¿Qué es una cámara de periscopio?

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Philippe Gloaguen
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support.google.com, support.apple.com

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Como se define en el diccionario, un periscopio es un instrumento óptico que permite a cualquier persona ver alrededor de un obstáculo sin ser visto.

Por lo general, incluye espejos reflectantes o prismas que refractan la luz en el ángulo óptimo, lo que le permite ver lo que está por encima o por debajo de su línea de visión. Los periscopios se han utilizado en submarinos o tanques durante décadas.

Conocidas como 'lentes de periscopio' o 'lentes plegables', la idea es aumentar el espacio que puede ocupar una lente en un área limitada. Es el mismo principio que el periscopio submarino, pero usa el principio para alterar el camino de la luz dentro de un teléfono inteligente. 



En lugar de colocar el sensor de la cámara en la parte inferior del teléfono inteligente, la idea es que el sensor se pueda colocar de costado dentro del espacio limitado del grosor del teléfono. En la prisa por que los teléfonos se vuelvan más delgados, hay poco que hacer en profundidad, pero puede mover los elementos para liberar más espacio (altura) del dispositivo.

Normalmente las lentes se colocan frente al sensor de la cámara, pero al usar un prisma o un espejo para dirigir la luz a través de un hueco en la parte posterior del teléfono, se podría decir que la cámara está tomando la foto desde detrás de una esquina, por lo que para representarlo.

Para comprender el papel del periscopio dentro del módulo de la cámara, es necesario ver el teléfono inteligente en el espacio 3D con los diferentes ejes representados por las letras X, Y y Z. La pantalla del teléfono inteligente está posicionada en el plano YZ, mientras que su grosor es medido a lo largo del eje X. Los sensores de cámara tradicionales y las lentes que los acompañan también se encuentran en el plano YZ, perpendicular al eje Z.



Sin embargo, en el caso de una disposición de periscopio, el sensor y la lente se colocan en el plano XZ e intersecan el plano Y en ángulo recto. Finalmente, frente al sensor de la cámara, el prisma que cambia la dirección de la luz se coloca perpendicular al sensor. El uso de un prisma de ángulo recto es la razón por la que las cámaras de periscopio tienen recortes de lentes cuadrados o rectangulares en lugar de los tradicionales circulares.

Dado que el sistema permite establecer la distancia entre el sensor y el elemento reflectante, esto significa que hay más libertad para usar lentes diferentes a las que se usan normalmente en los teléfonos inteligentes. Esto, combinado con el mayor espacio que permite una disposición más amplia de las distancias de los elementos, significa que los diseñadores pueden crear grupos de lentes optimizados para esta disposición. 

Dado que hay más espacio para jugar con los elementos de la lente, también es posible que los fabricantes hayan incluido la posibilidad de que los elementos sean intercambiables. Esto permitiría que las lentes ofrecieran más control sobre dónde enfoca la cámara y permitiría efectos de zoom aún mayores. 

Ahora que hemos explicado el concepto, probablemente sea más fácil mostrar una demostración proporcionada por Samsung sobre cómo conectar una cámara de periscopio a un teléfono móvil.

Primeros pasos en el uso de lentes de periscopio en teléfonos

Apple no será el primero en proponer un smartphone con cámara periscopio, si es que la utiliza en futuros modelos (hablamos del modelo 2022), ya que algunos competidores ya han vendido modelos que utilizan esta tecnología. 


Huawei fue uno de los primeros en vender un teléfono inteligente que usaba una cámara de periscopio, el P30 Pro, que incorporaba lo que llamaron una lente SuperZoom. Esta novedad permitió a Huawei presentar un zoom híbrido de 10x y presumió que algunas imágenes podrían hacerse usando un zoom de 50x. 


Los fabricantes de teléfonos inteligentes lo llaman "zoom híbrido", la combinación de zoom óptico y zoom digital. Es decir, una imagen usa el zoom óptico tanto como lo permiten sus lentes, y luego esa imagen se amplía a través del software.

Samsung lanzó su Galaxy S20 Ultra en febrero de 2020, con lo que llamaron "Space Zoom", en el que se combinó un sistema de lentes de periscopio con un sensor de 48 megapíxeles. 

Este teléfono habilitó un zoom óptico de 4x y un zoom híbrido de 10x sin pérdida de calidad y un zoom digital de 100x. 

Eso sí, estos avances o novedades les han servido de poco a la hora de vender más dispositivos, pues el liderazgo de Apple sigue incólume.

Diferencia entre una cámara de periscopio y una cámara de teleobjetivo

Las cámaras de teleobjetivo son aquellas que permiten el zoom óptico con o sin parte móvil. Por el contrario, una cámara de periscopio es básicamente una extensión de la cámara estándar. Además de la diferencia de orientación, las cámaras de teleobjetivo o periscopio se distinguen por la forma en que se abre la cámara. De hecho, la apertura rectangular de la cámara periscopio permite diferenciarlas fácilmente de otro tipo de cámaras. Los teleobjetivos estándar, por otro lado, usan aperturas circulares y no se pueden diferenciar a simple vista.


Dada la mayor cantidad de lentes que se utilizan en una configuración de periscopio, un teleobjetivo tiene una distancia focal más larga. Finalmente, ninguno es compatible con una distancia focal variable, aunque algunas modificaciones futuras pueden lograrlo.

Pros y contras de la cámara periscopio

Si bien ya hemos discutido las ventajas del diseño de la cámara de periscopio, también tiene sus limitaciones. Vamos a resumirlos:

Profesionales

Su principal ventaja, como decíamos, es que permite capturar un objeto o escena distante con la misma calidad que una cámara normal sin que se tenga que mover el objetivo.


La orientación perpendicular del periscopio permite colocarlo dentro del cuerpo del teléfono móvil sin afectar su grosor.

La estabilización automática permite reducir el ruido de la imagen en comparación con el uso del zoom digital. 

La cámara periscopio es perfecta como lente macro, incluso sin tener que acercarse demasiado al sujeto.

contra

Su principal limitación es que su distancia focal es limitada.

Otro inconveniente es que a medida que aumenta la distancia focal, el campo de visión se estrecha y la apertura de la cámara es más pequeña que la de la cámara principal (suponiendo que se utilicen los mismos objetivos en ambas cámaras).

Con una apertura más pequeña, se reduce la cantidad de luz que ingresa al sensor, lo que aumenta los requisitos de iluminación ambiental. Como resultado, las fotos tomadas con una cámara de periscopio son muy oscuras o sobreexpuestas artificialmente en comparación con una cámara principal con una apertura mucho más amplia.

¿Un zoom mejorado en el iPhone?

Por el momento, parece que Apple no tiene planes de incluir un zoom de periscopio en la próxima versión del iPhone, aunque parece que no habrá mucho más que esperar. 

Un informe del analista Ming-Chi Kuo de noviembre de 2020 alimenta la idea de que Apple ofrecerá un sistema de este tipo en el modelo de 2022. Sin embargo, en marzo de 2021, Kuo revisó su previsión a 2023. 

En noviembre de 2020, hubo rumores de que Apple estaba buscando un proveedor de "cámara plegable" para futuros modelos de iPhone. Se suponía que era para el conjunto de tres cámaras, donde una usaría la tecnología de zoom. 

En diciembre de 2020, otros informes señalaron que el socio de Apple, LG InnoTek, podría intentar que Samsung compre disparadores y lentes para crear módulos de cámara plegables. Estos módulos estarían destinados a futuros modelos de iPhone. 

Por supuesto, Apple ha registrado más patentes en este campo. Uno apareció en enero de 2021 que sugería usar un actuador para mover los elementos de la lente con un sistema de cámara plegada, que podría ofrecer estabilización de imagen óptica y enfoque automático. 

Por supuesto, el desarrollo de lentes de periscopio no se debe usar en iPhones o solo en iPhones. El supuesto "Apple Car" podría usar las lentes para alimentar sus sistemas de detección ambiental. La capacidad de administrar cómo se construyen los sistemas de cámaras y lentes podría permitirle a Apple crear conjuntos de sensores de imagen que podrían estar más integrados en el chasis del vehículo. 

En cualquier caso, el interés de Apple por una tecnología, no hablemos de si la utiliza un producto comercial, como es la lente periscopio, presupone su validación definitiva, y hará que el resto de fabricantes empiecen a incorporar versiones de distintas calidades en sus sus productos para tratar de "parecerse" al iPhone, al Apple Car o dondequiera que Apple lo use.

Si tenemos en cuenta los avances en fotografía computacional que Apple realiza año tras año, el aumento del zoom que aporta la cámara periscopio permitirá una nueva etapa en la fotografía con el iPhone.

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