Mục lục bài viết
Camera tele zoom quang 5x, 10x trên các flagship gần đây thường có cụm từ “ống kính periscope” đi kèm mà không giải thích vì sao lại cần một cấu trúc riêng thay vì chỉ đặt ống kính tele bình thường như camera chính. Câu trả lời nằm ở bài toán vật lý cơ bản: tiêu cự càng dài, khoảng cách từ thấu kính đến cảm biến càng phải lớn, trong khi độ dày thân điện thoại lại gần như cố định ở mức dưới 10mm.
Vì sao ống kính tele thẳng không nhét vừa thân máy
Với ống kính thông thường, tiêu cự xấp xỉ khoảng cách từ tâm thấu kính đến mặt cảm biến khi lấy nét ở vô cực. Một ống kính tele 5x tương đương tiêu cự thật khoảng 100-130mm cần khoảng trống vật lý gần bằng con số đó theo chiều dọc thân máy nếu đặt thẳng như camera chính. Thân điện thoại không đủ độ dày để chứa, đó là lý do camera zoom xa gần như không thể thiết kế kiểu ống kính thẳng đơn giản.
Nguyên lý gập quang học bằng lăng kính hoặc gương
Thiết kế periscope xoay trục ánh sáng 90 độ ngay từ cửa sổ thu sáng bằng một lăng kính phản xạ toàn phần hoặc gương nghiêng góc 45 độ, đưa chùm sáng đi ngang theo chiều dài của thân điện thoại thay vì theo chiều dày. Cụm thấu kính tele, cảm biến ảnh và cơ cấu lấy nét được xếp nằm dọc theo hướng ánh sáng mới này, tận dụng chiều dài thân máy vốn dư dả hơn nhiều so với chiều dày. Đây chính là lý do gọi tên “periscope”, mượn nguyên lý kính tiềm vọng dùng trên tàu ngầm.
Cơ cấu lấy nét và chống rung hoạt động khác camera thường
Vì cụm thấu kính nằm ngang cố định trong khoang hẹp, việc lấy nét không di chuyển toàn bộ module như camera chính mà thường chỉ dịch chuyển một hoặc vài thấu kính nhỏ bên trong bằng động cơ voice coil thu nhỏ. Chống rung quang học (OIS) trên camera periscope cũng phải thiết kế riêng, đôi khi kết hợp cả dịch chuyển lăng kính đầu vào lẫn dịch chuyển thấu kính bên trong, vì biên độ rung ở tiêu cự dài bị phóng đại nhiều lần so với camera góc rộng, chỉ cần rung tay nhỏ cũng đủ làm mờ ảnh nếu không bù kịp.
Giới hạn khẩu độ và ánh sáng ở tiêu cự dài
Đường quang học gập khúc qua lăng kính làm tổn hao một phần ánh sáng tại bề mặt phản xạ, cộng với việc ống kính tele tự nhiên có khẩu độ vật lý nhỏ hơn ống kính góc rộng ở cùng kích thước cảm biến. Vì vậy camera periscope hầu như luôn có khẩu độ f/2.8 đến f/3.5, tối hơn đáng kể so với camera chính f/1.6-f/1.9, khiến ảnh chụp xa trong điều kiện thiếu sáng phải dựa nhiều vào thuật toán ghép khung và khử nhiễu để bù lại lượng sáng thu vào ít hơn.
Hiểu nhầm thường gặp
“Camera periscope zoom xa hơn nên luôn chụp đẹp hơn camera chính khi chụp xa” thực tế module periscope chịu nhiều giới hạn về khẩu độ, kích thước cảm biến thường nhỏ hơn camera chính, và tổn hao ánh sáng qua lăng kính gập khúc, nên trong điều kiện thiếu sáng, ảnh chụp qua periscope thường nhiễu và tối hơn rõ rệt so với ảnh chụp camera chính rồi crop lại ở cùng khung hình.
Xem thêm
Bài viết nằm trong chuỗi nội dung Cảm biến & độ phân giải camera: tổng hợp bài viết. Xem thêm Zoom 2x quang học thật hay chỉ là crop từ cảm biến.
Zalo
