Khi nhìn vào những chiếc ống nhòm được bày bán, bạn sẽ nhận thấy có hai loại: loại truyền thống, loại to và loại mỏng, sành điệu.
Loại ống nhòm cỡ lớn, thông thường mà bạn có thể thấy trong phim hoạt hình được gọi là ống nhòm Porro Prism. Loại ống nhòm mỏng còn lại được gọi là ống nhòm Roof Prism hoặc ống nhòm Dach Prism trong tiếng Đức.
Đúng như tên gọi, ống nhòm lăng kính mái được đặc trưng bởi một phần hình mái nhà. Điều đáng ngạc nhiên là thiết kế Roof Prism đã tồn tại từ cuối thế kỷ 19, chỉ vài thập kỷ sau khi ống nhòm Porro Prism được phát minh.
Gần đây, ống nhòm Roof Prism đã trở nên phổ biến hơn Porro Prism vì thiết kế thời trang. Trong bài đăng này, tôi sẽ giải thích bằng hình ảnh cách hoạt động của ống nhòm Roof Prism.
Bên trong ống nhòm Roof Prism có gì?
Có một số loại thiết kế Roof Prism, chẳng hạn như Abbe-Koenig và Schmidt-Pechan. Mỗi thiết kế đều có ưu điểm riêng nhưng thiết kế Lăng kính Shmidt-Pechan được sử dụng phổ biến nhất trong ống nhòm.
Đây là đường dẫn quang học của ống nhòm Roof Prism (thiết kế Schmidt-Pechan). Lưu ý rằng sự phản chiếu ở đây khá phức tạp.
Một lăng kính được lắp đặt ngoài thấu kính vật kính.
Trong sơ đồ này (bên dưới), rõ ràng có ba phản xạ trong lăng kính Shmidt, nhưng trên thực tế, có bốn phản xạ xảy ra.
Lăng kính Shmidt có một mái che để hình ảnh được quay 180 độ và lật ngang cùng một lúc. Điều này cho phép các nhà sản xuất làm cho ống nhòm nhỏ gọn hơn.
Những lăng kính này đóng vai trò quan trọng bằng cách xoay hình ảnh 180 độ để có được hình ảnh thẳng đứng.
Vì có ánh sáng chiếu thẳng vào đường mái và không bị phản xạ nên đường mái càng hẹp thì càng tốt. Ngoài ra, các nhà sản xuất cần phải làm phẳng lưỡi dao một cách hoàn hảo, điều này đòi hỏi độ chính xác cực cao.
Dưới đây là một số hình ảnh giúp bạn hiểu được sự khó khăn khi chế tạo Mái lăng kính.
Bức ảnh này được chụp đối diện với một tấm gương. Hình ảnh được lật theo chiều ngang.
Bức tranh tiếp theo là đối diện với hai tấm gương, kết hợp với nhau giống như một lăng kính mái nhà. Hình ảnh được xoay 180 độ và lật ngang hai lần (trở lại bình thường).
Nếu góc của những tấm gương này nhỏ hơn 90 độ thì phần tâm của ảnh sẽ bị mất.
Ngược lại, nếu góc lớn hơn 90 độ thì hình ảnh sẽ bị tách rời.
Như bạn có thể thấy, góc của phần mái phải chính xác là 9{1}} độ. Góc phải chính xác trong khoảng 0,0089 độ, điều này làm tăng chi phí sản xuất.
Trong khi thiết kế lăng kính mái rất hữu ích trong việc giữ đường đi của ánh sáng thẳng và làm cho hình ảnh hướng lên trên, việc sản xuất lăng kính mái đòi hỏi kỹ thuật sản xuất chuyên dụng hơn với chi phí cao hơn.
Cái nào tốt hơn, Lăng kính mái nhà hay Lăng kính Porro?
Trong lăng kính Porro, ánh sáng được phản xạ bởi 'sự phản xạ toàn phần', nghĩa là không làm mất khả năng truyền ánh sáng. Tuy nhiên, ở ống nhòm Roof Prism, hiện tượng phản xạ toàn phần không thể xảy ra trong lần phản xạ thứ hai của lăng kính Shmidt, vì góc sáng nhỏ hơn góc tới.
Vì vậy, phần mái phải được tráng như một tấm gương dẫn đến mất khả năng truyền ánh sáng. Đây là một nhược điểm lớn của Roof Prisms.
Đối với nhiều ống nhòm tốt, lớp tráng gương màu bạc được áp dụng để có độ phản chiếu cao, mặc dù chi phí cao khi mất ánh sáng. Ngày nay, một số nhà sản xuất quang học sử dụng lớp phủ lăng kính điện môi, cho phép độ phản xạ cao đáng kinh ngạc lên tới hơn 99%.
Vấn đề lớn thứ hai với thiết kế Roof Prism là sự dịch pha xảy ra sau nhiều lần phản xạ bên trong. Sự dịch pha gây ra độ tương phản ít hơn và độ phân giải thấp hơn.
Nhìn đèn đường qua cặp ống nhòm lăng kính mái nhà cũ (bên dưới), bạn sẽ thấy những bóng ma khó chịu.
Để ngăn chặn điều này và tăng độ tương phản, một số ống nhòm được chế tạo tốt sử dụng lớp phủ điều chỉnh pha, không cho phép xảy ra nhiễu. Sự dịch pha này không xảy ra với Lăng kính Porro.
Vì những lý do nêu trên, ống nhòm Roof Prism tốt có thể rất đắt. Ưu điểm chính của ống nhòm Roof Prism là thân hình mỏng và nhỏ gọn.
Tuy nhiên, khi kỹ thuật sản xuất được cải thiện đáng kể, ống nhòm Roof Prism ngày càng trở nên rẻ hơn. Với ống nhòm lớn hơn, Lăng kính Porro nặng hơn ống nhòm Roof Prism.
Theo tôi, khi khẩu độ lớn hơn, ống nhòm Roof Prism có lợi thế hơn vì chúng tương đối nhẹ. Khi tôi nhìn lên bầu trời đêm với cặp Lăng kính Porro 7×50 (nặng hơn 1 kg), cánh tay của tôi nhanh chóng bị mỏi.
Bên trái: Lăng kính mái nhà 8×42 (Schmidt Pechan), Giữa: Lăng kính mái nhà 7×42 (Abbe-Koenig), Bên phải: Porro thông thường 8,5×44.
Ngược lại, với ống nhòm nhỏ gọn, thiết kế Lăng kính Mini Porro lại có ưu thế hơn Lăng kính mái ở hầu hết các khía cạnh. Ống nhòm Mini Porro vốn đã nhỏ gọn và nhẹ, đồng thời chúng rẻ hơn nhiều so với thiết kế Roof Prism.
Bản tóm tắt
Ống nhòm có 2 loại: Ống nhòm Porro Prism và Roof Prism. Ống nhòm Roof Prism còn được gọi là Dach Prism trong tiếng Đức. Với lăng kính Roof, đường quang trở nên thẳng, giúp thân máy thon gọn và nhỏ gọn.
Tuy nhiên, Lăng kính mái đắt hơn Lăng kính Porro không phải vì hiệu suất tuyệt vời mà vì những khó khăn trong sản xuất chính xác.
Trong khi Lăng kính Porro cho phép tất cả ánh sáng được phản xạ thông qua 'phản xạ toàn phần' thì thiết kế Lăng kính Schmidt có một điểm phản xạ ở phần mái, khiến độ truyền ánh sáng ít hơn.
Hơn nữa, sự phản xạ bên trong có thể gây nhiễu, có thể ảnh hưởng tiêu cực đến hình ảnh.
Nếu bạn không chắc chắn nên mua loại nào, Lăng kính Porro hay Lăng kính mái, điều đó có thể phụ thuộc vào khẩu độ. Đối với ống nhòm lớn, trọng lượng nhẹ của thiết kế Roof Prism là một lợi thế lớn. Tuy nhiên, ống nhòm nhỏ gọn đã đủ nhẹ nên không cần lăng kính mái đắt tiền.
Cả hai thiết kế lăng kính Porro và Roof đều có những ưu điểm và nhược điểm. Điều quan trọng là phải biết sự khác biệt trước khi mua ống nhòm.