Hoe zit het met die 'eerste optische zoom' van de Sony Xperia 1 IV?

Wie de berichten over de Sony Xperia 1 IV vluchtig leest, zal wellicht even de wenkbrauwen fronsen. De eerste optische zoomlens? Maar er zijn toch al tal van smartphones met een optische zoomlens? Wie nauwkeuriger leest, ziet allicht de 'periscooplens' waarover Sony spreekt. Alleen, kenden we die niet ook al, bijvoorbeeld van de Huawei P30 Pro en de Samsung S20 Ultra? Zoals wel vaker, is het een combinatie van eigenschappen die ervoor zorgt dat Sony inderdaad kan claimen 'de eerste' te zijn. Hoe zit dat met die Xperia 1 IV zoom?

Zoomen, wat is het?

Laten we beginnen met even uitvijzelen wat een optische zoom is. Met 'zoom' doelen camerafabrikanten (en -gebruikers) op de mogelijkheid het onderwerp uit te vergroten, dichterbij te halen. Daar zijn grofweg drie manieren voor. De simpelste, in de goedkoopste smartphones, is digitale zoom. Hierbij wordt een deel van het beeld vergroot met behulp van software. Precies hetzelfde als wanneer je een foto in een beeldbewerkingsprogramma laadt en 'vergroten' kiest. De software rekent er dan beeldpunten bij, maar meer 'echt' detail krijg je niet. Dat is immers ook niet vastgelegd.

Een variant hierop is de digitale 'crop zoom'. Hierbij maakt de camera een uitsnede van een deel van de sensor. Er worden geen pixels bijgerekend, je kijkt alleen naar een deel van het totale beeld. Dit is te vergelijken met als je 'inzoomt' in beeldbewerkingssoftware. Met voldoende beeldpunten levert dit best een aardig zoom-effect op. Wel gaat het ten koste van ruis en lichtgevoeligheid. Je treft het in veel mid-range smartphones met sensoren van 48 megapixels en meer. 

De beste vorm van zoom is haalt het onderwerp daadwerkelijk dichterbij, met een lens met een grotere brandpuntsafstand. Net zoals een verrekijker. Het beeld is scherper, met meer details, er gaat geen sensorcapaciteit verloren en er wordt ook niets 'bij gerekend' (lees: verzonnen). Het nadeel: de vereiste lens heeft relatief veel ruimte nodig. Alleen al omdat de lens verder van de sensor moet staan, maar ook omdat er vaak meerdere glaselementen in de lens nodig zijn om het beeld te corrigeren en te verbeteren. Om die reden is het bereik (de brandpuntsafstand) van de meeste zoomlenzen in digitale camera's beperkt. 

De periscooplens

Ook met beperkt zoombereik zie je in veel smartphones al een soort 'bobbel' voor het camera-eiland. Dat wordt veroorzaakt door de lenzen. Om alles uit de kleine camerasensoren te halen, plaatsen fabrikanten steeds complexere lenzen ervoor, met meer elementen. Die zijn dikker dan een simpel stukje gebogen glas.

Een oplossing is om gebruik te maken van een spiegel of een prisma. Hiermee kan je licht in een sterke hoek afbuigen. Daardoor kan je de afstand tussen de lens en de sensor groter maken. Huawei deed dat in de P30 Pro uit 2019 als eerste in een smartphone. Het licht valt eerst op een 'periscoop spiegel'. Die buigt het licht in een hoek van 90 graden naar een relatief grote 5x optische zoomlens, die weer voor de sensor is geplaatst.

Zo zoomen smartphones

Smartphones zoomen anders dan zoomlenzen van (digitale) camera's. Die grote, relatief lange lenzen halen het beeld traploos dichterbij. Zoals gezegd is er voor dat soort lenzen geen plaats in een platte smartphone, dus die gebruiken een truc.

Daarvoor werken smartphones met meerdere camerasensoren en lenzen met vaste brandpuntsafstanden. De camerasoftware schakelt tussen die afzonderlijke camera's, afhankelijk van de zoomstand die je kiest. In de software gaat die overgang geleidelijk. Alleen aan een iets andere kleurweergave of scherpte zie je dat het toestel overschakelt naar een andere camera met een andere zoomstand. Het nadeel: het beeld 'tussen' twee camera's is minder van kwaliteit, want daar moet de software in de weer met digitale vergroting, uitsnedes en verscherping om de schijn van een soepele overgang te creëren.

Luxere smartphones hebben doorgaans een hele brede groothoek (breder dan 20 mm), een normale groothoek (zeg maar de standaard camera) van 24-27 mm en een zoom van 50-80 mm. Dat komt neer op een 2x of 3x zoombereik. Voor verder zoomen vallen de camera's ook weer terug op softwarematige trucs. Ze combineren informatie van meerdere camera's, gebruiken crop zoom, digitale zoom en tegenwoordig de nodige kunstmatige intelligentie om details terug te rekenen.

De Sony Xperia 1 IV zoom: echte optische zoom

Dat brengt ons op de zoomlens van de Sony Xperia 1 IV. Dat is net als bij de Huawei P30 Pro een periscoop lens. Hij is dus geplaatst in een hoek van 90 graden en ligt in het verlengde van het toestel, in plaats van dat hij er haaks op staat. Daardoor kon Sony het toestel plat houden, zonder dikke camerabobbel.

Wat de zoomlens van de Xperia 1 IV de 'eerste' maakt, is dat het ook echt een traploos bewegende zoom is. Hij beweegt tussen een brandpuntsafstand van 85 mm en een van 125 mm. Dat komt neer, uitgaande van de standaardgroothoek van 24 mm van de hoofdcamera, op een optisch zoombereik van 3,5 tot 5,2x. Dat doet hij door de elementen van de lens fysiek te verplaatsen. En dat betekent dat er geen kwaliteitsverlies is tussen dat bereik van 85 en 125 mm.

Tussen 24 en 85 mm zal de Xperia 1 IV dezelfde combinatie van trucs moeten gebruiken als elke smartphone, om de illusie van traploos zoomen te geven.

Geestelijk voorvader van de Xperia 1 IV zoom: dicht bij huis

Een aardig weetje is dat Sony niet heel ver zal hebben moeten kijken, voor de inspiratie voor het concept van de periscoopzoom van de Xperia 1IV. In 2002 introduceerde Minolta namelijk de Dimage X. Dat was een voor die tijd zeer platte compactcamera (20 mm, net iets minder dan drie keer de dikte van de Sony Xperia 1 IV) met een 3x optische zoom - zonder uit de behuizing stekende lens. Dat was mogelijk door precies hetzelfde principe als de Xperia 1 IV gebruikt. 

De Minolta Dimage X werd in 2005 opgevolgd door de Konica Minolta X1. Dat was meteen een van de laatste camera's van dit merk. Een jaar later kocht Sony de cameradivisie van Konica Minolta. Het was Sony vooral te doen om de spiegelreflexcamera's van dat merk. Die vormden de basis voor de Sony Alpha camera's met A-vatting. Maar ergens in de archieven van die overname zat de techniek die het in sterk geminiaturiseerde vorm toepast in de Sony Xperia 1 IV.