消色力

標(biāo)準(zhǔn)號(hào) StandardNo: GB/T 5211.16-1988

中文標(biāo)準(zhǔn)名稱 StandardTitle in Chinese: 白色顏料消色力的比較

英文標(biāo)準(zhǔn)名稱: Comparison of lightening power of white pigments

發(fā)布日期 IssuanceDate: 1988-9-5

實(shí)施日期 ExecuteDate: 2008-4-1

首次發(fā)布日期 FirstIssuance Date: 1988-9-5

標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài) StandardState: 廢止

復(fù)審確認(rèn)日期 ReviewAffirmance Date:

計(jì)劃編號(hào) Plan No:

代替國(guó)標(biāo)號(hào) ReplacedStandard:

被代替國(guó)標(biāo)號(hào) ReplacedStandard: GB/T 5211.16-2007

廢止時(shí)間 RevocatoryDate: 2008-04-01

采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)號(hào) AdoptedInternational Standard No: ISO 787-17:1973

采標(biāo)名稱 AdoptedInternational Standard Name:

采用程度 ApplicationDegree: EQV

采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) AdoptedInternational Standard: ISO

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)分類號(hào)(ICS): 87.060.10

中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)分類號(hào)(CCS): G53

標(biāo)準(zhǔn)類別 StandardSort: 方法

未消色差的鏡頭隨著光線波長(zhǎng)增加，焦距單調(diào)上升，色差很大。而消色差鏡頭焦距隨波長(zhǎng)先減小后增加，色差很小。消色差鏡頭的剩余色差就叫做"二級(jí)光譜"! 二級(jí)光譜引起的不同色光焦距變化不可能小于焦距的千分之二，也就是說(shuō)，鏡頭焦距越長(zhǎng)，消色差越不能滿足要求。對(duì)鏡頭質(zhì)量要求較高時(shí)，超長(zhǎng)焦消色差鏡頭的二級(jí)光譜已經(jīng)不可忽視!為了進(jìn)一步消除二級(jí)光譜對(duì)鏡頭質(zhì)量的影響，引進(jìn)了復(fù)消色差技術(shù)。

復(fù)消色差:可以想象，如果某種材料隨波長(zhǎng)變化折射率的數(shù)值可以任意控制，那么我們一定能夠設(shè)計(jì)出色差處處完全補(bǔ)償、因而完全沒(méi)有色差的鏡頭!可惜，材料的色散是不能任意控制的，而且可用的光學(xué)材料也就那么有限的若干種!我們退一步設(shè)想，如果能夠?qū)⒖梢?jiàn)光波段分為藍(lán)-綠、綠-紅兩個(gè)區(qū)間，而這兩個(gè)區(qū)間能夠分別施用消色差技術(shù)，二級(jí)光譜就能夠基本消除!但是，不幸的是，經(jīng)過(guò)計(jì)算證明:如果對(duì)綠光與紅光消色差，那么藍(lán)光色差就會(huì)變得很大;如果對(duì)藍(lán)光與綠光消色差，那么紅光色差就會(huì)變得很大!看起來(lái)似乎走進(jìn)了一個(gè)死胡同，頑固的二級(jí)光譜好像沒(méi)有辦法消除!

幸好理論計(jì)算為復(fù)消色差找到了途徑。人們發(fā)現(xiàn)，如果制造凸透鏡的低折射率材料藍(lán)光對(duì)綠光的部分相對(duì)色差恰好與制造凹透鏡的高折射率材料的部分相對(duì)色差相同，那么實(shí)現(xiàn)藍(lán)光與紅光的消色差之后，綠光的色差恰好消除!這個(gè)理論指出了實(shí)現(xiàn)復(fù)消色差的正確途徑，就是尋找一種特殊的光學(xué)材料，它的藍(lán)光對(duì)紅光的相對(duì)色散應(yīng)當(dāng)很低、而藍(lán)光對(duì)綠光的部分相對(duì)色散應(yīng)當(dāng)很高且與某種高色散材料相同!螢石就是這樣一種特殊材料，它的色散非常低(阿貝數(shù)高達(dá)95.3)，而部分相對(duì)色散與許多光學(xué)玻璃接近! 熒石(即氟化鈣，分子式CaF2)折射率比較低(ND=1.4339)，微溶于水(0.0016g/100g水)，可加工性與化學(xué)穩(wěn)定性較差，但是由于它優(yōu)異的消色差性能，使它成為一種珍貴的光學(xué)材料!自然界能用于光學(xué)材料的純凈大塊螢石非常少，因而螢石最早僅用于顯微鏡中。顯微鏡物鏡雖然焦距很短，但由于像距很大、分辨率要求很高，二級(jí)光譜仍是個(gè)頭痛問(wèn)題。自從螢石人工結(jié)晶工藝實(shí)現(xiàn)以后，高級(jí)超長(zhǎng)焦鏡頭中螢石幾乎是不可或缺的材料，螢石鏡片幾乎成為高檔鏡頭的代名詞! 由于螢石價(jià)格昂貴、加工困難，各光學(xué)公司一直不遺余力的尋找螢石的代用品。氟冕玻璃就是其中一種。各公司所謂AD玻璃、ED玻璃、UD玻璃，往往就是這一類代用品。

很明顯，由于復(fù)消色差材料價(jià)格昂貴、加工困難，成本非常高，所以只能用在高檔鏡頭上。相應(yīng)的，這些鏡頭其它方面的設(shè)計(jì)也一定與其價(jià)格匹配，都是精益求精的。但是，如果有價(jià)格相對(duì)低廉的復(fù)消色差材料，即使性能差一些，也使它們能夠用在中檔鏡頭上，改善這些鏡頭的性能。但是，至少就么目前而言，中檔鏡頭是不可能使用螢石做消色差材料的!

利用不同折射率、不同色差的玻璃組合，可以消除色差。例如，利用低折射率、低色散玻璃做凸透鏡，利用高折射率、高色散玻璃做凹透鏡，然后將兩者膠合在一起。為了使兩者膠合后仍然等效于一個(gè)凸透鏡，前者(凸透鏡)屈光度要大一些，后者(凹透鏡)屈光度要小一些。我們分析這樣的雙膠合鏡對(duì)不同波長(zhǎng)光線的作用:對(duì)于較長(zhǎng)波長(zhǎng)的光線，由于凹透鏡材料色散大、也就是折射率隨著波長(zhǎng)變化大，所以折射率比中間波長(zhǎng)較小，凸透鏡起的作用大，雙膠合鏡長(zhǎng)波端焦距偏長(zhǎng)。對(duì)于較長(zhǎng)波段的光線，由于凹透鏡色散大、也就是折射率隨著波長(zhǎng)變化大，所以折射率較大，凹透鏡起的發(fā)散作用大，雙膠合鏡短波端焦距也偏長(zhǎng)。最后的結(jié)論是:這樣的雙膠合鏡中間波長(zhǎng)焦距較短、長(zhǎng)波和短波光線焦距較長(zhǎng)。很明顯，中間波長(zhǎng)是一個(gè)谷，它的周圍焦距變化小多了!設(shè)計(jì)時(shí)合理的選擇鏡片球面曲率、雙膠合鏡的材料，可以使藍(lán)光、紅光焦距恰好相等，這就基本消除了色差。剩余色差對(duì)于廣角到中焦鏡頭來(lái)說(shuō)，已經(jīng)很小了，因此，也就滿足了鏡頭消色差的要求。