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APO（復消色差）望遠鏡簡介
（2008年04月18日 17:02:08）
來源︰牧夫天文論壇
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□作者:
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色差是折射式望遠鏡自18世紀初推廣以來所具有的主要缺陷。最早采用的減小色差的方法是盡可能制造長焦比的望遠鏡。這就意味著視場必須縮小，而且儀器變得很笨重。在19世紀末，Dollond雙鏡片設計被采用。這種光學設計的消色差的能力有了顯著的提高，但仍然只能對光譜中的兩個部分予以糾正。典型的效果是，藍光沿著光軸聚焦在不同的點上，在恆星和行星的外周產生藍色的光暈。
20世紀末，反射式望遠鏡正被專業的天文學家所青睞時，一種新型的折射式望遠鏡為天體攝影學制造出來。這就是APO（復消色差）折射式望遠鏡。根據使用的玻璃密度的不同，至少采用3片透鏡來獲得消色差的圖象。然而，當這種新型復消色差鏡還是很稀罕的時候，真正的全消色差折射鏡正將主宰天體攝影領域。
折射式望遠鏡的制造技術在整個二十世紀中不斷地進步。早期APO的最大問題是光線的損失，其次是高昂的成本和制造的復雜性。光線每次從空氣中進入玻璃介質時會有4%的光線被反射掉。另一個與此相關的問題是在鏡片的內部形成的反射或稱為“鬼影”。德國的Carl Zeiss和Alvin Clark以及美國的Sons采用一種新技術，稱為“油分隔（用油作為透鏡之間的介質）”技術，以此解決上述問題。到了1930年間，油分隔的透鏡已經相當普遍了。雖然油也有自身的反射常數和吸收特性，它能減小內部反射並增加每個透鏡表面2%的通光量。還有一個優點是，油能彌補透鏡表面的粗糙使成像的輪廓變得平滑。這也意味著一副三片式油鏡的內表面的拋光程度不必象空氣分隔的物鏡那樣高。該技術的缺點是︰必須保證油不會從物鏡組的小室中泄漏出去。由于溫度的波動，鏡片、油、物鏡之間的小室都必須隨著熱脹冷縮一起膨脹或收縮才能防漏。通常，要實現這些就得制造較重的物鏡，花費很高，而且必須定期維護。使用幾年之後，漏油問題或者油質渾濁而必須進行一次大修。
作為在第二次世界大戰期間開發的技術，復消色差透鏡的設計又有了大促進。氟化鎂鍍膜技術已經廣泛用于透鏡了。鍍膜技術能減少內部反射並降低光線從空氣經過玻璃表面的損失。與此同時，另一項發現面世。一種稱做螢石，氟化鈣（CaF2）的晶體被發現在可見光譜波段具有極其優異的光學特性。如果采用該材料制造的透鏡，復消色差系統將使用更少的鏡片數量來實現。早期使用英石的光學系統的問題是難以獲得足夠大的純螢石晶體。經過幾十年發展，只有一些小的螢石鏡片被加工出來，用在顯微鏡的物鏡上並收到很好的效果。
最終在1977年，日本的Takahashi Seisakusho有限公司制造了世界上第一架用螢石做物鏡的天文望遠鏡。通過與Canon公司的光學專家密切合作，制造出直徑150mm(6’’)的螢石鏡片的技術成功了。螢石鏡片在望遠鏡中使用的顯著性能是可以只使用2片透鏡構成的物鏡就能得到焦比為f/8。鍍膜技術在該時期也發展成全面多層鍍膜，進一步防止光損失和鬼影出現。采用空氣分隔的復消色差雙片設計出現了，對色差的糾正能力等于甚至超過了三片式的設計，對比度更勝一籌。
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