گجت نیوز آخرین اخبار تکنولوژی، علم و خودرو 
امروزه فناوری دوربین گوشی های تلفن همراه بسیار پیشرفته شده، اما قدمت دوربین گوشی به 2 هزار سال قبل بازمیگردد. در ادامه مروری بر تاریخچه‌ی این دوربینها خواهیم داشت.
هیچ اختراعی به یک باره و از هیچ به وجود نیامده است. تک تک فناوری‌هایی که امروز از آنها استفاده می‌کنیم بر پایه بینش‌ها و اکتشافات قبلی ایجاد شده‌اند. بلوتوث، استاندارد اتصال ساده برای هدفون و صفحه کلید بی سیم شما همگی بر اساس بیش از 30 هزار حق ثبت اختراع ساخته شده‌اند. از سوی دیگر، گوشی های هوشمند بیش از 100 هزار پتنت را در خود جای داده‌اند و بهترین اسمارت‌فون‌های موجود در بازار همگی دارای پتنت‌های منحصربه‌فردی هستند که به آنها کمک می‌کنند تا از رقبا متمایز شوند.
همانطور که گفته شد، هر یک از این اختراع‌ها بر اساس پتنت‌ها و هنرهای قبلی ساخته شده‌اند و ریشه‌ی برخی از این فناوری‌ها به سال‌ها، دهه‌ها یا حتی به بیش از 2 هزار سال پیش بازمی‌گردند.
لنزهای دوربین و فناوری اپتیکال
یکی از مهم‌ترین جنبه‌های عکاسی، رساندن نور خارج از دوربین به حسگر است. اما نور یکپارچه نبوده و فقط طیفی از رنگ‌ها نیست، بلکه طیفی از طول موج‌ها را دربرمی‌گیرد. انکسار نور و پیوستن مجدد طول موج‌ها به شیوه‌ای منسجم، کار قرن‌ها تلاش دانشمندان بوده است.
لنزهای اولیه
عدسی، نوری که از آن می‌گذرد را خم می‌کند و ریشه‌ی تولید آن به قرن پنجم پیش از میلاد بازمیگردد. اولین لنزها برای روشن کردن آتش با متمرکز کردن انرژی خورشید روی یک نقطه به کار می‌رفتند. با این حال، محققان در اوایل دوران امپراتوری روم از ظرفیت لنز برای بزرگنمایی آگاه بودند.
عینک‌ها در اواخر قرن سیزدهم میلادی اختراع شدند که در نهایت این موضوع باعث پیدایش صنعت اپتیک شد. در حوالی ساعت 1600 میلادی، شخصی به طور تصادفی به ایده استفاده از بیش از یک عدسی رسید که این ایده، پیدایش تلسکوپ و میکروسکوپ را در پی داشت.
دوربین تاریکخانهای
به موازات توسعه لنزها، دوربین‌های تاریکخانهای یا Obscura توسعه پیدا کرد. این دوربینها، یک جعبه‌ی محصور بودند که اجازه ورود نور را فقط از طریق یک سوراخ کوچک (دیافراگم) می‌دادند و سپس نور روی سطح روبروی سوراخ پخش می‌شد. برای اولین بار این فناوری در بیش از 2 هزار سال پیش مطرح شد و ارسطو از آن به عنوان ابزاری مفید برای مطالعه خسوف‌ها بدون نیاز به نگاه مستقیم به خورشید یاد کرد.
ویدیویی از Obscura Camera یا دوربین تاریکخانهای را در ادامه مشاهده می‌کنید.
در قرن شانزدهم میلادی، لنزها برای کمک به تمرکز نور درون روزنه‌ها گنجانده شده بودند. تا 200 سال بعد، این فناوری به عنوان ابزار هنرمندان و دانشمندان باقی ماند. در قرن نوزدهم، اسرار عکاسی شیمیایی توسط نیپس و داگر کشف شد که اساسا ابزاری برای گرفتن تصویر با تمرکز بر لنز از یک دوربین تاریکخانهای بود. به همین دلیل، ژوزف نیسه فور نیپس فرانسوی را مخترع عکاسی می‌شناسند و می‌گویند نخستین عکس ثبت شده توسط او عکس‌برداری شده است.
لنزهای دوربینها
اولین دوربینها از یک لنز برای تمرکز نور استفاده می‌کردند. برای غلبه بر انحرافات نوری اجتناب‌ناپذیر در استفاده از یک عدسی، سازندگان لنز راه‌هایی را برای غلبه بر برخی از این محدودیت‌ها با استفاده از دو عدسی ساخته شده از انواع مختلف شیشه پیدا کردند. با گذشت یک قرن، پیشرفت در توسعه لنزها با پیشرفت‌هایی در درک شکل و پیکربندی عناصر لنز همراه شد.
لنزهای مدرن در اواخر قرن نوزدهم میلادی با توسعه عدسی آناستیگمات شروع به ظهور کردند. این لنزها آستیگماتیسم را تصحیح کردند؛ انحرافی که باعث می‌شود نواحی خارج از مرکز عدسی از فوکوس خارج شوند. این اولین عدسی بود که اکثر انحرافات نوری را که تا آن زمان عکاسان را آزار می‌داد، اصلاح کرد.
در قرن بیستم میلادی، دو تحول مهم دیگر رخ داد که زمینه را برای عکاسی با موبایل در قرن بیست و یکم فراهم کرد. تحول اول، لنزهای غیر کروی بودند که برای صدها سال شناخته شده بودند، اما در دهه 1900 برای استفاده تجاری وارد کار شدند. بیشتر لنزهای دوربین‌های دستی کروی بودند، اما هندسه پیچیده‌تر لنزهای غیر کروی اجازه می‌داد تا آنها را با لنزهای مرکب چند عنصری جایگزین کنند.
پیشرفت بزرگ بعدی، ظهور پلاستیک بود. در دهه 1930 میلادی، اولین لنزهای پلاستیکی با کیفیت اپتیکال ساخته شد. Kodak در دهه 60 میلادی با لنزهای پلاستیکی در دوربین‌های خود پیشتاز بود و میلیون‌ها دوربین اینستاماتیک را با لنز پلاستیکی به فروش رساند. هزینه کم و ساخت سریع لنزهای پلاستیکی در مقایسه با لنزهای شیشه‌ای برتر از نظر اپتیکی، منجر به رونق عکاسی با هزینه کم در دهه 70 میلادی شد. برخی از دوربینها در این دوران، کمتر از 10 دلار قیمت داشتند.
این دو تحول، یعنی لنزهای پلاستیکی و غیر کروی، باعث شدند به بزرگترین مشکلاتی که سازندگان دوربین‌های اولیه گوشی های تلفن همراه با آن روبرو بودند، پاسخ داده شود؛ یعنی اندازه و هزینه دوربین. لنزهای پلاستیکی را می‌توان ارزان‌تر و سریع‌تر ساخت و لنزهای غیر کروی می‌توانستند به برخی از کمبودهای اپتیکال لنزهای پلاستیکی غلبه کنند و این یعنی نیاز بود تا از لنزهای کمتری استفاده شود.
حسگرهای تصویر و فناوری نیمه هادی
مدت‌ها قبل از این که دوربین دیجیتال به یک مفهوم تبدیل شود، دانشمندان و مخترعان با تمایل برخی از مواد شیمایی به واکنش با نور آشنا بودند. به محض این که کشف شد که چگونه می‌توان واکنش فتوشیمیایی را در قرن 19 متوقف کرد، اولین عکس‌ها پدید آمدند. در اوایل قرن بیستم میلادی، ماهیت کوانتومی نور و اثر فوتوالکتریک کاملا ثابت شده بود و دریچه‌های تازه‌ای به روی تصاویر الکترونیکی باز شد. این موضوع دهه‌ها طول کشید و انقلابی را در تکنولوژی برای ساختن دوربینها روی گوشی های تلفن همراه ما به وجود آورد.
مدارهای یکپارچه
پیدایش حسگرهای تصویر امروزی، نتیجه‌ی جستجو برای پیدا کردن راهی به منظور ترکیب چندین قطعه الکترونیکی در یک دستگاه واحد است. در دهه 50 میلادی، لوله‌های خلا با ترانزیستورها جایگزین شدند، اما پیچیدگی رایانه‌ها فراتر از توانایی انسان برای نگهداری آنها بود. مشکل در تعداد قطعاتی بود که باید نگهداری می‌شدند و به یکدیگر متصل می‌شدند. اگر چیزی از کار می‌افتاد ممکن بود روزها یا هفته‌ها طول بکشد تا ریشه مشکل پیدا شود.
در اواخر این دهه، تمام فناوری‌ها برای تجمیع مدارهای پیچیده در یک دستگاه و همچنین کوچک‌سازی آن وجود داشت. اولین مدار مجتمع یا یکپارچه در سال 1960 اختراع شد که توانست این صنعت را منفجر کند. در اوایل سال 1965، گوردون مور اعلام کرد که چگالی ترانزیستورهای مدارهای یکپارچه هر دو سال دو برابر می‌شود (قانون مور).
دستگاه‌های Charged-Coupled
در سال 1969 میلادی، کمتر از ده سال بعد از اختراع مدار مجتمع، دستگاه Charged-Coupled که با نام افزاره بار جفت شده (CCD) نیز شناخته می‌شود در آزمایشگاه بل اختراع شد. در ابتدا محققان در تلاش بودند تا یک تراشه حافظه بسازند، اما پتانسیل آن برای ثبت تصاویر از همان ابتدا مورد توجه قرار گرفت. گفتنی است حافظه DRAM تا سال 1970 وارد بازار نشده بود.
افزاره بار جفت شده یا CCD در اصل آرایه‌ای از خازن‌های نیمه هادی اکسید فلز (MOS) است که در یک آرایه مرتب شده‌اند. خازن‌های MOS به عنوان آشکارساز نور عمل می‌کنند و نور را به انرژی الکتریکی ذخیره شده تبدیل می‌کنند. در سال 1971 و دو سال پس از اخترع CCD، محققان توانستند با گرفتن تصاویر با دستگاه CCD این موضوع را عملی کنند. کداک اولین دوربین دیجیتال خود را در سال 1975 ساخت و در دهه 80 میلادی، افزاره CCD در دوربین‌های ویدیویی درجه یک بازار در دسترس بودند.
نیمه هادی‌های اکسید فلزی مکمل
به سال 1963 میلادی بازمی‌گردیم؛ جایی که فناوری و فرایندی برای تولید مدارهای مجتمع MOS به نام MOS مکمل یا CMOS اختراع شد که مشخصه‌ی آن مصرف کم انرژی بود. در دهه‌های 80 و 90 میلادی، CMOS به استاندارد صنعتی برای تراشه‌های کامپیوتری تبدیل شد، اما CCD همچنان استانداردی برای تصویربرداری دیجیتال بود.
مشکل سنسورهای تصویر CCD مصرف انرژی و سرعت آنها بود. قبلا تلاش‌هایی برای استفاده از سنسورهای تصویر مبتنی بر COMS وجود داشت، اما آنها از مشکلات نویز رنج می‌بردند و تصاویر غیر قابل استفاده‌ای تولید می‌کردند. آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا تصمیم گرفت این مشکلات را حل کند تا حسگرهای تصویری سبک‌تر و قابل اعتمادتری برای فضاپیمای خود بسازد.
در سال 1993 آنها توانستند به یک راه حل خوب دست پیدا کنند و به سرعت، مجوز به‌کارگیری این فناوری را برای استفاده عمومی صادر کردند. ترکیبی از مصرف انرژی کم، اندازه کوچک و طراحی مجتمع و یکپارچه، کاملا نیاز تولیدکنندگان دوربین گوشی های تلفن همراه را برآورده می‌کرد.
تصویر آینده‌ی دوربین گوشی
این مواردی که بالاتر گفتیم، فقط پایه و اساس عکاسی موبایل را شکل دادند که در هزاره جدید ظهور کرد. از آن زمان به بعد، همواره جهش‌ها و پیشرفت‌های زیادی در این بخش به وجود آمده است. اولین دوربین های گوشی های تلفن همراه شامل لنزهایی با چهار عنصر و حسگرهای تصویر با کمتر از یک میلیون فوتوسایت (سلول نوری کوچک) بودند.
دوربین‌های امروزی به طور معمول دارای هفت لنز یا بیشتر و سنسورهای تصویر هستند که از بیش از ده میلیون فتوسایت تشکیل شده‌اند. ما حتی در مورد گوشی‌هایی با بیش از یک دوربین و آشکارسازهای مادون قرمز صحبت نمی‌کنیم و منظور ما فقط یک دوربین در گوشی های هوشمند بوده است. با توجه به پیشرفت‌های بسیاری که در 20 سال گذشته در این صنعت محقق شده، چه کسی می‌داند که تا ده سال دیگر به کجا خواهیم رسید؟