Смартфоны в настоящее время отличаются множеством конструктивных особенностей, включая отверстия и выемки на экранах и панелях, а также выступы для размещения камеры. Из-за всех этих технологических решений нередко страдает внешний вид смартфона. Но всё может измениться благодаря команде исследователей из Университета Юты, которая разработала радикально новые линзы для камеры.
Для сравнения, линзы, используемые в современных камерах смартфонов, которые собирают и фокусируют свет на крошечный сенсор, имеют толщину несколько миллиметров. Может показаться, что это не так уж и много, но в лучших камерах смартфонов используется сразу несколько линз, которые складываются друг с другом, из-за чего камера нередко выступает над поверхностью задней панели смартфона. Команде исследователей в области электротехники и вычислительной техники в Университете Юты удалось создать объектив нового типа толщиной всего несколько микрон — примерно в тысячу раз тоньше и в сто раз легче, чем линзы, которые устанавливаются в большинстве смартфонов.
Как это возможно, учитывая, что изогнутая форма линзы необходима для того, чтобы она могла захватывать и фокусировать свет в заданной области, подробно описано в новой исследовательской работе, опубликованной на сайте Национальной академии наук — объектив использует подход, подобный солнечным печам. Вместо одного большого отражающего элемента, который был бы чрезмерно дорогим и сложным в изготовлении, в больших солнечных печах используют растягивающуюся матрицу из меньших отражателей, каждый из которых расположен под разным углом.
Объектив, созданный исследователями, на самом деле состоит из множества крошечных микроструктур, незаметных для человеческого глаза. Они расположены и изогнуты таким образом, что каждая из них перенаправляет свет на сенсор камеры. Когда они все работают вместе, они дают те же результаты, что и одна большая линза.
Производство линз потребовало от команды разработки нового процесса изготовления, нового материала и алгоритмов для расчета формы и положения каждой микроструктуры. Но получившийся объектив, по словам исследователей, получается абсолютно плоским.
Этот новый подход не только устраняет неровности камеры, но и может помочь сделать все смартфоны тоньше и меньше, освободив еще больше места внутри корпуса. Это также может улучшить время полета разведывательных беспилотных летательных аппаратов, которым не придется нести тяжелые широкоугольные или телескопические линзы во время своих миссий, а профессиональным фотографам больше не придется тащить огромные «телевики», похожие на базуки.
Комментарии (64)
aamonster
10.10.2019 16:30+9Если кто читал детали – в чём принципиальное отличие от линзы Френеля? Сумели справиться с хроматическими аберрациями? Или их корректируют программно?
halyavin
10.10.2019 19:07Сумели справиться с хроматическими аберрациями?
Да: Broadband lightweight flat lenses for long-wave infrared imaging.
… and chromatic aberrations are corrected over the entire LWIR band with one surface.
wxmaper
10.10.2019 16:36+18Тоже мне проблема. Сделайте телефон нормальной толщины, чтобы в него влезла хорошая камера без выступов и заполните пространство адекватным аккумулятором :/
WhiteBlackGoose
10.10.2019 16:45+1Можно я выскажу мнение от лица миллионов?
Вы, ребята, когда делаете смартфон — делайте версию БЕЗ бесполезной селфи-камеры. Ну не всем же надо себя любимого фоткать! Ну почему во всех смартфонах этот долбанутый вырез?
Xobotun
10.10.2019 16:56+2Позвольте, но-таки не во всех. Ещё остались модели, в которых нет «моноброви»/«капельки», просто обычная чёрная полоса без дисплея по верхней кромке телефона.
namikiri
10.10.2019 17:01Почему вырез? Потому что «миллионы» ведутся на поистине омерзительный тренд, к великому сожалению, диктуемый Ябблом. Сделал Яббл стрёмный вырез у своих с позволения сказать поделий — и пошло-поехало. К счастью, не все производители с дуба рухнули, правда и цена за оригинальность аппарата порой превышает психологические пороги.
DrPass
10.10.2019 17:17+7делайте версию БЕЗ бесполезной селфи-камеры. Ну не всем же надо себя любимого фоткать! Ну почему во всех смартфонах этот долбанутый вырез?
Полагаю, пересечение миллионного множества людей, которые не делают селфи, и миллионного множества людей, которые никогда не осуществляют с телефона видеозвонки и конференции по всяким там скайпам/вайберам, будет намного меньше, чем вы думаете.WhiteBlackGoose
11.10.2019 08:52-1Видеоконференции… с телефона? Серьезно? Я отстал от жизни?
alexzeed
11.10.2019 11:01Наверное :) Гуляя в парке, ответить на звонок родителей из другого города намного приятнее с видео — они видят меня, я вижу их, могу показать им внучку на детской площадке. Это из вспомнившихся навскидку моих видеозвонков с телефона.
WhiteBlackGoose
11.10.2019 11:11Ну хорошо, бывает допустим. Но во-первых далеко не у всех, а во-вторых мне кажется это слишком редко, чтобы отказаться от 100% покрытия экрана. Один комментатор высказал идею о подэкранной камере — я всеми частями тела "за".
Alexeyslav
11.10.2019 11:38Под экраном это уже не то. Меняется ракурс и нижний вид гораздо хуже чем верхний. Но и верхний тоже не идеал — идеально было бы иметь камеру ровно посередине смартфона, тогда для собеседника будет четкий прямой взгляд. С нижней камеры будет выглядеть так буд-то собеседник смотрит куда-то поверх, а это психологически неприятно когда с тобой разговаривают и смотрят куда-то поверх и вдаль. Были разработки с двумя камерами, которые вычисляют правильный ракурс по изображениям с двух камер, но они почему-то не прижились.
Darth_Malok
11.10.2019 12:02Но телефон можно перевернуть, и тогда ракурс будет сверху. Главное, чтобы телефон понимал, что его перевернули.
Меня мучает один вопрос. Почему в погоне за безрамочностью начали истреблять верхний отступ до экрана? Ладно, раньше снизу были кнопки, но теперь их нет. Сверху должна быть камера, динамик, датчик приближения и микрофон для шумоподавления. Снизу всего один микрофон, который вполне можно вынести в торец. Так оставьте отступ сверху, а снизу уберите — будет максимальное покрытие экрана без всяких вырезов и чёлок.Norno
11.10.2019 16:44Вообще отступ снизу намного полезнее, позволяет удобнее держать телефон когда его используешь одной рукой. Да, если телефон «человеческого размера» им вполне комфортно пользоваться одной рукой, но такие почти вымерли…
DrPass
11.10.2019 14:24Но во-первых далеко не у всех, а во-вторых мне кажется это слишком редко, чтобы отказаться от 100% покрытия экрана
Не у всех, но достаточно у многих. Видеозвонками в мессенджерах, хотя бы иногда, пользуются сотни миллионов, если не миллиарды пользователей, пожалуй, даже больше, чем делают сэлфи :)
И более того, есть огромное количество пользователей телефонов, которым абсолютно наплевать на такую фичу, как 100% покрытие экрана. Я, например, один из них. Для меня это никакого значения не имеет, и напрочь отсутствует в списке характеристик, по которым я выбираю телефоны. Даже более того, телефоны с экраном во всю лицевую сторону лично мне кажутся безликими и некрасивыми.
Bedal
11.10.2019 16:05видимо, да, отстали. Вполне широко используются. Я, к примеру — в командировках регулярно использую для рабочих «скайпференций».
cyberly
11.10.2019 18:36Добавлю аргументов…
1) Фронтальная камера среднего телефона дает более качественное изображение, чем то, что обычно ставят в ноутбуки.
2) В десктопных версиях некоторых мессенджеров видеозвонков вообще нет.
Am0ralist
11.10.2019 21:551) Фронтальная камера среднего телефона дает более качественное изображение, чем то, что обычно ставят в ноутбуки.
Ага, и, такое ощущение, что лучше большинства вебкамер, которые продаются. В этом плане иногда кажется, что вебкамеры застряли на десятилетие назад просто (не, ну может очень-очень дорогие, по цене дешевого смартфона, в этом плане получше, но....)
zirix
10.10.2019 19:59Не во всех телефонах. Есть Samsung A80. Фронтальной камеры нет, вместо нее выезжает и поворачивается задняя камера.
cyberly
10.10.2019 20:58Прикольно) Только когда я смотрю рекламный ролик по ссылке, подсознание добавляет скрежет песка по алюминию на заднем плане…
tvr
11.10.2019 10:13Вот чума была от Samsa же, с поворотной камерой.
Alexeyslav
11.10.2019 11:39Лишний гибкий шлейф, который норовит переломится в самый неподходящий момент…
Lexicon
10.10.2019 20:39Несправедливое утверждение.
Я вот скорее жду чуточку дерьмовенькую 100% подэкранную камеру.
Для меня никакого значения качество селфи-камеры не имеет,
но необходимость общаться в конференциях по Zoom/Bluejeans или "оказийно" отфоткать свою мордаху, дабы попросить знакомую проверить сходство лица с валенком периодически появляется.
unwrecker
11.10.2019 00:20Тоже давно об этом пишу. И кстати, такой телефон появился: Xiaomi Qin 2. Рамки узкие, фронталки нет. Правда это совсем бюджетный бюджетник со всеми вытекающими.
ghrb
11.10.2019 07:38Причём здесь селфи? Сейчас даже самые пожилые пенсионеры внукам видеозвонки делают. Если вы знаете этой камере единственное применение не означает что других нет. Я вообще никого не знаю кто этой камерой селфи делал бы, все используют её для видеозвонков родственникам и друзьям.
nApoBo3
11.10.2019 11:03Сейчас есть аппараты с механизмом скрытия фронтальной камеры. Но не сказать что они бешено популярны, видимо большая часть людей относится к это более спокойно.
Alexeyslav
11.10.2019 11:32Это не селфи камера. Это камера для видеовызовов. 3-е поколение сотовой связи должно было стать видеофонным, но что-то пошло не так(уже 5-е поколение идёт, но почему-то не взлетает)… а камеру быстро приспособили для селфиков ибо удобно.
BIG666
13.10.2019 00:22Эммм… не взлетело? Я ещё в 2015-м году регулярно видеофонился по скайпу с телефона, в котором был 3G. Качество вполне устраивало.
cyberly
13.10.2019 10:06+1«Не взлетело» в том смысле, что «нативная» видеосвязь в сотовых сетях не получила распространения. Был и остался голос, плюс, к нему добавился интернет.
Alexeyslav
14.10.2019 00:50Именно. Пытаюсь звонить по навороченнмоу смартфону… а кнопки «видео звонок» просто нет. Досихпор нет! И только в сторонних месенджерах эта функция хоть как-то реализована, но они работают только через интернет.
isden
13.10.2019 11:47huawei y9 prime умеет вот так :)
tvr
10.10.2019 16:52Сделайте телефон нормальной толщины, чтобы в него влезла хорошая камера
Тогда уж проще в нормальную камеру засунуть телефон.
Хотя стоп, подождите, кажется я что-то подобное видел лет шесть-семь назад.
Samsung Galaxy S4 Zoom.
Samsung Galaxy K Zoom.aidarchikable
10.10.2019 17:22Учитывая как хорошо фоткают современные флагманы (которые в топе dxomark) представьте как прекрасно фотографировали бы современные телефоны с такими матрицами.
Alexeyslav
11.10.2019 13:22Тут возникает справедливый вопрос о разрешающей способности такой линзы. Лентикулярные линзы аналогичной разрешающей способности сравнимые с средними стекляными стоить будут как крыло самолёта. А пока такие плоские линзы не очень популярны из-за высокой сложности изготовления и стоимости. Потом возникает второй вопрос о жесткости такой линзы. Под действием гравитации такая линза будет прогибаться настолько что это будет заметно отражаться на изображении. Давление воздуха? ударные звуковые волны? под действием вибраций не будет ли такая линза «играть» как желе искажая картинку? Для смартфона с линзами размером в миллиметры это не так актуально будет, но для полноразмерных фотоаппаратов возникнут эти проблемы…
polearnik
10.10.2019 17:27Пользуюсь как раз подобным аппаратом. Blackview p10000 pro. Приятно держать в руке Нет ощущения что телефон выскользнет из рук. Корпус сделан из ухватистого пластика. Аккумулятор держит около недели. Из минусов — заметно что телефон стоит 180$ Камера фотографирует отвратно но положение спасает приложение Open CameraюСледующий телеон буду брать тоже чтото с емким аккумулятором
Foreglance
10.10.2019 18:13Когда нужно много снимать — заменяю на своём айфоне с отличной камерой обычный (дешевый пластиковый) чехол на другой — с хорошим аккумулятором внутри. Телефон становится вдвое толще (и ухватистее) и значительно дольше снимает.
AlanDrakes
13.10.2019 17:05Почти аналогично. BV9500 (не Pro). Хотя, перед камерой слегка выступает рамка, которая эту самую камеру вроди как должна защищать (на 4pda пишут, что при падении разбивается стекло под этой рамкой). У меня пока не было таких падений.
Ёмкость батареи — действительно хороша. А вот камеру не спасает и OpenCamera. С последней в некоторых режимах становится только хуже. Макро не может поймать фокус (с 8-10 попытки ловит), либо ловит его не там где нужно, выдавая зелёную рамку на размытом пятне. При этом штатная камера схватывает с 1-2 попытки ту же картинку.
Но в целом соглашусь.
PS: А при редком использовании доживает и до двух недель.
iproger
10.10.2019 23:14Вопрос к вам. Часто ли вы пользуетесь телефоном (больше 2 часов в день) и готовы ли вы все это время держать в руках 200+ грамм?
Поясню. У меня в пользовании iphone 8+ уже 2 года. Вес телефона без чехлов 202 грамма. Постоянно использую его в общественном транспорте держа одной рукой. Определенно есть дискомфорт из-за повышенной массы, будь в нем дополнительные 30-50 грамм сколько-нибудь долго держать его стало бы невозможно.wxmaper
10.10.2019 23:24Мой телефон всегда у меня перед глазами.
Скорее он от силы часа 2 в день лежит где-то без моего внимания (ну кроме того времени, когда я сплю). Иногда я ношу его в руке с повербанком, но чаще, конечно, обматываюсь проводами и ношу банк в кармане. Больше испытываю дискомфорта от проводов, чем от носимого устройства.
cyberly
10.10.2019 23:37Тут, скорее, вопрос удобства хвата. И чехол это удобство часто увеличивает. У меня 235г и чехол-книжка. Держу, обычно, за крышку чехла как раз. А масса ~200г сама по себе, ИМХО, довольно далека от непереносимо большой. Какую-нибудь аккумуляторную дрель 1.5 кг таскать вполне нормально. «Слишком много» начинается килограмм с 3. Или вот, бумажная книга весит 300-500г, но с тем, чтобы ее держать, нет особых проблем. Ну или поллитровую бутылку нести — тоже без проблем.
DrPass
11.10.2019 00:55Вопрос к вам. Часто ли вы пользуетесь телефоном (больше 2 часов в день) и готовы ли вы все это время держать в руках 200+ грамм?
Да сколь угодно долго, это несущественный вес, если сам телефон — не лопата, которая в руке не помещается.
Aingis
10.10.2019 16:37+2Ну, как бы основная проблема не в линзах, а в оптической системе в целом. Нужна целая система линз, чтобы устранить разные аберрации и прочее. Тут просто рекламное заявление, чтобы привлечь внимание, никаких фундаментальных проблем не решено. Возможно, добавлены новые, в связи со сложностью производства. И почему-то нет ссылки на оригинал заявления.
tbl
10.10.2019 20:58Почему бы вместо системы линз не поставить одну обычную, а аберрации устранять в цифровом процессоре?
msatersam11
12.10.2019 07:08Почему бы просто не фиксировать весь свет, падающий на фотодатчик, а фокус реализовать в цифровом процессоре? Ведь тогда даже после того, как фото сделано, можно будет поиграться с фокусом… да и аберраций не будет, т.к не будет линз.
Хотя, постой-ка, что-то подобное уже пробовали лет 5-10 назад.Alexeyslav
14.10.2019 00:54Только вот… где оно? Проблема, помнится мне, там стала за огромными вычислительными ресурсами чтобы картинку сохранить и в оптике, которая требует высокой точности изготовления и в итоге получается посредственное разрешение. В итоге камера стоит как небольшой автомобиль, а фотографирует как мыльницы. Зато фокус не надо ловить.
Xobotun
10.10.2019 16:38+3Я знаю другой, более простой способ избавиться от торчащей камеры: сделать телефон толще на эти самые пару миллиметров, сдвинуть материнскую плату и поставить аккумулятор поёмче.
Я буду проверять комментарии перед отправкой.
namikiri
10.10.2019 17:00+1Зашёл в комментарии чтобы написать о нормальной толщине аппаратов, а за меня это уже сделали, да ещё и несколько раз. Что ж, не всё ещё потеряно. Спасибо вам.
moonoviy
10.10.2019 17:06А еще можно попробовать внутреннюю оптику загнуть на 90 градусов. Правда, не знаю, сильно ли это поможет.
ClearAirTurbulence
10.10.2019 17:32+1
unwrecker
11.10.2019 00:24А не лучше ли вывести объектив на боковую грань? Можно будет снимать «от пуза» как с шахтным видоискателем, и притом не привлекая лишнего внимания :)
VIPDC
11.10.2019 04:30и такое было, нокиа N91 и nokia 6260
Заголовок спойлера
GennPen
11.10.2019 10:38Вероятно, не N91, а N93. Только у него был оочень большой недостаток. В системе перемещения линз использовался пьезодвигатель, и от любого удара пьезоэлементы попросту ломались, выводя из строя систему фокусировки.
red_andr
10.10.2019 18:24+3Забавный факт, линзу Френеля предложили почти три века назад, граф Бюффон в 1748 году, а первый прототип появился два века назад, в 1820. И да, линзы эти уже используются в объективах. Но увы, проблем у них слишком много, чтобы они могли заменить обычные для фотооптики. Не увидел в статье, чтобы их как то решили.
gridem
10.10.2019 22:42+3В оригинальной статье:
We experimentally demonstrate imaging in the long-wave infrared (LWIR) spectral band (8 ?m to 12 ?m)
Переводу на человеческий. Если совсем грубо, 400nm — 700nm — это видимый спектр. В статье 8000-12000nm. Т.е. до реальных фотиков еще очень далеко.
А название настолько желтушное, насколько это вообще возможно: в оригинальной статье про телефоны вообще ни слова. Тем более про "обещания".
Our results firmly establish the potential for lightweight, ultrathin, broadband lenses for high-quality imaging in the LWIR band.
Найти потенциал для далекой инфракрасной области, и обещать избавиться от выступающих камер в смартфонах — между ними знак равно может поставить только и исключительно "журналист".
AntonSor
10.10.2019 23:02+1Ах вот оно что. Дальний ИК. То есть для тепловизоров, охранных датчиков движения и CO2 лазеров. Ну и это тоже неплохо — вместо дорогих и тяжелых специальных линз из германия будем делать линзу Френеля.
gridem
11.10.2019 07:46Это просто отлично, достижение вполне себе практическое и полезное. Только не имеющее отношение к "статье" на хабре.
p_fox
Похоже на линзу Френеля.
AntonSor
Оно и есть.
qbertych
Но есть один нюанс, на который ненавязчиво намекают надпись LWIR на картинке, внешняя ИК-камера, вставленная в телефон, и нагретый резистор, который авторы этой самой камерой фотографируют.
Это линза Френеля для дальнего инфракрасного диапазона, и она в разы легче обычных ИК-линз (которые, на минуточку, делают из германия, а он в два раза тяжелее алюминия).
Впрочем, отдельным редакторам Хабра это видимо до лампочки, и они руководствуются старым-добрым правилом "видишь в статье телефон — добавляй хабы "гаджеты" и "смартфоны" и не парься".
Dioxin
А скажут, скажут — что вот мы придумали новую суперхрень, платите за нее штуку бакинских.
ЗЫ: в моей сяомке ничего не торчит.