佳能慶祝人工螢石應用于鏡頭50周年紀念

日期:2019-11-07

       2019年11月7日,佳能股份有限公司及佳能奧普特龍股份有限公司今日宣布,佳能1首款應用人工螢石并使用在消費領域的可換鏡相機鏡頭FL-F300mm f/5.6(1969年5月上市)迎來誕生50周年紀念。除了應用于可換鏡相機鏡頭以外,人工螢石還在包括廣播電視鏡頭、天文望遠鏡頭等廣泛的光學產品上得到使用。


人工螢石晶體

佳能首款應用人工螢石的可換鏡相機鏡頭
FL-F300mm f/5.6(1969年5月上市)


       人們很早就關注到由氟化鈣(CaF2)結晶而成的礦物質螢石與光學玻璃組合在一起時,能夠以接近理想的方式校正色像差。然而天然生成的螢石晶體體積很小,以至于無法應用于相機鏡頭中。為了實現普通光學玻璃無法實現的生動、精細的表現,佳能在早期就將注意力轉向對螢石的有效利用上來,并于1966年8月啟動了佳能F計劃。該計劃的目標正是開發一支使用螢石的高性能鏡頭,并使公司致力于高性能鏡頭的研發。


       大約在1950年前后,使用天然螢石晶體作為原材料制作人工螢石的技術被發明出來,這為人工螢石作為光學材料使用鋪平了道路。然而,包括螢石在內的氟化物晶體需要在1000攝氏度以上的真空環境中才能生成,因此為了實現大尺寸、高純度晶體的量產,在安裝、制造工藝等方面還存在許多問題需要解決。


       佳能的研發人員懷揣著通過自己的雙手開發螢石并發展高性能鏡頭這一強烈愿望,在1967年3月成功地在電爐中制造出第一塊人工螢石晶體,并于1968年2月確立了人工螢石晶體的生產技術。在當時,螢石還不能像普通光學玻璃那樣進行拋光。為此,佳能開發了一種非傳統的加工技術,可以對精細的材料進行拋光,加工時間達到原來的四倍。1969年5月,佳能旗下第一款使用人工螢石的可換鏡相機鏡頭FL-F300mm f/5.6上市了。從那時起,應用人工螢石就成為佳能設計高性能鏡頭的手段之一。


       在1974年12月,為了使佳能所發展的螢石晶體量產技術實現商業化,奧普特龍股份有限公司(現在的佳能奧普特龍股份有限公司)成立。佳能奧普特龍股份有限公司在完善其高溫真空技術和溫度控制技術的同時,還開發了多種其它光學晶體材料,用于人工螢石的量產。2006年7月,佳能奧普特龍股份有限公司為史密松天體物理天文臺(Smithsonian Astrophysical Observatory)提供了12枚鏡片,其中包括一枚直徑近40厘米的人工螢石鏡片,用于觀測100億光年以外的信號,為解開銀河系之謎做出了貢獻。


       佳能將持續專注于光學技術上,不斷改進影像技術,提供滿足廣泛用戶期望的產品和技術。佳能還將不斷追求制造吸引人且可靠的產品,在推動貢獻社會的光學技術方面發揮作用。


參考:關于螢石特性

       當光線遇到水或透明的東西時會發生折射現象。鏡頭便利用這一特性使通過的光線實現聚焦。然而,折射的程度取決于顏色:例如,波長較短的藍光比波長較長的紅光的折射角度更大。因此,從同一光源發射出的光在鏡頭中被分離成不同的顏色,它們的焦點位置也有所不同。這便導致了一種被稱為“色像差”的色彩滲暈。

遠攝鏡頭下圖像的色像差(色像差位于樹枝輪廓邊緣)


       由于色像差會分別發生在凸透鏡和凹透鏡的相反方向,因此,可以通過將分散小的凸透鏡與分散大的凹透鏡進行組合的方式抑制色像差,使光線行進的方向調整到一致,從而抵消色像差,使焦點匹配。然而,即使通過組合鏡片來校正色像差,處于紅光和藍光波長之間的綠光的焦點,仍然會在焦點附近偏移。這種輕微的殘余色像差稱為二次色像差或二次光譜(次級光譜)?!壩┦痹蚩梢雜行У匾種普庵稚癲?。


       與光學玻璃相比,螢石鏡片具有“非常低的折射率”、“低分散且異常部分分散特性”、“對紅外線和紫外線出色的透過性”等特點。利用這一在普通光學玻璃上難以實現的特點,制造出了螢石凸透鏡,通過消除色像差使得二次光譜變得非常小,幾乎所有的紅色、綠色和藍色光的焦點得到重合,光線因此聚焦在一點上,從而使色像差幾乎完全消除。


使用螢石抑制色像差


       在超遠攝鏡頭中,由于其焦距很長,二次光譜會產生很大影響,螢石因而是非常有效的。為此,佳能在其新的鏡頭如“EF 400mm f/2.8L IS III USM”、“EF 600mm f/4L IS III USM”(均于2018年12月上市)上采用了螢石。使用螢石的超遠攝鏡頭系列以其精致的細節呈現和高對比度而受到世界各地攝影師的喜愛。


參考:關于采用螢石的EF鏡頭

       佳能至今共推出28款采用螢石鏡片的EF鏡頭,其中11款鏡頭仍在生產。(截至2019年11月7日)


EF 400mm f/2.8L IS III USM

EF 600mm f/4L IS III USM


采用螢石鏡片的EF鏡頭


產品 發布時間 螢石鏡片數量
EF 100-300mm f/5.6L 1987年6月2 1
EF 300mm f/2.8L USM 1987年11月2 1
EF 50-200mm f/3.5-4.5L 1988年6月2 1
EF 600mm f/4L USM 1988年11月2 1
EF 500mm f/4.5L USM 1992年3月2 1
EF 1200mm f/5.6L USM 1993年7月2 2
EF 400mm f/2.8L II USM 1996年3月2 1
EF 100-400mm f/4.5-5.6L IS USM 1998年11月2 1
EF 300mm f/2.8L IS USM 1999年7月2 1
EF 500mm f/4L IS USM 1999年7月2 1
EF 400mm f/2.8L IS USM 1999年9月2 1
EF 600mm f/4L IS USM 1999年9月2 1
EF 70-200mm f/4L USM 1999年9月 1
EF 400mm f/4 DO IS USM 2001年12月2 1
EF 70-200mm f/4L IS USM 2006年11月2 1
EF 200mm f/2L IS USM 2008年4月 1
EF 800mm f/5.6L IS USM 2008年5月 2
EF 70-200mm f/2.8L IS II USM 2010年3月2 1
EF 300mm f/2.8L IS II USM 2011年3月 2
EF 400mm f/2.8L IS II USM 2011年8月2 2
EF 500mm f/4L IS II USM 2012年5月 2
EF 600mm f/4L IS II USM 2012年5月2 2
EF 200-400mm f/4L IS USM EXT1.4X 2013年5月 1
EF 100-400mm f/4.5-5.6L IS II USM 2014年12月 1
EF 70-200mm f/4L IS II USM 2018年6月 1
EF 70-200mm f/2.8L IS III USM 2018年9月 1
EF 400mm f/2.8L IS III USM 2018年12月 2
EF 600mm f/4L IS III USM 2018年12月 2


       1.為方便讀者理解,本文中佳能可指代:佳能(中國)有限公司,佳能股份有限公司,佳能品牌等。

       2.已停產。
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