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    佳能庆祝人工萤石应用于镜头50周年纪念

    日期:2019-11-07

           2019年11月7日,佳能股份有限公司及佳能奥普特龙股份有限公司今日宣布,佳能1首款应用人工萤石并使用在消费领域的可换镜相机镜头FL-F300mm f/5.6(1969年5月上市)迎来诞生50周年纪念。除了应用于可换镜相机镜头以外,人工萤石还在包括广播电视镜头、天文望远镜头等广泛的光学产品上得到使用。


    人工萤石晶体

    佳能首款应用人工萤石的可换镜相机镜头
    FL-F300mm f/5.6(1969年5月上市)


           人们很早就关注到由氟化钙(CaF2)结晶而成的矿物质萤石与光学玻璃组合在一起时,能够以接近理想的方式校正色像差。然而天然生成的萤石晶体体积很小,以至于无法应用于相机镜头中。为了实现普通光学玻璃无法实现的生动、精细的表现,佳能在早期就将注意力转向对萤石的有效利用上来,并于1966年8月启动了佳能F计划。该计划的目标正是开发一支使用萤石的高性能镜头,并使公司致力于高性能镜头的研发。


           大约在1950年前后,使用天然萤石晶体作为原材料制作人工萤石的技术被发明出来,这为人工萤石作为光学材料使用铺平了道路。然而,包括萤石在内的氟化物晶体需要在1000摄氏度以上的真空环境中才能生成,因此为了实现大尺寸、高纯度晶体的量产,在安装、制造工艺等方面还存在许多问题需要解决。


           佳能的研发人员怀揣着通过自己的双手开发萤石并发展高性能镜头这一强烈愿望,在1967年3月成功地在电炉中制造出第一块人工萤石晶体,并于1968年2月确立了人工萤石晶体的生产技术。在当时,萤石还不能像普通光学玻璃那样进行抛光。为此,佳能开发了一种非传统的加工技术,可以对精细的材料进行抛光,加工时间达到原来的四倍。1969年5月,佳能旗下第一款使用人工萤石的可换镜相机镜头FL-F300mm f/5.6上市了。从那时起,应用人工萤石就成为佳能设计高性能镜头的手段之一。


           在1974年12月,为了使佳能所发展的萤石晶体量产技术实现商业化,奥普特龙股份有限公司(现在的佳能奥普特龙股份有限公司)成立。佳能奥普特龙股份有限公司在完善其高温真空技术和温度控制技术的同时,还开发了多种其它光学晶体材料,用于人工萤石的量产。2006年7月,佳能奥普特龙股份有限公司为史密松天体物理天文台(Smithsonian Astrophysical Observatory)提供了12枚镜片,其中包括一枚直径近40厘米的人工萤石镜片,用于观测100亿光年以外的信号,为解开银河系之谜做出了贡献。


           佳能将持续专注于光学技术上,不断改进影像技术,提供满足广泛用户期望的产品和技术。佳能还将不断追求制造吸引人且可靠的产品,在推动贡献社会的光学技术方面发挥作用。


    参考:关于萤石特性

           当光线遇到水或透明的东西时会发生折射现象。镜头便利用这一特性使通过的光线实现聚焦。然而,折射的程度取决于颜色:例如,波长较短的蓝光比波长较长的红光的折射角度更大。因此,从同一光源发射出的光在镜头中被分离成不同的颜色,它们的焦点位置也有所不同。这便导致了一种被称为“色像差”的色彩渗晕。

    远摄镜头下图像的色像差(色像差位于树枝轮廓边缘)


           由于色像差会分别发生在凸透镜和凹透镜的相反方向,因此,可以通过将分散小的凸透镜与分散大的凹透镜进行组合的方式抑制色像差,使光线行进的方向调整到一致,从而抵消色像差,使焦点匹配。然而,即使通过组合镜片来校正色像差,处于红光和蓝光波长之间的绿光的焦点,仍然会在焦点附近偏移。这种轻微的残余色像差称为二次色像差或二次光谱(次级光谱)?!坝┦痹蚩梢杂行У匾种普庵稚癫?。


           与光学玻璃相比,萤石镜片具有“非常低的折射率”、“低分散且异常部分分散特性”、“对红外线和紫外线出色的透过性”等特点。利用这一在普通光学玻璃上难以实现的特点,制造出了萤石凸透镜,通过消除色像差使得二次光谱变得非常小,几乎所有的红色、绿色和蓝色光的焦点得到重合,光线因此聚焦在一点上,从而使色像差几乎完全消除。


    使用萤石抑制色像差


           在超远摄镜头中,由于其焦距很长,二次光谱会产生很大影响,萤石因而是非常有效的。为此,佳能在其新的镜头如“EF 400mm f/2.8L IS III USM”、“EF 600mm f/4L IS III USM”(均于2018年12月上市)上采用了萤石。使用萤石的超远摄镜头系列以其精致的细节呈现和高对比度而受到世界各地摄影师的喜爱。


    参考:关于采用萤石的EF镜头

           佳能至今共推出28款采用萤石镜片的EF镜头,其中11款镜头仍在生产。(截至2019年11月7日)


    EF 400mm f/2.8L IS III USM

    EF 600mm f/4L IS III USM


    采用萤石镜片的EF镜头


    产品 发布时间 萤石镜片数量
    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.为方便读者理解,本文中佳能可指代:佳能(中国)有限公司,佳能股份有限公司,佳能品牌等。

           2.已停产。
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