لنز مایع چیست؟ فناوری نوینی که عکاسی موبایل را متحول می‌کند

یوسف اسفندیاری

۱۱ اسفند ۱۴۰۰ | ۱۳:۴۴ زمان مورد نیاز برای مطالعه: ۶ دقیقه

معمولا گفته می‌شود لنزها را از مایعات دور نگه دارید ولی حالا یک فناوری جدید موسوم به لنز مایع می‌تواند آینده‌ی عکاسی موبایل را متحول کند. تقریبا تمام دوربین‌های موبایل از لنز مبتنی بر فاصله کانونی ثابت بهره می‌برند. شرکت‌ها برای بهبود انعطاف‌پذیری معمولا چاره‌ای جز افزایش تعداد دوربین و استفاده از سنسور بزرگ‌تر ندارند.

اما لنز مایع مزایای بسیار زیادی به ارمغان می‌آورد. این نوع لنزها به جای دیسک‌های فیزیکی از مایع‌های دارای قابلیت تغییر شکل استفاده می‌کنند. این نوع لنزها بسیار کوچک هستند و سرعت بالایی دارند. اما روی هم رفته لنز مایع چیست و چگونه می‌تواند عکاسی موبایل را برای همیشه تغییر دهد؟

لنزهای مرسوم چگونه کار می‌کنند؟

معمولا جریان نور از طریق لنز دوربین توسط مجموعه‌ای از قطعات کنترل می‌شود. این دیسک‌های خمیده-که معمولا از شیشه یا پرسپکس ساخته می‌شوند-برای خم کردن نور هنگام عبور از مسیر موردنظر به کار می‌روند. با فاصله‌ی مناسب بین عناصر لنز و سنسور، یک تصویر باید به صورت واضح ثبت شود.

به طور کلی وقتی موتور فوکوس الکتریکی فعال می‌شود یا آن را به صورت دستی می‌چرخانید، فاصله‌ی فیزیکی بین این قطعات تغییر می‌کند. در لنزهای مبتنی بر فاصله‌ی کانونی متغیر، کاربران می‌توانند زاویه دید را هم تغییر دهند. صاحبان دوربین‌های DSLR یا بدون آینه به خوبی می‌دانند که هر لنزی برای تمام موقعیت‌ها مناسب نیست. برخی از لنزها می‌توانند تا حد زیادی زوم کنند ولی این نوع لنزها ابعاد بسیار بزرگ‌تری دارند زیرا باید دارای قطعات متعددی باشند. اگر یک لنز فاصله کانونی مناسبی را پوشش ندهد، باید به ناچار از لنز متفاوتی استفاده کنید.

در این میان، لنزهای موسوم به پرایم فاصله کانونی ثابتی دارند و اکثر دوربین‌های موبایل هم همین‌گونه هستند. در این میان، لنز مایع با داشتن فاصله کانونی متغیر می‌تواند بسیاری از محدودیت‌ها و چالش‌ها را برطرف کند.

لنز مایع چگونه کار می‌کند؟

یک قطره‌ی آب را بر روی برگ تصور کنید. اکثر لنزهای مایع از هیچ قطعه‌ی مکانیکی استفاده نمی‌کنند و در عوض حاوی یک کپسول مایع شفاف هستند. با اعمال فشار بر بخشی از این مایع، می‌توان شکل آن را دستکاری کرد. تغییر شکل مایع منجر به تغییر مسیر عبور نور می‌شود و در نتیجه فاصله کانونی تغییر پیدا می‌کند.

مفهوم لنز مایع به روش‌های مختلفی پیاده‌سازی شده است و در اکثر مواقع با استفاده از برق شکل مایع تغییر می‌کند. یکی از روش‌ها که تحت عنوان electrowetting شناخته می‌شود، آب با یک لایه‌ی جداگانه از روغن غیر رسانا ترکیب می‌شود که در کنار یکدیگر در لنز قرار می‌گیرند. با اعمال ولتاژ در مرز بین این دو، خمیدگی-و بنابراین اثر شکست-را می‌توان در کسری از ثانیه تغییر داد. شرکت کورنینگ لنزهای مبتنی بر این تکنولوژی را تولید کرده است.

شیائومی برای لنز مایع گوشی تاشوی می میکس فولد از روش متفاوتی استفاده کرده و به لطف همین تکنولوژی، لنز موردنظر از حداقل فاصله فوکوس ۳ سانتی‌متری برای عکس‌های ماکرو بهره می‌برد و از طرف دیگر می‌تواند زوم ۳ برابری اپتیکال را امکان‌پذیر کند.

تکنولوژی لنز مایع چه مزایایی دارد؟

لنزهای مایع نسبت به لنزهای مرسوم مزایای متعددی را به ارمغان می‌آورند. مهم‌ترین مزیت آن‌ها امکان تغییر فاصله کانونی بدون استفاده از قطعات مکانیکی متحرک است. این یعنی لنز مایع می‌تواند کوچک و سبک باقی بماند.

همین ابعاد کوچک باعث شده که این نوع لنزها برای استفاده در گوشی‌های هوشمند ایدئال باشند. در نتیجه، شرکت‌ها با استفاده از این نوع لنزها دیگر نیازی به بهره‌گیری از دوربین چندگانه نخواهند داشت و فقط یک دوربین می‌تواند با استفاده از فاصله‌های کانونی مختلف انجام وظیفه کند. و اگر دوربین‌های حرفه‌ای DSLR و بدون آینه برای لنزهای خود بتوانند از این فناوری استفاده کنند، اندازه و وزن این لنزها کاهش قابل توجهی پیدا می‌کند و انعطاف‌پذیری عکاسان هم بیشتر می‌شود.

با توجه به اینکه اکثر لنزهای مایع از موتورهای الکتریکی استفاده نمی‌کنند، معمولا نسبت به لنزهای مکانیکی در زمینه‌ی فوکوس سرعت بسیار بیشتری دارند. مایع درون این لنزها تقریبا به صورت لحظه‌ای به جریان الکتریکی واکنش نشان می‌دهد که منجر به دقت و سرعت بالای فرایند فوکوس می‌شود. امکان تغییر فاصله کانونی در عرض چند میلی‌ثانیه می‌تواند دنیایی از امکانات را برای عکاسان ارائه کند.

باید خاطرنشان کنیم وقتی که لنز مایع از هیچ قطعه‌ی مکانیکی استفاده نمی‌کند، دوام افزایش پیدا می‌کند زیرا هیچ بخش متحرکی برای فرسودگی وجود ندارد. حذف این عناصر به معنای کاهش مصرف انرژی است که باید خبر خوبی برای عمر باتری گوشی‌های هوشمند باشد. همچنین فارغ از روش استفاده شده برای دستکاری مایع درون لنز، خود مایع به طور کلی نسبت به لنزهای رایج حساسیت کمتری نسبت به تکان خوردن دست دارد که این موضوع منجر به بهبود لرزشگیر لنز می‌شود.

مانند تقریبا تمام لنزهای دوربین‌های موبایل، دیافراگم لنز موبایل هم ثابت باقی می‌ماند. اما به لطف تغییر فاصله کانونی، کاربران می‌توانند از عمق میدان بهتری بهره ببرند و در ضمن با توجه به اینکه مایع از نظر انتقال نور حرف زیادی برای گفتن دارد، عملکرد دوربین در محیط‌های کم‌نور هم بهبود پیدا می‌کند.

آیا برجستگی دوربین گوشی‌های هوشمند از کنترل خارج شده است؟

کدام شرکت‌ها از لنزهای مایع استفاده می‌کنند؟

لنزهای مایع به خاطر دوام، اندازه‌ی کوچک و واکنش سریع، چندین سال است که در محیط‌های صنعتی دیده می‌شوند. به عنوان مثال می‌توانیم به لنز Edmund Optics M12 اشاره کنیم که برای استفاده در سیستم‌های تولیدی که به دید ماشینی با سرعت بالایی نیاز دارند، توصیه می‌شود. به عنوان مثال در خطوط مونتاژ قبل از بیرون آمدن محصولات از کارخانه‌ها، این موارد باید با دقت زیادی مورد بررسی قرار بگیرند. به لطف فوکوس سریع مبتنی بر لنز مایع، M12 می‌تواند با سرعت زیادی فوکوس خود را نسبت به محصولات رد شده از زیر خود تنظیم کند.

لنز‌ Edmund Optics M12

با وجود اینکه این لنزها مزایای متعددی برای گوشی‌های هوشمند دارند، اما گوشی تاشوی شیائومی اولین گوشی هوشمندی است که از این نوع لنز بهره می‌برد و همانطور که گفتیم هنوز راهی بازارهای جهانی نشده و فقط کاربران چینی می‌توانند آن را بخرند.

چه زمانی شاهد تعداد بیشتری از لنزهای مایع خواهیم بود؟

در حالی که لنزهای مایع برای استفاده در گوشی‌های هوشمند ایدئال هستند، اما استفاده از این فناوری در دوربین‌های حرفه‌ای چالش‌های بسیار بزرگ‌تری را ایجاد می‌کند. سرعت فوکوس تنها یکی از جنبه‌های عملکرد دوربین محسوب می‌شود. حتی اگر این لنزها برای دوربین‌ها قادر به تغییر سریع فاصله کانونی باشند، عکاسان حرفه‌ای به کیفیت بالای عکس‌ها در محیط‌های کم‌نور نیاز دارند که این قابلیت ارتباط مستقیمی با اندازه‌ی سنسور دارد.

اما به گفته‌ی شرکت Edmund Optics، بزرگ‌ترین گشودگی دیافراگم در بین لنزهای مایع ۱۶ میلی‌متر است که این یعنی در بهترین حالت می‌توان سنسور ۱/۱.۸ اینچی برای آن استفاده کرد. بنابراین تا زمانی که این فناوری به طور قابل توجهی پیشرفت نکند، حداقل در آینده‌ی نزدیک راهی دوربین‌های حرفه‌ای نخواهد شد.

طرحی از پتنت ثبت شده توسط هواوی

اما به نظر می‌رسد این فناوری به‌زودی به طور گسترده در گوشی‌های هوشمند مورد استفاده قرار می‌گیرد. به عنوان مثال هواوی با ثبت پتنت‌های مختلف ظاهرا می‌خواهد از این فناوری بهره ببرد. برخی شایعات از بهره‌گیری هواوی P50 پرو پلاس از لنز مایع خبر می‌دهند که ظاهرا تا چند ماه دیگر راهی بازار می‌شود.

از طرف دیگر شیائومی هم ترجیح داده برای اولین بار در گوشی تاشوی گران‌قیمت خود از این فناوری استفاده کند. احتمالا باقی شرکت‌ها هم چنین رویکردی را اتخاذ می‌کنند و برای یکی از گوشی‌های گران‌قیمت خود از این فناوری استفاده خواهند کرد. بعد از ثابت شدن پتانسیل‌های لنز مایع برای شرکت‌ها و کاربران، احتمالا در آینده‌ی نه‌چندان دور شاهد عرضه‌ی گوشی‌های مبتنی بر فقط یک دوربین خواهیم بود.

با توجه به محدودیت‌های فعلی، حداقل تا چند سال آینده نباید انتظار راه‌یابی این فناوری به دوربین های عکاسی حرفه‌ای را داشته باشیم. اما با توجه به اینکه استفاده از آن‌ها در گوشی‌های هوشمند امکان‌پذیر است، این فناوری در کنار سنسورهای قدرتمند می‌توانند انقلابی در عکاسی موبایل ایجاد کنند و آخرین ناقوس مرگ دوربین‌های عکاسی کامپکت را به صدا درآورند.