Samsung smartphone met 5 camera’s en een zoomcamera

Samsung Electronics heeft een patent toegewezen gekregen voor een Galaxy smartphone met zes camera’s (5 groothoekcamera’s + 1 zoomcamera). Het is echter niet zozeer het aantal camera’s dat noemenswaardig is, Samsung lijkt namelijk mogelijkheden te zien om de beeldkwaliteit verder te verbeteren door gebruik te maken van bewegende camerasensoren (tiltable image sensor).

Samsung smartphone camera met kantelbare beeldsensor

In december 2019 heeft Samsung Electronics een utility patent aangevraagd bij de WIPO (World Intellectual Property Office) voor een ‘Apparatus and method for operating multiple cameras for digital photography’. Op 11 juni 2020 is de 55-pagina tellende documentatie gepubliceerd.

In het patent van Samsung wordt gesproken over de toepassing van 5 groothoekcamera’s met een brandpuntafstand van 28mm (35mm equiv) en ten minste één telelens. De array-camera wordt aangevuld met een LED flitser. In de ‘normale’ modus kan elke beeldsensor één richting op wijzen om vervolgens met behulp van beeldalgoritmen de array-configuratie te optimaliseren.

Door gebruik te maken van bewegende sensoren kunnen deze dusdanig van elkaar kantelen dat er een grotere brandpuntafstand gerealiseerd kan worden. Zo kun je met behulp van vier groothoeklenzen met een bewegende sensor ook een panoramabeeld vastleggen met een ‘pano-bokeh effect’. Oftewel, een panorama opname met een onscherpe achtergrond – een functie die op de huidige Samsung smartphone modellen nog niet is terug te vinden.

Een potentieel voordeel van array-camera’s met een tilting image sensor is dat meerdere camera’s kunnen samenwerken om de fotografie-ervaring te verbeteren. Dit kan worden bereikt met afzonderlijke camera’s, die onafhankelijk van elkaar gekanteld kunnen worden horizontaal en/of verticaal. Vooralsnog worden array-camera’s slechts beperkt toegepast, dit komt door de hoge productiekosten, de grote omvang en het hogere stroomverbruik.

Mits een array-camera goed is geconfigureerd kan deze betere resultaten behalen bij slechte lichtomstandigheden, ook worden ze gekenmerkt door een uitstekende focus, een hoger dynamisch bereik (HDR) en er kunnen multi-gebaseerde bokeh-effecten gecreëerd worden – aldus de patentomschrijving.

Een van de camera’s kan worden aangewezen als hoofdcamera waarmee de andere camera’s in de array samenwerken. Zodoende zijn lagere resolutie sensoren voldoende om toch gedetailleerde opnames te kunnen maken. Als voorbeeld wordt gesteld dat het gebruik van 4x een 32 megapixel sensor grotere bestanden zal opleveren als één 100 megapixel camera. Bovendien hebben de camera’s een overlappend gezichtsveld, waardoor meer details opgenomen kunnen worden.

De uitgebreide documentatie gaat ook dieper in op het minimaliseren van de nadelen die een array-camera met zich meebrengt. Zo kan er gebruik worden gemaakt van een pop-out beeldsensormodule om de omvang van het camerasysteem te minimaliseren – wat nodig is om de camera te kunnen implementeren in de dunne behuizing van een smartphone. Met een pop-out beeldsensor module kan het gezichtsveld veranderd worden, zonder gebruik te hoeven maken van spiegels (zoals bij spiegelreflexcamera’s).

De sensoren zijn onafhankelijk van elkaar kantelbaar, de mate van kantelen hangt af van de mode die de gebruiker wenst te gebruiken. Denk bijvoorbeeld aan de panorama mode, hierbij zullen vier sensoren zodanig gericht worden dat ze ieder één kant op gekanteld staan. De vijfde groothoekcamera zorgt voor een overlappend beeld voor extra details en scherpte in het midden van de opname, ook zullen hierdoor de stiknaden niet of nauwelijks zichtbaar zijn.

Voor het maken van kwalitatieve zoomfoto’s kan een zoomcamera samen met één groothoekcamera gebruikt worden. Alleen de camera’s die ook daadwerkelijk gebruikt worden, worden opgestart, zo kan er op het stroomverbruik bespaard worden.

Door de synchronisatie kunnen de cameramodules ook tijd-gesynchroniseerde beeldframes vastleggen, dit komt onder andere van pas bij het vastleggen van video-opnames met een hoge framesnelheid.

Toekomstige Galaxy smartphones

De komende jaren zullen smartphonefabrikanten naar alle waarschijnlijkheid minder de focus leggen op het aantal megapixels. In plaats daarvan zal de sensorgrootte toenemen, om ook in slechte lichtomstandigheden detailrijke, ruisvrije opnames te kunnen schieten. Daarnaast zullen ook de lenzen in kwaliteit toenemen, wat de algehele beeldkwaliteit ten goede zal komen. Deze evolutie heeft een jaar of 15 geleden ook plaatsgevonden in de digitale camera markt.

Binnen de (professionele) camerabranche wordt er al langer gebruik gemaakt van tilt/shift lens technologie –denk aan gerenommeerde fotofabrikanten Canon en Nikon. Een dergelijke lens is uitermate geschikt voor architectuur- portret- en landschapsfotografie. Het is dan ook zeker niet ondenkbaar dat er op den duur ook tiltable beeldsensoren in onze mobieltjes worden toegepast.

Samsung experimenteert al langer met verschillende soorten cameratechnologieen. Zo werden de Galaxy S9 / S10 modellen uitgerust met een variabel diafragma. Bij de Samsung Galaxy S20 serie is deze functie achterwege gelaten, in plaats daarvan is er gekozen voor een grotere sensor en betere optics. Ook werd de sensorresolutie verhoogd, zo beschikt de Galaxy S20 Ultra over een 108 megapixel hoofdcamera. Het is onbekend of en wanneer Samsung een Galaxy smartphone met kantelbare beeldsensoren wil uitbrengen.

Bekijk het patent van de Samsung smartphone met kantelbare sensoren.