Since1969——螢石鏡片

    佳能的“白筒紅圈”L系列超長焦鏡頭憑借極其優良的表現力和銳度一直為全球的專業攝影師所稱贊。其中高畫質的關鍵就是使用了能夠徹底消除二級光譜色差的螢石鏡片與超低色散鏡片。

    對于超長焦鏡頭，使用玻璃鏡片會碰到成像質量上限的局限，殘留色差對長焦鏡頭畫面銳度可能產生極大的影響。在相機鏡頭中，光線通常要穿過不同的鏡片，產生出高或低色散的兩種波匯聚到一點上。如果通過一個鏡片分解出的紅藍光束能夠準確地匯聚在一個點上，則稱此鏡片為“無色散”鏡片。不過即使紅藍光束已經聚集在某點，但他們的中間色，即綠色，仍會投射在另一個點。這種即使在設計過程中已經經過修正，但是依然不能消除的光束就是二級光譜。這個情況的產生是因為不同的玻璃光學元件之間存在不同比率的色散，而每種光波發生色散的總比率是趨近于保持固定。因此當使用玻璃光學元件時，由于理論上的限制，二級光譜色差在焦距小于焦距的千分之二情況下不可能被消除。

    玻璃的主要成分是二氧化硅，并添加了些許鋇氧化物和鑭，在玻璃材質制造過程中，所有物質都放進一個熔爐中，在1300至1400度的高溫下熔煉融合，然后自然冷卻。而螢石，有類似水晶的原子結構，并具備玻璃光學元件難以匹及的低色差、小折射角度等非同尋常的特質。因此用螢石材料來打破傳統玻璃光學元件中存在的色差局限，并表現出完美的視覺效果是相對容易的。另外在紅光至綠光的光譜范圍內，螢石的色散特性與玻璃的色散特性幾乎一致，但是在綠光到藍光的范圍內則大大不同。正是這些螢石鏡片的應用，使得“大白”等超長焦鏡頭的畫質比起傳統長焦鏡頭的畫質有了極大的提升。

    當一塊螢石凸透鏡與一塊高色散玻璃凹透鏡按照使紅光與藍光匯集于一點的設計規則組合成一組透鏡，此時螢石包含的低邊緣色散特性能夠有效地使綠光光束也投射在紅藍光點上，這就令二級光譜減小到了一個微乎其微的程度。

    另外，前凸后凹結構鏡片的光線分布使全圖像區域清晰程度大幅提高，并且讓鏡頭物理長度小于鏡頭焦距成為可能。在用此類前后結構的透鏡組時，凸透鏡的折射率能夠達到極低的水平，同時還能保證拍攝的圖像從中心延伸至鏡頭邊緣，每一處畫質都無比銳利。

    對于普通玻璃元件來說，減短鏡頭長度后可能會導致難以修正鏡片曲率，成像質量大大降低。而對于螢石鏡片，減短長度能使螢石鏡片凹凸結構鏡頭變得更加緊湊，低折射率材料同時改善了佩茲伐和數，令鏡頭空間縮短的同時仍然保持成像的高質量。

    螢石材料優秀的光學特性早在19世紀就被發現，但天然螢石只以非常細微的形態存在于自然當中，其大小只合適于制作顯微鏡的鏡片。雖說鏡頭設計師們長久以來都渴望使用螢石來制作鏡片，但是事實是獲得大小合適的天然螢石片近乎癡人說夢。為了解決這個問題，佳能培育出人工螢石結晶并在二十世紀六十年代末最終建立起可操作的螢石量產系統。佳能第一部使用人造水晶結構螢石的鏡頭是1969年生產的FL-F 300mm f/5.6，如今，唯一在數碼單反相機可更換型鏡頭中使用螢石的只有EF系列。

    UD超低色散鏡片

    螢石鏡片在超長焦距鏡頭中的表現令人非常滿意，但是將螢石應用于其他非長焦鏡頭卻也有不足——人工生產螢石的成本非常昂貴。為此，設計師們也在尋找一種特殊而平價的玻璃元件來提供接近螢石特性的效果，這一目標終于在70年代由超低色散鏡片達到。這種鏡片的折射和色散性能不及螢石鏡片，但是遠比普通玻璃鏡片優秀。此外，UD鏡也展示出絕少的邊緣色散性能，相對來說，優良的UD鏡片在經過適當搭配組合后，其成像效果已經可達到非常接近螢石鏡片的程度（兩片UD鏡片組合相當于一片螢石鏡片元件）。