¿Cómo se enfocan las cámaras de los teléfonos celulares sin lentes móviles?

Los primeros teléfonos con cámara tienen lentes de enfoque fijo. Esto fue posible debido a una cosa llamada “rango hiperfocal”. Básicamente, una lente en cualquier configuración puede ofrecer una imagen aceptablemente nítida en un rango de distancia. A medida que baja la distancia focal de la lente, ese rango aumenta. Y a medida que estrecha la apertura, ese rango aumenta. Entonces, al igual que las cámaras y los puntos baratos de una generación atrás, los primeros teléfonos con cámara tenían lentes que generalmente enfocaban desde 2 o 3 pies hasta el infinito. Eso fue suficiente para muchos usos. Eso significaba una lente f / 3 -f / 4 y, por lo general, un sensor muy pequeño, tal vez 1/4 “, lo que permite una lente muy corta, tal vez 3 mm.

A medida que surgió la demanda de mejores teléfonos con cámara, esto ya no era posible. Los usuarios quieren más píxeles, lo que requiere un sensor más grande … rango de teléfonos inteligentes modernos desde el sensor de 1 / 3.2 “en los teléfonos de Apple hasta el sensor de 1 / 2.3” en Sony, y Nokia incluso usó un sensor de 1 “en un teléfono, pero redujo eso en modelos posteriores. Eso exigía lentes más grandes. Y exigían un mejor rendimiento con poca luz, lo que requería aperturas más anchas. Por lo tanto, las lentes se volvieron un poco más anchas y largas, además se exigió el uso de la cámara para otras cosas, como el escaneo de códigos de barras, que requiere Enfoque muy cercano.

Entonces, casi todos los teléfonos inteligentes de gama alta, y una buena cantidad de modelos de gama media, tienen lentes de enfoque. No lo ves enfocarse externamente … el elemento frontal está sellado a la carcasa. Están utilizando un sistema de enfoque interno; algunos de los elementos se mueven para enfocar la lente. Esto no es exclusivo de los teléfonos inteligentes, ya que algunas lentes de cámara reales también usan enfoque interno.

Las lentes son típicamente relativamente anchas, y la apertura es muy pequeña (esto está algo oculto por los fabricantes porque la apertura y la distancia focal indicadas son ‘efectivas’ y tienen en cuenta el pequeño tamaño del sensor). Tal lente necesita muy poco enfoque ya que las distancias necesarias para mover la lente al foco son pequeñas.

Por lo tanto, las cámaras de los teléfonos se enfocan como las cámaras sin espejo más grandes, pero las lentes son más pequeñas y anchas, por lo que necesitan movimientos minúsculos para enfocar.

Sin embargo, las cámaras de los teléfonos hacen mucho más en software, como enfocar excesivamente la imagen, y también obtienen un balance de blancos de manera constante.
Por supuesto, las cámaras tradicionales tampoco tienen un plástico transparente sobre la lente, como la mayoría de las cámaras de los teléfonos. Este es el mayor problema que reduce la calidad de la imagen en los teléfonos. Grr.

Muchas cámaras de teléfonos celulares tienen lentes móviles, y algunas incluso usan lentes de geometría variable.

La mayoría de las veces, aunque las cámaras mantienen el enfoque mediante el uso de una apertura muy pequeña y una profundidad de campo extendida. Esto es consistente incluso cuando las lentes están fijas.

En realidad, esto no cambia el enfoque, pero nuestra percepción es que el enfoque es aceptable en un rango más amplio, de ahí la mayor profundidad de campo. (campo es el rango sobre el cual el enfoque y el error focal son aceptables)

Esta es una pregunta interesante basada en una premisa falsa. Las lentes en las cámaras de teléfonos inteligentes de gama alta se mueven para enfocar. Aquí hay una descripción de la tecnología Cómo funciona el enfoque automático móvil en los teléfonos inteligentes Android y Apple. ..

Existen otras tecnologías que incluyen dispositivos piezoeléctricos (Nueva escala: aplicaciones de cámara de teléfono). Apple patentó recientemente una tecnología interesante basada en polímeros electroactivos (Apple inventa el actuador de lente de cámara de iPhone hecho de músculo artificial)

Todas las cámaras de teléfonos en el mercado que se han lanzado son cámaras de apuntar y disparar sin espejo. Creo que nunca miraste de cerca la lente de una cámara móvil mientras enfocabas, en realidad se mueven hacia adelante y hacia atrás hasta que encuentran un fuerte contraste para un mejor enfoque. Tomemos un ejemplo de la cámara LG G4, la lente es grande y la apertura es lo suficientemente amplia como para que pueda ver cómo se mueve la lente mientras enfoca un movimiento en dirección xey para compensar la estabilización óptica de la imagen. Los teléfonos con cámara anteriores solían tener una lente fija, pero no podían enfocar objetos cercanos.

Cómo funciona el enfoque automático móvil en los teléfonos inteligentes Android y Apple

Las cámaras de teléfono realmente simples (del tipo que puede encontrar en un teléfono plegable antiguo) pueden no haberse enfocado en absoluto. Tenían un sensor muy pequeño, una lente de distancia focal corta y una abertura pequeña. Nada en la imagen era particularmente nítido, pero todo, desde un pie hasta el infinito, era probablemente “lo suficientemente nítido”.

Los teléfonos inteligentes necesitan capturar mejores fotos, por lo que usan lentes enfocables con aperturas más grandes. En general, * algo * dentro de la cámara del teléfono debe estar en movimiento para cambiar de enfoque cercano a lejano, pero hay varias posibilidades:

  1. Toda la lente puede moverse hacia adelante o hacia atrás como una unidad para enfocar la imagen en el sensor. Aquí, la distancia focal de la lente y los planos principales permanecen iguales, pero la distancia de la imagen cambia.
  2. Solo algunos de los elementos de la lente pueden moverse para enfocar la imagen, mientras que el resto de los elementos de la lente permanecen estacionarios. En este caso, la lente está cambiando su distancia focal y probablemente las ubicaciones principales del plano para alcanzar el foco.
  3. La cámara podría construirse para mover el sensor en lugar de la lente, si eso es más fácil.

Sin embargo, las cámaras de los teléfonos celulares son muy pequeñas y están encerradas dentro del teléfono. Es posible que no vea ninguna evidencia externa de que algo se mueva durante el enfoque. Pero internamente, algo debe moverse cuando la cámara enfoca (si es que enfoca).

Dave

Como otros han dicho, la mayoría de las cámaras de los teléfonos inteligentes tienen lentes móviles. La cantidad de movimiento requerida para enfocar una lente es mucho menor que la cantidad requerida para hacer zoom, por lo que los elementos no se mueven visiblemente al enfocar.

Tienen elementos dentro que se mueven para lograr el enfoque. Algunas de las cámaras de gama baja, dada la amplitud de las lentes y la lentitud, no necesitan mover nada, ya que tienen una profundidad de campo prácticamente infinita.

Pero los iPhones más nuevos y similares tienen elementos internos que se mueven, como lentes de cámara normales.