第15講 非球面鏡與ED鏡片之功效（下）

Mr.OH!主述 / ANAN 編譯

　

• 色散的成因

        當太陽光通過不同的介質時，例如：玻璃或水，不同波長的光線因為會有不同的折射率，導致藍光、綠光和紅光會聚在不同焦點上。這就如同牛頓手上的三菱鏡一般，白光進入 --> 七彩分色光線出來。

        就自然界來說，這是構成色彩的必要成分，可是就鏡頭來說，這樣的特質會形成影像上的大災難！特別是使用鏡片群組特多的『變焦望遠』鏡頭，面對這樣的難題可以說是非常的頭痛。

• 縱向與倍率色差

        隨著相機工業自 19世紀興起，鏡頭的設計越來越複雜且具備更多的功能。不可避免的鏡頭設計工程師必須跟『色差』打交道，透過不斷的實驗和測試，光學玻璃所產生的影像色彩分散現象大致被分解為『縱向色差』，也就是聚焦中心部分會出現同心圓狀的色滲現象與『倍率色差』，在聚焦影像的周圍形成異色光斑，並從中心部分開始逐漸向邊緣部分擴大，而當鏡頭的焦距越長（望遠），色差也就越明顯。

• 天然螢石是抗色差的最佳解

        早期的研究發現，天然螢石具有獨特的消除色差作用，但天然螢石結晶（見左圖：Fluorite 又稱氟石）） 太小、太貴，無法運用在鏡片的製作上。直到1968年末，日本 CANON 公司首創以人工合成技術，完成了生產大片人造螢石（『氟化鈣』 - CaF2）的目標，並于1969年推出首次採用螢石鏡片的鏡頭 Canon FL-F300 F5.6和FL-F500 F5.6，到了1973年，CANON更推出了著名的 FL300 F2.8螢石鏡頭。

　　由於早期合成螢石鏡片的成本實在太高，稍後 CANON 又發展出另一種由光學玻璃混合專利氧化物的替代品，取名為低色散鏡片『UD - Ultra Dispersion』以及更進步的『Super UD』鏡片，混合 UD 與 螢石鏡片的鏡頭，在往後的三十年裡為 Canon 打下著名的 『L』鏡傳奇。

• Nikon 第一片 ED 鏡片

         儘管 Canon 所開發的螢石鏡片名噪一時，可是早期的氟化鈣鏡片會使鏡頭的折射率產生偏差進而影響對焦，加上價格昂貴，不是一般的業餘攝影玩家所能普遍擁有。同是日本攝影龍頭的 Nikon 公司，也在 1972 年成功試產了合成 ED鏡片，命名為『Extra-low Dispersion』，不僅擁有極佳的銳利度表現，而且抗色差的性能不遜於 Canon 的 UD 系列。Nikon 也迫不及待的將這項產品應用在同年發表的 Nikkor 300mm f/2.8 ED 望遠鏡頭之中。

         由於，Nikon 的技術帶來便宜又可靠的 ED 鏡片抗色散技術，因此被大量廣泛應用於天文望遠鏡、望遠鏡頭中。加上 Nikon 採用開放的行銷策略，將 ED 鏡片售與其他無法生產抗色散鏡片的廠商，逐步打開 ED 的知名度，而其效果也廣被大眾所接受。

• 其他抗色散鏡片的設計

         1972～1985 Nikon 的鑲金邊鏡頭（使用 ED 鏡片的特殊標記），搭配 PENTAX、OLYMPUS 的大力支持，成功的向大眾行銷了使用『ED』低色散鏡片的鏡頭。這個時期的報導和測試比較認為ED與螢石鏡在性能表現上是一致地，不過 ED 的結構卻會吸收掉一些色光，特別是紅光色域，相對的螢石就沒有這樣的結果，因此螢石鏡頭可以表現的比ED更為明亮，更能表現出高反差的優異性能，也因此 Canon 的螢石鏡頭並未因 ED 的出現而消失。

        由於價位的因素，加上大眾普遍可以接受 ED 的效果，同為日本鏡頭設計大廠 TAMRON 開發出新一代的抗色散鏡片技術『LD Low Dispersion』。TAMRON 騰龍公司研究出一種特別處理的樹脂非球面表層，透過粘著的方式附在 LD玻璃鏡片上，形成LD-非球面混合鏡片，一舉解決掉抗色散與變焦變形兩大困擾。在 1995年 TAMRON 發表了這項技術的首次應用  AF 200-400mm f/5.6 LD zoom - the world's first tele-zoom covering 400mm ultra telephoto，為世界上第一支可以變焦到  400mm 的望遠鏡頭。參考網址： Story of Tamron  

　　而其他致力於抗色散鏡片技術發展的公司，還有，SIGMA開發了『SLD/ELD 超低色散鏡片』、MINOLTA的『AD 低色散鏡片』、TOKINA的『SD鏡片』以及 中片幅相機 MAMIYA 的『ULD鏡片』等。這一類廣泛使用抗色散鏡片的鏡頭，也有了一個新的標準，簡稱『 APO鏡頭』（APO 係英文Apochromatic 的簡寫，泛指通過精密的光學計算、鏡片研磨、鏡頭裝配等，生產出可以將三種色光聚焦於同一點，增加清晰度和色彩還原度之鏡頭產品）。通常，絕大多數的APO鏡頭使用了『低色散鏡片』進行修正第二級頻譜的色差（correction of secondary spectrum），但並非所有的APO鏡頭一定都使用了低色散鏡片。