九九式望远镜有夜视吗 望远镜为什么要用(1)

图片镜头并非玻璃制造

什么是萤石/氟石(Flourite)?

我们都知道氟(注意:Flouride)有助于牙齿健康,但是望远镜上为什么喜欢用它?氟化钙晶体(又名萤石/氟石)是一种天然矿物晶体,化学公式为CaF2。作为光学用途,晶体必须是在可控条件下成型,天然萤石晶体有太多缺点,而且容易掺杂杂质并有瑕疵。所以说萤石不是玻璃,玻璃也没有一般晶体结构。

从光学角度讲,萤石的好处是低色散特性,比任何玻璃都低。色散是光学材料的一种属性,指的是不同波长的光有不同折射率,在射出光学材料后分散,最终形成光谱。因此,如果用一片凸面镜配合一片凹面镜形成两片式镜头,萤石可以让这个两片式做到光谱很低,比如好的APO镜头就可以做到极低的色差。

为什么所有镜头都不用萤石呢?答案很简单,贵,用不起;同时萤石也很软和脆,很难加工处理,加上近些年来,一些玻璃的发展已经接近萤石的性能。这类玻璃含氟的比例相当高,取代了氧化物的位置,通常称之为ED或者是SD玻璃。比如常听到的FPL53和最新的FPL55,都是来自日本小原公司。这类玻璃光学性能接近萤石,但还未看齐或者超越。

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蔡司FL 8x56

很多时候,有些品牌厂家都宣传使用了萤石,或者缩写个FL,其实都是用了高氟化玻璃而不是萤石(晶体)。特例厂家只有高桥两片(或者老版三片式),Borg两片式,威信FL系列和TEC最新的APO。

日本高桥是使用萤石制造望远镜的先驱,但是他们暂停了一段时间,因为匹配镜片含有金属元素镧较多(镧系玻璃也不便宜)。近些年他们又恢复了,只是在一些两片式的小口径上,因为有可以匹配的玻璃了。

TEC在一些大口径镜头上使用了萤石,我认为原因是ED玻璃没有更大的尺寸,为了把一些型号推向极限,像110FL的焦比只有F/5.6。

注意:这里给大家简单总结下,萤石是晶体(不管天然还是人工),不是玻璃。ED是玻璃,只是含氟量比较高,两者很容易区分。

萤石更好?

就像你现在看到的,主流厂商都使用ED(像FPL53)一样,这说明顶级ED与萤石的差距很小。但是在特定口径焦比下,萤石的色差表现还是好于ED。在小口径或者是慢焦比(三片式)上两者区别不大,因为用ED可以做到近乎完美(色差)。APO像高桥TSA系列,LZOS镜头或者AP型号都可以做到这点。

但是,如果口径更大,焦比更快的三片式和两片式,萤石相对ED有优势。此外,萤石散射也比玻璃小,这方面可以拿高桥FS两片式和其他折射镜比较。

那么如何区分镜头是用了萤石还是用了高氟的玻璃呢?萤石低发散的特性决定了如果用激光打进去你是看不到的,如果是玻璃可以,下面会举例。

萤石两片还是ED两片?

现在无数的两片式ED(通常是FPL53)APO在卖,有TV的,信达的,威信的,大肠的等等。你可能会想,所有技术参数和细节都对比过,萤石和ED可能没太大区别,但是你有可能错了。

看一下(下面)的图片,你可能会明白萤石两片色差水准比同级ED两片好不少。这意味着萤石看金星/木星/月亮或者其他星星更亮、更锐,而ED两片式会受到色差影响。ED两片式的照片也会让星星发蓝或者星点肥大带着紫圈。不管这点区别影响不影响到你,区别确实存在。

色差在富柯检测法(Foucault test)下很容易看出区别,下面是三款APO的图片,第一张是三片式超级APO,第二张是两片萤石,第三张是ED两片。

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三片式超级APO

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萤石两片

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ED两片

高桥FS还是FC系列?

高桥在过去的几十年研发出两款(两片)萤石系列,老款FC系列(后来又从启生产)和后来的FS系列。FC系列使用了不同的镜头设计-斯坦海尔两片式:萤石凸面镜放在后面。通常像FS系列,萤石凸面镜放在前面。

为什么会使用这种设计?我认为最早在80年代,萤石还不能镀膜,而且萤石还很脆弱,吸水,所以把萤石放在后面更保险,避免环境或者人为带来的伤害。后来,随着技术进步,高桥使用了更传统的弗劳恩霍夫式(萤石在前),推出FS系列。复产的FC依旧使用斯坦海尔设计,出了100毫米和76毫米口径。

那么到底FC好还是FS好?据说斯坦海尔的FC更好,我表示怀疑,以下是原因:

  1. 斯坦海尔的镜片弧度更大,也许更难加工,而且用的很少。
  2. 传统的两片式萤石都是放在前面,因为萤石面先接触光,而且萤石的透光率比任何玻璃都高。
  3. 高桥的FOA60可能是他们出品的最好的一款两片式萤石,这款就是萤石在前。

而且高桥手册里以前就提过,最好的两片式是萤石在前,只是当初技术达不到,所以放在了后面。

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BORG萤石两片,萤石在前,只能看到激光进和出

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高桥FC76(新版),斯坦海尔设计,萤石在后

萤石脆弱?

理论上,萤石是脆弱的矿物晶体,在温度压力下容易裂,同时遇到水会分解,其实并不是理想的镜头选择。这也是为什么有人借口批评FS系列。

但是实际上有人用了FS102/FS128/FS78几款20年都没问题,前面说的各种问题都没出现。实际上高氟玻璃一样软和脆弱,所以萤石平时细心护理就没事。

总结

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高桥萤石镜

实际上,光学材料用在望远镜上(或者双筒镜和相机镜头)只是影响光学性能的其中一个因素。设计、画图、镜头组装都是因素。

如果你想在市场上挑选一款两片式APO,特别是想摄影也想高倍,同时也明白萤石在焦比和色差上的优势。实际上,萤石两片比绝大多数镜子都好,除了少数几款三片式,而且它还可以更轻更便携,冷却也更快。

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