LZ的问题可真大, 可以写一本书了。 不过在回答之前, 先帖一个链接:
http://alice.as.arizona.edu/~rogerc/
这本书很长, 我自己都没有读完, 不过感兴趣的部分还是拜读过。
我结合自己所学,所用简单说回答一下lz的问题, 欢迎大家指正。
市面上流行的折射镜子就色差表现就achromatic (以下简称achro)和apochromatic(apo)两种, 也就是我们常说的“普消”和复消色差。
achro基本上都是2片结构, 三片的很少见, 有也是中古镜子了。 2片的achro基本都是fraunhofer机构, 一片crown玻璃加一片flint玻璃。 色差表现用焦点位移(focal shift)来衡量, 蓝色相对于绿色大约是焦距的1/1850。 这个值基本是常数, 只要是用crown和flint构成的两片结构, 基本如此。
目视色差和镜子的口径,焦比有直接关系, 我们平时看到的紫色光晕是因为紫色光没有聚焦造成的, 如果focal shift小, 相依造成的光晕就小, 当光晕小到和绿光的air disk (衍射斑)直径可比的时候, 就认为色差不可见了。
同等口径下, 焦比越小, 绿光的衍射斑就越小, 此时蓝色, 紫色光的散焦斑就显得很大, 所以我们常说,短焦比的镜子色差没有长焦比的好, 其实就focal shift而言, 是一样的, 只是看起来不同。 当焦比很大(镜子“很慢”)时, 绿色光斑和散焦的蓝色重合, 其实就达到apo的标准了。 举例子说, 4“ f33左右的fraunhofer镜子, 其色差基本就符合现代APO的定义了。
不同口径下, 口径大的需要更长的焦比才能达到小口径短焦比镜子的色差表现, 比如, 在色差方面, 4”f8和5“f10相当。
APO的原始定义是RGB三色光完全对焦, 或者说蓝色, 红色的光斑和绿色的衍射斑直径相当, 这样看起来就是一个白色的光斑。 从经验来看, 大约只要480nm到650nm的光完全对焦, 就是apo了。 现代CCD camera的兴起, 大大扩展了”APO“的概念。 比如AP的的新镜子AP140, 从405nm到708nm的focal shift只有1/20000, 难怪有人想冠以'super apo'之名了。
如前所述, 长焦比的achro其实就是apo, 但是实际使用起来, 4“f33的镜子委实可怕。 如果把Fraunhofer结构中的flint玻璃用一片ED(extra-dispersion)玻璃代替。 选择合适的crown玻璃, 两者配合起来就可以达到接近APO, 或者APO的表现了。近来市面上流行的ED玻璃有Oharo FPL-51, 52, 53, Schott FK51,还有LZOS/LOMO的OK4。 这些玻璃配合一定的crown都能达到APO效果, 只是难度不同, 比如, FPL-51和53其实都可以作为APO的ED, 但是用53来做, 焦比可以短一些。 商家喜欢说“FLP53”比51好, 很大程度上是商业炒作, 后者其实也可以作用很好的ED玻璃, 不过就是焦比长一些。 值得一提的是LZOS的OK4, 和FLP53性能相当, 都可以作为顶级APO的候选。
还有就是F2Ca晶体, 就是所谓“萤石”。 由于其partial dispersion最高, 所以同能焦比和口径下, 有萤石的两片折射色差表现最好。 同时由于萤石晶体对可见光的吸收最低, 对提高镜子的透光率, 减少吸收和散射有一点帮助(很小)。 萤石最大的问题是化学稳定性差, 很脆, 镀膜困难。 不过自从Takahashi的FC系列投入以来, 爱好者对萤石镜子的热爱就没有减少过。
用ED代替flint, focal shift在同等条件下可以降低3到5倍, 有时候由于还有一些蓝色,红色光没有完全聚焦, 但是和一般flint crown的achro比又好不少, 就有“semi-apo”的出现, 其实要我说啊, 就只有achro和apo之分, 所有非apo就是achro。 当然focal shift减小对色差的影响还是很明显的, 有总比没有好啊!
一般三片的APO中间单元是一片ED玻璃或者萤石镜片, 简单说, 三片结构可以看成两组两片“背靠背”, 所以色差和长焦比的ED两片相当, 不过由于三片结构对6个可以作多种非球面处理, 其最终效果会更好。 当然代价也是很显然, 三片apo很难做好, 尤其是镜片之间的对准非常的关键。
左后补充几点:
1 ”apo“和”achro“是对色差的描述, 和用不用ED或者FD没有直接的关系, 用了ED不能说就是apo, 不用ED也不能说就不是apo。
2 除了色差, 折射镜子还有很多光学误差, 不能一味追求色差控制儿忽略了其他。
3 好的APO真的很难做, 所以贵是有道理的。
今天写到这里, 以后慢慢补充。