佳能慶祝人工螢石應(yīng)用于鏡頭50周年紀(jì)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(yīng)用人工螢石并使用在消費領(lǐng)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(jì)念。除了應(yīng)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(yuǎn)鏡頭等廣泛的光學(xué)產(chǎn)品上得到使用。

人工螢石晶體

佳能首款應(yīng)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(guān)注到由氟化鈣（CaF2）結(jié)晶而成的礦物質(zhì)螢石與光學(xué)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(yīng)用于相機鏡頭中。為了實現(xiàn)普通光學(xué)玻璃無法實現(xiàn)的生動、精細(xì)的表現(xiàn)，佳能在早期就將注意力轉(zhuǎn)向?qū)ξ炇挠行Ю蒙蟻?，并?966年8月啟動了佳能F計劃。該計劃的目標(biāo)正是開發(fā)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(fā)。

       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(shù)被發(fā)明出來，這為人工螢石作為光學(xué)材料使用鋪平了道路。然而，包括螢石在內(nèi)的氟化物晶體需要在1000攝氏度以上的真空環(huán)境中才能生成，因此為了實現(xiàn)大尺寸、高純度晶體的量產(chǎn)，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(fā)人員懷揣著通過自己的雙手開發(fā)螢石并發(fā)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(chǎn)技術(shù)。在當(dāng)時，螢石還不能像普通光學(xué)玻璃那樣進(jìn)行拋光。為此，佳能開發(fā)了一種非傳統(tǒng)的加工技術(shù)，可以對精細(xì)的材料進(jìn)行拋光，加工時間達(dá)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(yīng)用人工螢石就成為佳能設(shè)計高性能鏡頭的手段之一。

       在1974年12月，為了使佳能所發(fā)展的螢石晶體量產(chǎn)技術(shù)實現(xiàn)商業(yè)化，奧普特龍股份有限公司（現(xiàn)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(shù)和溫度控制技術(shù)的同時，還開發(fā)了多種其它光學(xué)晶體材料，用于人工螢石的量產(chǎn)。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(xiàn)。

       佳能將持續(xù)專注于光學(xué)技術(shù)上，不斷改進(jìn)影像技術(shù)，提供滿足廣泛用戶期望的產(chǎn)品和技術(shù)。佳能還將不斷追求制造吸引人且可靠的產(chǎn)品，在推動貢獻(xiàn)社會的光學(xué)技術(shù)方面發(fā)揮作用。

參考：關(guān)于螢石特性

       當(dāng)光線遇到水或透明的東西時會發(fā)生折射現(xiàn)象。鏡頭便利用這一特性使通過的光線實現(xiàn)聚焦。然而，折射的程度取決于顏色:例如，波長較短的藍(lán)光比波長較長的紅光的折射角度更大。因此，從同一光源發(fā)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(dǎo)致了一種被稱為“色像差”的色彩滲暈。

遠(yuǎn)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(fā)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(jìn)行組合的方式抑制色像差，使光線行進(jìn)的方向調(diào)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(lán)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）。“螢石”則可以有效地抑制這種色像差。

       與光學(xué)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(xué)玻璃上難以實現(xiàn)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(lán)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(yuǎn)攝鏡頭中，由于其焦距很長，二次光譜會產(chǎn)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(yuǎn)攝鏡頭系列以其精致的細(xì)節(jié)呈現(xiàn)和高對比度而受到世界各地攝影師的喜愛。

參考：關(guān)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(chǎn)。（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

       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(chǎn)。