相关知识与技术
推动相机镜头
的高性能化发展
特殊镜片的作用
相机镜头光学性能的发展是通过开发各种特殊镜片来实现的。特殊镜片在提高画质的同时,对镜头的小型轻量化也做出了很大贡献。如果没有通过先进技术开发出来的这些特殊镜片,就没有高性能的相机镜头。现代的优秀镜头汇集了基础研究所带来的各种最先进技术的精华。
 
特殊色散玻璃萤石和UD镜片
 
萤石矿石与人工结晶萤石镜片
 
  图中左方为天然萤石(氟化钙结晶)矿石,中央的圆柱体是人工制造的人工结晶萤石。虽然早在1800年左右就发现了萤石所具有的光学特性,但当时只有体积较小的天然萤石,最多只能应用于显微镜的物镜制造。佳能采用独有的工艺开始研发通过人工结晶生成萤石的技术,并于上世纪60年代末成功地实现了这一技术。世界上首款使用人工结晶镜片的镜头是FL-F 300mm f/5.6 (1969年)。
消除偏色
得到更加锐利的图像
 
    在这个领域所使用的特殊镜头一般具有被称为“消色差镜片”的特性,具有很强的消色差效果。色像差与光线通过三棱镜时所产生的彩虹般的光谱类似,是由于光波长不同导致折射率区别而产生的现象。相机镜片也会出现这种现象,会影响图像效果。萤石镜片和UD镜片就是用于对这种现象进行补偿的。与光学玻璃相比,萤石的折射率和色散率非常低,且具有特殊的部分色散特性,如果与光学玻璃组合使用,可对色像差进行比较理想的补偿。天然萤石体积较小,无法应用于相机镜头,但佳能于1968年成功开发出了大型人工结晶制造技术,使萤石面向相机镜头的应用真正成为可能。UD镜片具有与萤石镜片同样的特性,最大的特点是成本比萤石镜片要低。UD镜片的折射率、色散率虽然比萤石要稍差一些,但2片UD镜片就能达到1片萤石镜片的效果。此外,在1993年开发出了同时兼具低成本和高性能特性,具有与萤石镜片特性基本等同效果的超级UD镜片,现在已广泛应用于各种镜头。
 
特殊色散镜片的色像差补偿效果对比
 
上面的说明图示分别表示发生在光轴上的光轴色像差及其补偿后的情况。光轴色像差也被称为纵色像差,在实际拍摄时表现为色晕。使用光学玻璃组合进行补偿会受到一定的限制,而采用人工结晶萤石或UD玻璃镜片能对色像差进行良好的补偿,从而得到更清晰、锐利的图像。
 
 
EF 300mm f/2.8L IS USM的镜片结构
如图所示,EF 300mm f/2.8L IS USM使用了2片UD镜片和1片萤石镜片。在有效补偿色像差的同时,还大幅缩短了镜头的全长。与FD镜头时代的New FD 300mm f/2.8L(1981年)相比,增加了1片UD镜片,对色像差进行了更加强有效的补偿。
  第1片镜片的后面采用了2片UD镜片和1片萤石镜片。萤石是通过人工使氟化钙结晶得到的理想镜片材料。采取这样的结构,获得了基本接近理想状态的色像差补偿(消色像差)效果。