Microscopen en vloeibare lenzen

Het zou te veel eer zijn om te zeggen dat smartphones draaien om de camera's, maar het is in elk geval een belangrijk onderdeel. Het besturingssysteem is Android of iOS, je hebt een groot scherm met kleine bezels en een ontwerp van metaal en glas of kunststof, met daaromheen nog wat variaties. Je kunt je proberen te onderscheiden met snelheid of specificaties, maar de camera's zijn het belangrijkste punt van onderscheid.

Geen wonder dus dat er een race plaatsvindt om nieuwe elementen in smartphonecamera's op de markt te brengen. Neem marktleider Samsung; die kwam vorig jaar bijvoorbeeld met de 108-megapixelcamera in de Galaxy S20 Ultra, die informatie uit negen pixels gebruikt voor één pixel op de foto. Huawei kwam het jaar ervoor met een camerasensor met gele kleurfilters in plaats van groene in de P30 Pro, terwijl OPPO toen in de Reno 10x Zoom de periscopische, gedraaide zoomlens liet debuteren.

Dat werpt de vraag op wat we dit jaar hebben gezien aan nieuwe camerahardware. Die nieuwigheden zijn er zeker: van smartphones met de sensor van een compactcamera tot aan vloeibare lenzen. We beschrijven de nieuwste ontwikkelingen in smartphonecamera's.

De sensor van een compactcamera

In februari schreven we nog over de stappen naar grote sensors op smartphones en deze maand was het zover. Sharp toonde in Japan een telefoon met een 1"-sensor. Ter vergelijking, bij een compactcamera met een forse sensor gaat het ook om 1". De op een na grootste sensor in een smartphone is 1/1,12".

Telefoon	Jaar	Sensor	Resolutie	Oppervlakte	Optisch formaat
Sharp Aquos R6	2021	-	20Mp	122mm²	1/1"
Xiaomi Mi 11 Ultra	2021	Samsung GN2	50Mp	98mm²	1/1,12"
Nokia 808 PureView	2012	-	41Mp	80mm²	1/1,2"
Huawei P40 Pro	2020	Sony IMX700	50Mp	74mm²	1/1,28"
Samsung Galaxy S21 Ultra	2021	Samsung HM3	108Mp	69mm²	1/1,33"
OnePlus 8 Pro	2020	Sony IMX689	48Mp	60mm²	1/1,43"
Nokia Lumia 1020	2013	-	41Mp	51mm²	1/1,5"
Samsung Galaxy A71	2020	Samsung GW1	64Mp	43mm²	1/1,73"
Apple iPhone 12 Pro Max	2020	-	12Mp	34mm²	1/1,9"
Samsung Galaxy A51	2020	Samsung GM1	48Mp	31mm²	1/2,0"
Apple iPhone 12 Pro	2020	-	12Mp	24mm²	1/2,5"
Google Pixel 4a	2020	Sony IMX363	12Mp	24mm²	1/2,5"

Het is niet de eerste smartphone met 1"-sensor, want dat was de Panasonic CM1 uit 2013. Het verschil is dat de Panasonic-telefoon destijds behoorlijk uit de toon viel, terwijl deze Sharp-telefoon juist doorgaat op een eerder ingezette trend van steeds grotere sensors.

Dan de sensor zelf. Dat is een beetje graven, want Sharp geeft niet veel weg op de eigen site. We konden wel wat opvallende details over de sensor vinden. Ten eerste: het is geen 4:3-sensor, zoals veel smartphones hebben, maar een 3:2-exemplaar. De resolutie is 5472x3648 pixels, waarmee je uitkomt op 19,96 megapixel. Pixels zijn 2,4 micron groot. De meest logische producent voor de sensor is Sony. Immers, Sharp is een Japans bedrijf met een smartphonecamera voor de Japanse markt. De sensor afnemen bij een Japanse leverancier is dan logisch. Bovendien heeft Sharp voor zijn smartphones eerder ingekocht bij Sony. Daarnaast maakt Sony een 1"-sensor met 3:2-verhouding, al jarenlang zelfs. Sony's eigen compactcamera's van weleer hadden zo'n sensor in de behuizing zitten en Sony levert een dergelijke sensor ook al langer voor industriële toepassingen.

Verder betreft het een camera met een 19mm-lens in 35mm-equivalent. Hij valt dus tussen de reguliere en ultragroothoekcamera's van andere smartphones in. Primaire camera's van smartphones hebben veelal een brandpuntsafstand tussen 24 en 28mm, terwijl ultragroothoeklenzen veelal uitkomen tussen 12 en 17mm. Het diafragma is f/1.9. Het is een lens met Leica Summicron-branding, maar het is onbekend wat dat in de praktijk precies betekent.

Het is de enige camera aan de achterkant. Aan de voorkant zit een traditionelere 12-megapixelcamera voor selfies, maar die is verder op geen enkele manier vernieuwend. De Aquos R6 is alleen bedoeld voor de Japanse markt. Of en wanneer een telefoon met deze sensor in Europa uitkomt, is onbekend.

De vloeibare lens

De Xiaomi Mix Fold, of Mi Mix Fold, is de eerste smartphone met een vloeibare lens. Het gaat om de camera met 'zoomlens'. Door de vloeibare lens kan hij twee functies uitvoeren. Hij kan beeld geven dat 3x vergroot is ten opzichte van de primaire camera, of hij kan dienstdoen als macrolens. Het brandpunt wordt dus niet aangepast, alleen de focus. Dat is bijzonder; sommige telefoons gebruiken de camera met ultragroothoeklens als macrolens, maar die komen vaak niet zo dichtbij en die hebben een veel wijder beeld. Met een telelens dichtbij focussen is iets wat standaard in smartphones niet kan.

De vloeibare lens werkt als volgt: de lens bestaat, zoals elke cameralens, uit verschillende onderdelen, maar een daarvan is gemaakt van een transparante vloeistof. In een teardown van Yasir Kay is te zien dat het gaat om een olieachtige substantie.

De software kan de vorm van de lens aanpassen door er een beetje spanning op te zetten. Met de aangepaste vorm breekt het licht anders en valt het dus op een andere manier op de lens. Daardoor is het mogelijk om te wisselen tussen ver weg focussen en heel dichtbij: 3cm afstand, claimt de fabrikant. We hebben deze telefoon nog niet zelf kunnen testen.

Xiaomi zegt de techniek zelf te hebben ontwikkeld, maar exactere details dan dit ontbreken vooralsnog. De fabrikant noemt de eigen image signal processor Surge C1 op zijn productpagina eerder dan de vloeibare lens als het gaat om camera's. De techniek van vloeibare lenzen is niet nieuw. Je zou met wat fantasie kunnen stellen dat de techniek van vloeibare lenzen al in ontwikkeling was sinds 1678. Echt vloeibare lenzen met water en olie zijn er ook al tientallen jaren. Waar het wel nieuw is, is op telefoons.

Hoe en waarom Xiaomi precies in dit model voor de vloeibare lens heeft gekozen, is onbekend: Xiaomi heeft vragen daarover van Tweakers ook niet beantwoord. De Mix Fold is een experimentele telefoon die alleen in China verschijnt en door de hoge prijs vermoedelijk in een relatief lage oplage. Xiaomi heeft meer dan genoeg dure telefoons waar deze camera ook in had gekund, zoals de Mi 11 Ultra, Mi 11i en Mi 11, maar daar zitten allemaal traditionelere smartphonecamera's in.

Foto gemaakt met Xiaomi Mi Mix Fold, bron: ben's gadget reviews

Fotosamples van de camera met vloeibare lens van de Xiaomi Mi Mix Fold. De foto's komen uit de video van ben's gadget reviews.

De toegevoegde waarde is momenteel beperkt. Veel telefoons hebben een aparte macrocamera of vervullen die functie zoals gezegd met de camera met ultragroothoeklens. Een camera met een 80mm-telelens is ook al niets bijzonders meer.

De microscopische macrolens

Over objecten heel dichtbij halen gesproken, OPPO heeft daarvoor een speciale camera op zijn Find X3 Pro gezet. In tegenstelling tot de Mix Fold is dat een model dat in veel landen uitkomt en het is bovendien het belangrijkste toestel in de line-up van de Chinese fabrikant. De telefoon heeft niet langer een camera met periscopische telelens, zoals zijn voorgangers Find X2 Pro en Reno 10x Zoom.

De fabrikant vertelt Tweakers dat er een paar grote uitdagingen waren bij het maken van de microscoopcamera. Dat begint bij het glas. Dat moet heel schoon kunnen blijven. "Dit is bereikt door het glas te behandelen met een aangepaste reinigingsoplossing, waardoor het meer dan tien keer beter bestand is tegen minuscule vlekjes en haardeeltjes", aldus de fabrikant. De lens zit bovendien niet vast aan het moederbord, maar is verwerkt in de achterkant van de telefoon zelf.

Dan het licht: met een scherpstelafstand van 3cm is extra licht nodig. Het ringlicht bestaat uit twee ledlampjes die zijn aangepast op het gebied van onder meer kleurtemperatuur en felheid. "Een
standaard flitsmodule zou te groot en te fel zijn, wat zou leiden tot ongelijkmatige belichting." De lichtgeleider is een semitransparante inkt die zwart lijkt en die precies ondoorzichtig genoeg moest zijn om het licht op de juiste manier op de sensor te laten belanden. Technische details van de sensor maakt OPPO niet bekend.

In tegenstelling tot de Mix Fold en Sharp Aquos R6 hebben we deze telefoon wel kunnen proberen. Het werkt, zo is te lezen in de review. "Heb je eenmaal onder de knie hoe het werkt en heb je een goed onderwerp gevonden, dan kun je met de microscoopcamera wel degelijk toffe opnamen maken die je tot nu toe met geen enkele andere smartphone (zonder hulpmiddelen) kon maken." Of dit meer is dan een mooie truc, blijft de vraag. "De resultaten zijn soms fascinerend mooi om naar te kijken, al vragen we ons wel af hoeveel gebruikers er na een weekje nog mee blijven fotograferen." De lens heeft een diafragma van f/3.0, de brandpuntsafstand is 1,24mm. Foto's komen eruit in vierkant formaat, 1944x1944 pixels. Zelfs met het ringlicht aan is de iso niet al te laag: meestal rond de 1000 of zelfs iets hoger.

Cameratest Oppo Find X3 Pro - Microscoopcamera

Tot slot

Dit zijn de voorbeelden die we hebben kunnen vinden van nieuwe technieken in telefoons van dit jaar. Daarbij ontbreekt de grootste naam van de smartphonemarkt: Samsung. Dat besloot om vooral zijn cameratechniek dit jaar te verfijnen. OnePlus heeft met Hasselblad wel een nieuwe naam op de camerabehuizing van de 9 en 9 Pro staan.

Apple kwam vorig jaar wel met iets nieuws op de iPhone 12 Pro Max: optische beeldstabilisatie met sensorshift. In plaats van de lens te bewegen, beweegt de hele sensor om bewegingen te compenseren. Doordat de sensor lichter is dan de lens, zou de stabilisatie beter moeten zijn, wat de lichtgevoeligheid verder helpt verbeteren. Het toestel kan bij weinig licht langere sluitertijden gebruiken.

Productfoto's Oppo Reno 10x Zoom — OPPO Reno 10x Zoom

Al dit camerageweld maakt duidelijk dat smartphonefabrikanten er brood in zien zich te onderscheiden met het vastleggen van beeld. Dat heeft twee mogelijke voordelen. Voor kleinere spelers als Sharp is het mogelijk zich daardoor in de kijker te spelen en zo dus misschien een breder publiek te krijgen. Grotere spelers proberen dat ook en willen jou er met dit soort technieken toe overhalen een telefoon van hun merk te kiezen in plaats van een van een concurrent.

Niet al deze vernieuwingen zullen in de komende jaren terugkeren in telefoons. Dat OPPO de periscopische telelens heeft laten varen na die zelf als eerste op de markt te hebben gebracht, is veelzeggend. Als het merk zich er niet meer mee kan onderscheiden, is het kennelijk niet zo nodig meer.

Daarbij is duidelijk dat dit een afvalrace is voor camerahardware. Welke vindingen blijven terugkomen in nieuwe modellen en welke vallen af? Wat zijn de gimmicks en wat zijn de blijvertjes? Het is lastig dat te voorspellen. De ultragroothoekcamera uit de LG G5 uit 2016 bleek een blijvertje, net als de hulpcamera uit de HTC One M8 uit 2014. Veel cameragimmicks keerden niet terug, zoals de 3d-camera's van de HTC Evo 3D en LG Optimus 3D uit 2011, de vele camera's van de Nokia 9 Pureview uit 2019 en zo meer. Die afvalrace is nog lang niet ten einde. Zolang camera's een belangrijke manier vormen voor smartphonemakers om zich te onderscheiden, zullen ze zich erop blijven focussen.