从镜片探秘佳能顶级单反镜头

萤石材料优秀的光学特性早在19世纪就被发现，但天然萤石只以非常细微的形态存在于自然当中，其大小只合适于制作显微镜的镜片。虽说镜头设计师们长久以来都渴望使用萤石来制作镜片，但是事实是获得大小合适的天然萤石片近乎痴人说梦。为了解决这个问题，佳能培育出人工萤石结晶并在二十世纪六十年代末最终建立起可操作的萤石量产系统。佳能第一部使用人造水晶结构萤石的镜头是1969年生产的FL-F 300mm f/5.6，如今，唯一在数码单反相机可更换型镜头中使用萤石的只有EF系列。

UD超低色散镜片

萤石镜片在超长焦距镜头中的表现令人非常满意，但是将萤石应用于其他非长焦镜头却也有不足——人工生产萤石的成本非常昂贵。为此，设计师们也在寻找一种特殊而平价的玻璃元件来提供接近萤石特性的效果，这一目标终于在70年代由超低色散镜片达到。这种镜片的折射和色散性能不及萤石镜片，但是远比普通玻璃镜片优秀。此外，UD镜也展示出绝少的边缘色散性能，相对来说，优良的UD镜片在经过适当搭配组合后，其成像效果已经可达到非常接近萤石镜片的程度（两片UD镜片组合相当于一片萤石镜片元件）。

比萤石更强的镜片——DO（多层衍射光学元件）

DO镜片的出现基于衍射现象研究的进展（关于衍射的概念可见本文最后的附注）。这种元件形状不对称，不过相比萤石镜片和UD镜片更加优异的消除色散性能使它吸引了很多业内人士的注意。以往，由于存在衍射眩光的问题，想要将消除色差元件组合进镜头中是颇为费劲的工作。为此佳能开发出多层衍射光学镜片，独一无二的结构令镜头可以更小、更短、色差更细微。第一台使用DO镜片的镜头是佳能EF 400mm f/4 DO IS USM，其紧密、轻巧的镜身和极其优异的成像质量让DO镜片名声大噪。

DO变焦镜头的体积大幅减小

单片DO镜

由于振幅型衍射光栅结构不适合用于照相机的光学系统，因此只能应用另一种外形酷似“斧头刃”的相位型衍射光栅。这种光栅并不挡住光线，而是依靠像“菲涅尔透镜”那样的多个同心圆环结构制造出衍射波。改变光栅间距得到的图像在成像特点上与非球面镜成像特点如出一辙，因此单层衍射元件就可以用来解决例如球面镜像差等一系列问题。