スマートフォンのペリスコープレンズの機能についての理解を解説
パリスコープレンズとは何ですか？スマートフォンでの動作原理は？
最初のカメラが携帯電話に搭載されて以来、メーカーはデバイスに最高のカメラシステムを搭載する競争を繰り広げてきました。これは、現在ほとんどの携帯電話がまともな写真を撮影できるようになったため、消費者にとっては非常に良いことです（特に初期の1MPカメラと比較した場合）。モバイル写真術の最先端は主にコンピュータ処理にありますが、特にハードウェアの進化であるパリスコープカメラは、スマートフォンのカメラをどのように使い、何ができるかを変えています。このカメラについて探ってみましょう。
パリスコープカメラが何をするか、そしてそれが解決する問題を理解するには、カメラの動作原理について少し知る必要があります。基本的なレベルで言えば、レンズは光をカメラセンサー（またはフィルム）に集光し、その光を画像に変換します。ほとんどのスマートフォンは、一般的に写真で可能な限り多くのものをキャプチャしたいため、広い視野を持つカメラを搭載しています。しかし、携帯電話の深さの物理的な制限により、カメラの最大焦点距離（およびそれに伴うズームと視野）が制限されます。
より大きなズームを実現するには、カメラにはより長い焦点距離が必要です。これが、一眼レフカメラに搭載されているズームレンズが広角レンズよりも長い傾向にある理由です。一部の携帯電話メーカーは、光学ズームレンズを直接携帯電話に統合することで、焦点距離の制限を克服しようとしました。サムスンは、10倍ズームを実現できる望遠レンズを搭載したGalaxy Zoomを投入しました。何らかの理由で、カメラ/携帯電話のハイブリッドは広まらず、スマートフォンの歴史の脇役となりました。
最初の携帯電話のズーム写真への普及はまずかったですが、折りたたみ光学のコンセプトではその夢は生き続けました。鏡を見つめたことのある人なら誰でも知っているように、光は必ずしもまっすぐに進まない。光の経路は、それが遭遇する物体に応じて曲げられたり、歪められたり、逸れたりすることがあります。現代のスマートフォンは、パリスコープのデザインからヒントを得てこれを利用しています。
パリスコープカメラのアイデアは単純です。以前のモバイルズームレンズは、電話本体から伸び出す形で拡張されていましたが、パリスコープカメラのズームレンズは電話の内部の長さまたは幅を通って伸び、光を潜水艦のパリスコープのように曲げて絞り（光が入る場所）を他のカメラセンサーと整列させるためにプリズムを使用します。
2013年、サムスンは双眼望遠レンズを一般化しようとしましたが、パリスコープモバイルカメラは既に9年前にリリースされていて、静かに忘れ去られていました。2004年、シャープは902フリップフォンを発表しました。価格は200ドルで、2MPのカメラ（当時としてはかなり大きかった）を搭載しており、モバイル電話で初めてパリスコープカメラを搭載していました。 シャープは902の販売とマーケティングをうまく行えなかったため、2倍ズームはスマートフォンの歴史の中でほとんど影響を与えませんでした。2015年のAsus Zenfone Zoomは、2倍ズーム、13MPセンサー、最新のオートフォーカスおよび画像安定化技術を搭載した次のパリスコープカメラを搭載した携帯電話でした。好意的なレビューにもかかわらず、ZenFone Zoomは市場を変えることなく、パリスコープカメラの普及を促進しませんでした。
パリスコープカメラの大変革は、2019年にHuawei P30 Proが5倍ズームと最高品質の画像処理パイプラインで登場したことで起こりました。P30 Proは一夜にして話題を変え、競合他社に追随するよう迫りました。現在、Galaxy S23 UltraやPixel 7などのトップティアのスマートフォンにはパリスコープカメラが搭載されています。そして、AppleもiPhone 15 Pro Maxでついにパリスコープカメラのゲームに参入しています。
パリスコープカメラモジュールにはまだいくつかの重要な障壁があります。まず、コストがかかるという点です。類似のセンサーを搭載した標準的なカメラモジュールよりもパリスコープカメラは高価です。なぜなら、より多くの部品が必要で、より正確なエンジニアリングで作られているからです。また、携帯電話内でより多くのスペースを占有するため、電話を厚く重くするか、イヤホンジャックやストレージなどの他のハードウェア機能を犠牲にする必要があります。
携帯電話の筐体内でのハードウェアフットプリントが大きくなるにもかかわらず、パリスコープカメラは実際にはカメラセンサーのためのスペースが少ないです。従来のカメラモジュールは画像センサーを電話の他のコンポーネントに平らに配置し、大きなセンサーのための多くのスペースがあります。しかし、パリスコープカメラは光を電話に反射させる方法のため、センサーを電話のコンポーネントに対して垂直に配置する必要があります。そのため、電話の深さに制約があります。これにより、センサーのピクセル密度とそれによって収集できる光の量に厳しい制限が加わります（低照度のパフォーマンスに大きな影響を与えます）。
ズーム写真全般に共通する別の問題は、画像の安定化です。オブジェクトにズームインするほど、周囲の動きがより顕著になります。私たちの体は絶えず動いており、微細な動きは広角写真では見えないほど小さいですが、露光時間が長すぎるとズームインした写真をぼやけたものにしてしまいます。
折りたたまれたカメラが一般的になるにつれて、将来的には光の経路を複数回曲げてパリスコープイメージセンサーを他のセンサーと同じ方向に配置できるようにする機能が標準化されるでしょう。これにより、生産コストは上がりますが、より大きなセンサーが可能になります。これがAppleが「テトラプリズム」と呼ぶiPhone 15 Pro Maxで採用しているアプローチです。このアプローチでは、絞りとイメージセンサーの間で光を4回曲げることで光を取り込むことができます。
モバイルズーム技術のもう一つのトレンドは、連続的な光学ズームです。ほとんどのスマートフォンカメラモジュールは固定焦点ですので、ズームインまたはズームアウトするとき、広角カメラとズームカメラの切り替えをスムーズに見せるために画像処理のトリックを使用しています。将来のパリスコープカメラモジュールは移動部品を備え、連続的なズーム範囲を実現するでしょう。いま、Sony Xperia 1 Vを使用することでこの技術の一端を体験することができます。Sonyの連続光学ズームの独占は長くは続かないでしょう。なぜなら、2022年12月に大手カメラモジュールメーカーのLG Innotekが新しいパリスコープカメラモジュールを発表し、4倍から9倍の光学ズームを実現できるようになるからです。
パリスコープカメラはこの数年間で一定の注目を集めましたが、スマートフォン愛好家にとって必須のアイテムとして完全に定着したわけではありません。近い将来、これらのカメラシステムはおそらく上位の高級携帯電話に限定されたままでしょうが、生産台数が増え、規模の経済効果によって価格が下がるにつれて、これらのカメラシステムはフラグシップ以外の携帯電話にも現れるようになるでしょう。そこで市場が沈むか浮上するかが決まることになります。