結果才剛看完開頭, 就覺得這段歷史真是太有趣, 忍不住又亂記一通...
說到 APO 的歷史, 簡直就是一段玻璃的發展史嘛...
從 19 世紀初, 用兩片性質相異的鏡片組合解決了大部分的像差色差問題之後, 玻璃製造商, 光學設計師仍然繼續尋找更好的材料, 與更完美的設計, 來消除剩餘所有的差.
光學玻璃的許多專有名詞可以參考 WIKI 上的解釋, 非常清楚...
http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%85%89%E5%AD%A6%E7%8E%BB%E7%92%83
到了 19 世紀末, 1881 年, 德國著名的光學設計師 Ernst Abbe 發現了一種天然氟化鈣結晶, 這個氟化鈣結晶擁有絕佳的色差矯正能力, 也就是螢石. 不過天然的螢石都小小塊的, 難以拿來製造大一些的望遠鏡, 因此當時主要的用途是拿來做顯微鏡的鏡片.
這個 size 的限制, 一直到二次大戰後, 才由當時 MIT 的 D. Stockbarger 先生與其團隊開發出的人工螢石結晶而獲得解放. 但是當時人工長出來的螢石 (其實我不確定這邊 Roger Ceragioli 講的是人工螢石還是天然螢石?) 光學特質雖好, 耐用度卻很遜. 不但製造過程中很容易沿著結晶斷層線斷裂破碎, 甚至其成品在震動, 溫差... 等情形都會破損, 更糟的是質料軟趴趴, 甚至還會被水侵蝕, 所以根本難以量產用在望遠鏡上.
不過 1881 年的 Abbe 仍然努力尋找/研發更適用的材料. Abbe 與當時著名的化學家 Otto Schott 開始系統化的分類 crown 與 flint, 並研究發展其個別的特性.
由於之前兩片式的設計, 其所選用的 "標準" crown 與 "標準" flint 雖然特性相反, 且互補, 不過就是沒有辦法補得剛剛好, 總是有點差距, 因此殘餘的色球差依舊是一個難解的難題.
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2015-3-16:
其實 Crown 與 Flint 並沒什麼 "很嚴謹" 的數學定義... 在玻璃型錄裏, Crown 的 Abbe number (色散的倒數) 大致散佈在 50~70; Flint 則在 25~50 間; 在兩片玻璃組合裏, 一般習以為常把低色散 (dispersion ) 的叫 Crown, 高色散的叫 Flint. 比如說一隻用 FPL 53 與 ZKN7 的兩片式消色差鏡 (這組合有能力設計成 APO 等級喔), FPL 53 是小原的超低色散 Crown; 而 ZKN7 在肖特的玻璃目錄裏也算 Crown (K: Kron 是 Crwon 的代號), 但 ZKN7 的色散較 FPL 53 大, 所以在這組合裏它就是 Flint.
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慢慢的, Schott 與 Abbe 的努力開始有了進展, 他們弄出一系列所謂 "反常色散" (abnormal dispersion) 的玻璃, 它的 Crown 組成主要是磷酸 -- phosphoric acid (也因此 Schott 的玻璃型錄用 PK 或 PSK 當代號), Flint 組成主要是硼酸 -- boric acid (Schott 的玻璃型錄用 KzF 或 KzFS), 由於此 Flint 對藍光的色散力超強 (聚焦點拉得更短), 短到跟 Crown 的效果差不多, 所以又被叫 short flint, 很多資料上都看得到 short flint 這個詞, 原來是這樣來的.
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2015-03-16:
常常看見用 "long" 或 "short" 形容 crown 與 flint, 其實是看其光譜藍光範圍的 "寬窄", 或說 "長短", 而且只看 "藍光" 而已喔. 這也是一個 "相較之下" 的結果, 一般 crown 的藍光區都相對窄, 所以是 short. 但如果藍光區比較寬, 很特殊的 crown, 就被叫做 long crown; 相對的, 也就有所謂的 short flint 了.
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這些當時新式的玻璃, 讓許多光學設計師能把傳統兩片式的消色鏡組的 secondary spectrum 降低 50% 以上. 但是, 坦白說, 這些新式的玻璃依舊脆弱不耐用, 也不穩定, 而且難以製造. 幾年後, 在1894 年, 一位在前面幾篇文一直提到的 Cook & Sons 公司, 裡面有一位員工 H. Dennis Taylor 先生, 倒是調配出不錯的結果, 他很有創意的用一般的玻璃 (一些鋇成分的 flint 與 一些矽酸鹽成分的 crown) 兩片複合而成 "一個" 正片, 然後拿來搭配負片 short flint... 這, 就是三片式 (triplet) 的始祖, Cook & Sons 公司把這種新式的鏡頭叫 "Photo-Visuals", 有些成品還一直存活到現在呢.
Taylor 先生在 1892 年有為此設計申請專利喔, 當時 Abbe 與 Hastings 已經發表一些有關於用三片式鏡片進行色差優化校正的論文, Taylor 可能怕有人得到 Abbe 的啟發, 搶他之前先製造出來, 所以迫不及待在 1894 年發表了鉅細靡遺的文件說明其設計細節, 鏡片規格, 甚至連製造的工序, 圖面資料全都附上了.
Taylor 先生當然非常渴望他的設計, 能夠應用在天文台的大型望遠鏡上, 然而在 1910 年, 大型觀測用折射鏡被一件事宣告了死亡, 兇手就是 20 世紀第一支超大望遠鏡, 由 Hale 與 Ritchey 建造在 Mt. Wilson 的 60" 反射鏡. 反射鏡的優點就不多說了... 但從此之後, 昂貴難養 APO 幾乎就被打入冷宮, 連普消鏡都沒什麼人鳥, 剩下的玩家只有小貓兩三隻.
Taylor 先生雖沒做成 60" 的, 但也做了兩支大的, 一支 9" 的做給當時一位英國的好野人 Edward Crossley, 還有一支 12.5" 的做給劍橋大學, 不過結局都蠻慘, 因為鏡片完工後迅速劣化... 雖然Cook & Sons 後續還是不斷嘗試不同的玻璃, 但是好像都沒什麼明確的成果.
超大型的沒有, 小型 APO 還是有人在做, 誰呢? 最認真的就是 Carl Zeiss.
Carl Zeiss 在那個時代發展了三款 APO: 第一種: AS type (實際的設計者是: A. Sonnenfeld), 它是兩片式, "半" APO 的組合, secondary spectrum 可以降低約 50%, f/11 的設計. 第二種: B type (實際的設計者是: A. König), 三片式 f/15, 色差控制得非常好. 第三種: F type (實際的設計者是: H. Köhler 以及 R. Conradi), 三片式 f/11, 色差控制跟 AS type 差不多, 但是曲度沒那麼誇張, 所以好生產多多.
當時的 APO 又貴, 口徑又小, 實在沒三小路用... 業餘天文市場裏幾乎乏人問津... 這個故事來到 1980 年代才終於又出現了巨大的轉變.
特殊的油料與封邊膠帶 (主要是 kapton) 的發明, 讓油頭設計的三片式變得輕鬆自在. 善用這個材料與技術優勢的最大獲利者就是 AP 的 Roland Christen. Roland 幾乎創造了一個高品質業餘天文 APO 的革命性新紀元... ㄜ, 這樣說會不會太誇張了? 不管怎樣他很偉大就是了啦... 他還活著, 是現代人, 寫 mail 給他也會回, 訂他的鏡子可能要等 10 年吧. Roland 原始的設計其實跟老祖宗 Taylor 設計得差不多, 只是用油灌在縫隙中, 當然玻璃有挑過, 規格也一定改過.
同時呢, 不管是德國的 schott 或日本的 ohara, 都繼續 Otto Schott 在反常色散 crown 上的研究努力, 各自發展出所謂的 "螢石 crown", 就是我們現在叫的 "ED" 玻璃.
"ED" 玻璃簡直打開了一座金礦, 製造商用這個新科技 "螢石 crown" 來取代所謂的 short flint. "螢石 crown" 的超低色散特性更優於 short flint, 可以實現業餘市場最需要的超短焦需求, 又相對堅固耐用, 而且它是貨真價實的"玻璃", 不是什麼石英結晶, 所以耐震, 也不那麼容易被腐蝕, 生產良率更高. 因此開啟了昂貴且利潤豐厚的高階 APO 市場. ohara 的 FPL 51, 52, 53 就是大家耳熟能詳的產物. 52 好像已經停產多年了.
近年來業餘市場的需求越來越多元, 又要短小輕薄, 又要沒色差.... 想當年 Taylor 第一支三片式是 f/18, Zeiss 的 B type 也要 f/15, 1980 年代的 short flint 也有 f/12 ~ f/10, 1990 ED 興起後的主流是 f/9... 時至今日, 4~5 吋鏡差不多都是 f/6~f/8, 連 6" 鏡都差不多是 f/7~f/9了... 作者有點心得告訴大家的是, 現代太多鏡子是這些種種需求互相妥協下的成果, 而世界上沒有所謂萬能的鏡子, 如果你有一個明確的目的, 請選擇對的設計, 如果有多個目的, 就... 多買幾支吧... 哈哈, 這是我亂寫的.
受益良多,感謝分享
回覆刪除謝謝! 回頭看過一遍很多東西都忘了呢，重新複習 ^^"
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