鏡頭雜談【4】光學玻璃篇

最早的鏡頭玻璃取材於當時做窗戶的玻璃，由於它的形狀有些類似皇冠，因此也被稱為crown glass。由於工藝的落後，那是的鏡頭玻璃沒有任何兩個的配方是相同的。這就好比同樣是一盤魚香肉絲，不同廚子炒出來，味道都不一樣。

後來，為了製作消色差鏡頭（achromatic lenses），人們需要一種色散更高，折射率也更高的玻璃。於是原本用來做餐具的flint glass便被選出來做鏡頭了。相對於crown glass而言，flint glass裡面摻雜了鉛的氧化物，這使得玻璃的折射率和色散大大提高。

由於條件所限，以上的crown glass和flint glass就是當時鏡頭製作者們所能接觸到的僅有的鏡頭玻璃了。但僅僅就是利用這兩種玻璃，人們就已經可以製作出消除色差的鏡頭了！

早期的鏡頭玻璃質地非常不均勻，裡面常含有氣泡。1774年，一個叫Pierre-louis guinand的瑞士人發現透過攪拌玻璃溶液可以製作出質地更均勻的玻璃。但他卻選擇保守這個秘密很多年，也並沒有因此而發財。

世界上早期最成功的光學玻璃公司是由Ernst Abbe和Otto Schott在德國Jena建立的Schott Glass works，也就是今天的SCHOTT AG公司。在短短的六年時間裡，他們就研製出了44種光學玻璃。這其中最有名的就是摻雜鋇的高折射率玻璃。人們喜歡高折射率的玻璃，因為折射率越高，匯聚光的能力越強。這種玻璃迅速的霸佔了光學玻璃市場長達幾十年，直到稀土元素玻璃的發明。

1930年，美國柯達公司研發出了一種折射率比參鋇玻璃還要高的玻璃。這次玻璃裡面摻雜的是稀土元素鑭、釷。一般的高折射率的玻璃，它的色散也十分高。而含有稀土元素的光學玻璃不但有著很高的折射率，同時也維持著一個較低的色散。含有鑭的光學玻璃幾乎被應用到了當今所有的相機鏡頭當中。

值得一提的是早期的稀土玻璃式有放射性的。上個世紀四十年代到七十年代，含釷的玻璃被廣泛用於鏡頭製造。如果你有一個老柯達鏡頭，那它很有可能是放射性呢。不過你也不必過分擔心，只要你離它一米以外，它的輻射劑量幾乎可以忽略不計。這種玻璃的另外一個缺點就是時間久了會變黃。這是由於裡面放射性元素衰變造成的。這種問題的解決方案也十分簡單，在陽光下照一照就好啦。

如果你是佳能使用者，那你一定聽說過佳能紅圈鏡頭了裡面的螢石吧。它的最大特點就是色散極少，特別適合用於製造長焦鏡頭。天然的螢石非常有限，佳能研發出的是人工螢石。當佳能在研發螢石的同時，尼康也沒閒著。尼康開發出了類似的低色散光學玻璃，並且很低調的稱之為ED glass。當然，其他的鏡頭廠商比如富士，適馬也都有自家的低色散玻璃。含有這種玻璃的鏡頭也常常拿其作為賣點。如果你要問我這些光學玻璃的成分是什麼？這個我還真沒有找到。估計這些玻璃的成分是各家的頂級商業機密吧。

相比如今的鏡頭少則七八個，多則十幾個鏡片的設計而言，老鏡頭裡面用到的鏡片非常少。大名鼎鼎的Cooke triplet僅僅用了三個鏡片。那為什麼早期的鏡頭裡面鏡片數量都非常少呢？難道僅僅是為了降低成本嗎？當然不是。相機鏡頭離不開玻璃。但是過多的玻璃對於鏡頭成像是有壞處的。這裡最主要的原因就是光損失。

對於折射率為1。5的玻璃而言，光每經過一個鏡片，它的強度就會減少大約8%。當光線透過Cooke triplet 後，它的強度損失會超過20%。設想一下對一個由十幾個鏡片組成的鏡頭而言，光線損失將會使這個鏡頭根本無法使用。那麼光線損失這個問題是如何被解決的呢？我們將在下一講鏡頭鍍膜篇介紹。