超望遠レンズでは、APOレンズはハイエンドレンズとほぼ同義です。 APOは、English apochromaticの略語であり、 "compound achromatic"を意味する。 最終的な分析では、いわゆる蛍石レンズ、広告ガラス、udガラス、Ed Glassが、特殊光学材料に使用されるAPO技術を達成することです。 色消しレンズは、複数色(2種類以上)の色収差を無くすことができるレンズである。 色消しレンズ(クロマチック)は、2つの色の間の色差をなくすためにのみ使用できます。
分散:光学材料の屈折率は、材料自体の物理的特性に関連するだけでなく、光の波長にも関係する。 同じ光学材料であれば、波長が短いほど屈折率が高くなります。 具体的には、同じ種類の光学ガラス、赤色屈折率よりも緑色光、および緑色屈折率よりも青色光が高い。 異なる光学材料は異なる分散を有する傾向がある。 波長が変化するにつれて材料が大きな屈折率変化を有する場合、材料は「高分散」であると言える。 逆に、「低分散」と呼ばれます。 一般に、材料の屈折率は、NE(緑色e-光に対する材料の屈折率)で表され、材料の相対分散は、Abbe ve =(ne-1)/(NF -NC)。 アッベ数が高いほど分散が小さくなります。 式中、2番目の文字は、フラウンホーファーの対応するスペクトル線の波長を示す下付き文字です。 Fは赤色光、Eは緑色、Cは青色である。 フラウンホーファー線およびフェルミ線のそれぞれは、固定波長を有し、したがって、光学設計において標準波長になる。
色収差:幾何光学原理から、レンズはモノリシック凸レンズに相当します。 凸レンズの焦点距離は、ミラーの両側の曲率およびガラスの屈折率に関係する。 レンズ形状が固定されている場合、それはレンズ材料の屈折率にのみ関係している! 光学材料は着色されているので、赤色光用の同じレンズは、1点の焦点距離がわずかに長くなります。 ブルーレイの場合、焦点距離はわずかに短くなります。 これを「色収差」といいます。
レンズの色収差には、特にいくつかの欠点があります。
1.異なる焦点距離のために、ポイントは完全な画像ポイントに十分に集中することができないので、画像はぼやけます。
同様に、光の焦点距離の異なる色合いのために、倍率が異なるので、光およびシェード接合部のスクリーン部分のエッジは、虹のエッジを有することになる。
無色:異なる屈折率、ガラスの組み合わせの異なる色の使用は、色の違いを排除することができます。 例えば、低屈折率の低分散ガラスを凸レンズとして使用し、高屈折率の高分散ガラスを使用して凹面を作成し、両者を接着する。 2つの接合が依然として凸レンズに相当するようにするためには、前者(凸レンズ)の視度は大きく、後者(凹面)の視度は小さい。 我々は、異なる波長の光に対するこの二重結合ミラーの効果を分析する:より長い波長の光については、凹状材料の大きな分散、すなわち屈折率が波長によって変化するため、屈折率は中間波長、凸レンズが大きな役割を果たし、ダブル波長の長波長端短波長の光では、凹面ばらつきが大きい、すなわち波長が変化する屈折率が大きいため、屈折率はより大きい、凹面が大きな発散を果たし、デュアルボンディングミラーの短波長端焦点距離も長すぎる。 * 2結合ミラーの焦点距離が短く、長波長と短波長の長さが長い。 明らかに、中間波長は谷であり、その周りの焦点ははるかに小さい! レンズの曲率の合理的な選択、ミラー材料の二重結合の設計、あなたは青色の光を作ることができます、赤の焦点距離はまったく等しいです、これは基本的に色収差を排除します。 したがって、すでに非常に小さいエナジャイザレンズに対する広角に対する残留色収差も、レンズの色消し要件を満たす。
第2クラスのスペクトル:無色のレンズは光の波長と共に増加し、焦点距離は単調に増加し、色収差は非常に大きい。 色消しレンズの焦点距離は、波長と共に減少し、次に増加し、色収差は非常に小さい。 色消しレンズの残存色収差を「クラス2スペクトル」といいます! 2次スペクトルに起因する異なる色合いの焦点距離の変化は、焦点距離の1000分の2以上であり、すなわち、レンズの焦点距離が長いほど、要求を満たすことができない。 レンズの質が高いと、望遠レンズの2つのレベルのスペクトラムは無視できません! 2レベルスペクトルがレンズ品質に及ぼす影響をさらに排除するために、複素無色色収差の技術が導入された。
複素無彩色:屈折率の波長変化がある材料を任意に制御できれば、レンズの色収差が完全になく完全に補償されたどこでも優れた差を設計できると想像することができます。 残念なことに、材料の分散は任意に制御することができず、利用可能な光学材料は非常に限られた種である! 目に見えるバンドを青緑、緑 - 赤の2つの区間に分けることができ、無色の技術を適用することができれば、2段階のスペクトルは基本的に排除することができます。 しかし、残念なことに、計算は、緑色の光と赤色の色が無色ならば、青色が非常に大きくなり、青色と緑色の色が無色であれば、赤色は非常に大きくなることが証明されました! 死んだ終わりに歩いているようだが、頑固な2レベルのスペクトルは消滅する方法がないようだ!
幸いにも、理論的な計算は色収差を排除する方法です。 凸レンズの低屈折率材料を製造する場合、緑色光の相対色収差と凹型高屈折率材料の厳密な色収差とが同じである場合、緑色光の色差が除去されることが分かっている青色と赤色の色収差の後である。 この理論は、色収差を実現するための正しい方法、すなわち特殊な光学材料を見つけること、赤色光の相対分散は非常に低くすべきであり、相対分散の緑色部分に対するBlu-rayは非常に高くなければならないことを指摘している。ある種の高分散材料と同じ! 蛍石は、その分散が非常に低く(アッベ数は95.3まで)、いくつかの相対的分散は多くの光学ガラスに近い特殊な材料です!
蛍光(すなわち、フッ化カルシウム、分子CaF2)の屈折率は比較的低く(nd = 1.4339)、水にわずかに溶解する(0.0016g / 100gの水)、機械加工性および化学的安定性は劣るが、その無彩色性能が優れているため、貴重な光学材料! 純粋なバルク蛍石の光学材料には自然がほとんど使用できないので、蛍石*は顕微鏡でのみ使用されます。 顕微鏡レンズの焦点距離は非常に短いが、2レベルのスペクトルは依然として大きな画像間隔と高い解像度要件のために頭痛である。 蛍石の人工結晶化プロセスの生産以来、蛍石の高度な超望遠レンズはほとんど不可欠な材料です、蛍石レンズはほぼハイエンドレンズの代名詞となりました! 蛍石の高価格、処理の困難さのために、光学会社は蛍石の代替品を見つける努力は惜しまない。 フッ素のコロナガラスもその一つです。 同社は、いわゆる広告ガラス、エド・グラス、UDガラスは、しばしばそのような代替です。
明らかに、複雑な無彩色材料の高いコスト、加工困難、非常に高価なので、ハイエンドレンズでのみ使用することができます。 対応して、これらのレンズの設計の他の側面も価格に一致しなければならず、改善している。 しかし、化合物の無彩色材料の価格が比較的低い場合、たとえ性能が悪い場合でも、ミッドレンジレンズでの使用を可能にし、これらのレンズの性能を改善する。 しかし、少なくとも今のところ、ミッドレンジレンズは無彩色材料を行うために蛍石を使用することができません!
低分散ガラス:低分散ガラスによる色収差は非常に小さいので、無彩色後の残留色収差も比較的小さく、レンズ品質の向上に非常に有益です。 同時に、近年、高屈折率の低分散ガラス(主にランタン希土類ガラス)を採用することで、レンズ品質がさらに向上しています。 高屈折率ガラスは、レンズの同じ屈折率をより小さくするので、様々な収差、特に球面収差が減少してレンズ体積が減少し、構造が単純化され、品質が改善される。 しかし結局のところ、それは複雑な無彩色を達成することができない
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