Qué es una cámara de periscopio

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Como se define en el diccionario, un periscopio es un instrumento óptico que permite a cualquiera ver sorteando un obstáculo sin ser visto.

Normalmente incluye espejos que reflejan o prismas que refractan la luz en el ángulo óptimo, permitiendo ver lo que hay por encima o por debajo de su línea de visión. Los periscopios se han utilizado en submarinos o tanques desde hace décadas.

Periscopio de espejos (izquierda) Periscopio de prismas (derecha)

Conocidas como “lentes de periscopio (periscope lenses)” o “lentes plegables (folding lenses)” la idea es incrementar el espacio que puede ocupar una lente en un área limitada. Es el mismo principio que el periscopio del submarino, pero utilizando el principio para alterar el camino de la luz dentro de un smartphone. 

En vez de colocar el sensor de la cámara al fondo del smartphone, la idea es que el sensor pueda colocarse en un lateral dentro del limitado espacio del grosor del teléfono. En la carrera hacia que los teléfonos sean cada vez más delgados, hay poco que se pueda hacer en la profundidad, pero sí que se pueden mover los elementos para liberar más espacio a lo largo (alto) del dispositivo.

Normalmente las lentes se colocan enfrente del sensor de la cámara, pero cuando se utiliza un prisma o espejo para dirigir la luz a través de un espacio en la parte trasera del teléfono, se podría decir que la cámara está haciendo la foto desde detrás de una esquina, por así representarlo.

Imagen de XDA Developers

Para comprender el papel del periscopio dentro del módulo de la cámara, tienes que visualizar el smartphone en un espacio 3D con los diferentes ejes representados por las letras X, Y y Z. La pantalla del smartphone se coloca en el plano YZ, mientras que su grosor se mide a lo largo del eje X. Los sensores tradicionales de las cámaras y las lentes que los acompañan también se sitúan en el plano YZ, perpendicular al eje Z.

En el caso de una disposición de periscopio, sin embargo, el sensor y las lentes se colocan en el plano XZ e intersection el plano Y en el ángulo derecho. En el extremo, enfrente del sensor de la cámara, se coloca el prisma que cambia la dirección de la luz de manera perpendicular al sensor. La utilización de un prisma de ángulo derecho es por lo que las cámaras periscopio tienen cortes de lente cuadrados o rectangulares en vez de los tradicionales circulares.

Como el sistema permite establecer distancia entre el sensor y el elemento reflectivo, esto significa que hay más libertad para utilizar lentes diferentes a las que se utilizan normalmente en los teléfonos inteligentes. Esto, combinado con el aumento de espacio qu permite una disposición más amplia de distancias entre elementos, significa que los diseñadores pueden crear conjuntos de lentes optimizadas para esta disposición. 

Como hay más espacio para jugar con los elementos de las lentes, podría ser incluso posible que los fabricantes incluyeran la posibilidad de que los elementos fueran intercambiables. Esto permitiría que las lentes ofrecieran más control sobre dónde enfoca la cámara y permitir efectos de zoom aún mayores. 

Ahora que ya hemos explicado el concepto, probablemente lo más sencillo sea mostrar una demostración facilitada por Samsung sobre cómo se coloca una cámara de periscopio en un teléfono móvil.

Vídeo de Samsung donde se ve cómo es y cómo funciona una cámara de periscopio en un teléfono inteligente.

Primeros pasos en la utilización de lentes de periscopio en teléfonos

Apple no será el primero en ofrecer un smartphone con cámara de periscopio, si es que llega a utilizarla en los futuros modelos (se habla del modelo de 2022), ya que algunos competidores ya han comercializado modelos que utilizan esta tecnología. 

Huawei fue uno de los primeros en vender un smartphone que utilizaba una cámara de periscopio, el P30 Pro, que incorporaba lo que denominaron Lente SuperZoom. Esta novedad le permitió a Huawei presentar un zoom híbrido de 10 aumentos, y presumía de que algunas imágenes podrían hacerse utilizando un zoom de 50 aumentos. 

Los fabricantes de smartphones llaman “zoom híbrido”, a la combinación de zoom óptico y zoom digital. Es decir, una imagen utiliza el zoom óptico hasta donde lo permiten sus lentes y luego mediante software se amplia esa imagen.
Imagen de XDA Developers

Samsung lanzó su Galaxy S20 Ultra en Febrero de 2020, con lo que llamaron “Space Zoom”, en el que un sistema de lentes en periscopio se combinaba con un sensor de 48 megapixeles. 

Este teléfono permitía un zoom óptico de 4 aumentos y un zoom híbrido de 10 aumentos sin pérdida de calidad, y un zoom digital de 100 aumentos. 

Por supuesto, estos avances o novedades de poco les sirvieron a la hora de vender más dispositivos, ya que el liderazgo de Apple sigue incólume.

Diferencia entre una cámara de periscopio y una cámara con teleobjetivo

Las cámaras con teleobjetivo son aquellas que permiten el zoom óptico con o sin una parte móvil. En contraste, una cámara de periscopio es básicamente una extensión de la cámara estándar. Además de la diferencia en la orientación, las cámaras con teleobjetivo o con lentes en periscopio se distinguen por la forma de apertura de la cámara. De hecho, la apertura rectangular de la cámara de periscopio hace que sea fácil diferenciarlas de otros tipos de cámara. Las cámaras estándar con teleobjetivo, por otro lado, usan aperturas circulares y no pueden diferenciarse a simple vista.

Dado el mayor número de lentes que se utilizan en una configuración de periscopio, una cámara con teleobjetivo tiene una mayor distancia focal. Por último, ni unas ni otras son compatibles con una distancia focal variable, aunque algunas modificaciones futuras podrían conseguirlo.

Pros y contras de la cámara de periscopio

Aunque ya hemos hablado de las ventajas que aporta el diseño de cámara de periscopio, también tiene sus limitaciones. Vamos a resumirlas:

Pros

Su principal ventaja, como hemos comentado, es que te permite capturar un objeto distante o una escena con la misma calidad que una cámara normal sin que la lente tenga que desplazarse.

La orientación perpendicular de periscopio permite que se coloque dentro del cuerpo del teléfono móvil sin que afecte al grosor.

La Estabilización automática permite que haya mucho menos ruido en la imagen que si se utilizar un zoom digital. 

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

Contras

Su principal limitación es que su distancia focal está limitada.

Otra desventaja es que, con el aumento de la distancia focal, el campo de visión se va estrechando, y la apertura de cámara es más pequeño que el de la cámara primaria (suponiendo que se utilicen las mismas lentes en ambas cámaras).

Con una apertura menor, la cantidad de luz que entra en el sensor se reduce, lo que aumenta los requisitos de iluminación ambiental. Como resultado, las fotos tomadas con cámara de periscopio son o bien muy oscuras o bien artificialmente sobreexpuestas cuando se comparan con una cámara primaria con una apertura mucho mayor.

¿Un zoom mejorado en el iPhone?

De momento, parece que Apple no planea incluir un zoom de periscopio en la próxima versión de iPhone, aunque parece que no habrá que esperar mucho más. 

Un informe del analista Ming-Chi Kuo en Noviembre de 2020 alimenta la idea de que Apple ofrecerá ese sistema en el modelo de 2022. Sin embargo, en Marzo de 2021, Kuo revisó su previsión situándola en 2023. 

En Noviembre de 2020, se rumoreó que Apple estaba buscando un proveedor de “cámaras plegables” para futuros modelos de iPhone. Se suponía que es para el conjunto de tres cámaras, donde una utilizaría la tecnología de zoom. 

En Diciembre de 2020, otras informaciones señalaron que el socio de Apple, LG InnoTek, podia estar tanteando a Samsung para comprar accionadores y lentes para la creación de módulos de cámaras plegables. Estos módulos estarían destinados a futuros modelos de iPhone. 

Naturalmente, Apple ha registrado múltiples patentes en este campo. Una apareció en Enero de 2021 que sugería la utilización de un accionador para mover los elementos de las lentes con un sistema de cámara plegada, que podría ofrecer estabilización óptica de imagen y autoenfoque. 

Por supuesto, el desarrollo de lentes de periscopio no tienen por qué utilizarse en el iPhone, o sólo en el iPhone. El rumoreado “Apple Car” podia utilizar lentes para alimentar sus sistemas de captación del entorno. La capacidad de gestionar cómo se construyen los sistemas de cámaras y lentes podría permitir a apple crear conjuntos de sensores de imágenes que podrían incorporarse de una manera más integrada en el chasis del vehículo. 

En cualquier caso, el interés de Apple por una tecnología, no hablemos si la utiliza un producto comercial, como podría ser la lente de periscopio supone la validación definitiva de la misma, y provocará que el resto de fabricantes empiecen a incorporar versiones de diferentes calidades en sus productos para intentar “parecerse” al iPhone, al Apple Car, o donde quiera que Apple lo utilice.

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

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