commerciale, come la lente periscopica, ne presuppone la convalida definitiva, e farà sì che il resto dei produttori inizi a incorporare versioni di diverse qualità nei loro prodotti per cercare di «assomigliare» all’iPhone, all’Apple Car o ovunque Apple lo usi.

Se teniamo conto dei progressi nella fotografia computazionale che Apple fa anno dopo anno, l’aumento dello zoom fornito dalla fotocamera a periscopio consentirà una nuova tappa nella fotografia con l’iPhone.