Nhiều nhà sản xuất ống kính như Leica, Voigtlander, Sigma có thêm ký tự APO trong tên sản phẩm. Đây là ký hiệu cho biết hãng đã trang bị những thấu kính có độ tán xạ thấp APO (Apochromatic elements) trong sản phẩm của mình. Vậy thấu kính APO là gì?
Thấu kính có độ tán xạ thấp Apochromatic elements là gì?
Thấu kính Apochromatic elements (APO) là thấu kính làm giảm hiện tượng quang sai, được chế tạo để có khả năng tập trung các tia sóng khác nhau vào một điểm. Ống kính máy ảnh được trang bị sẽ làm tăng độ sắc nét, giảm hiện tượng quang sai.
Quang sai là gì?
Quang sai hay chính xác hơn là sắc sai – Chromatic Aberration trên ống kính, là hiện tượng ánh sáng trắng sau khi đi qua thấu kính bị sai lệch biến thành 1 chùm sáng với phân bố từ đỏ đến tím.
Nguyên nhân do ánh sáng trắng là tập hợp của 7 màu cơ bản, gồm đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím (có bước sóng 300nm đến 700nm), các tia sáng này có bước sóng khác nhau và khi khúc xạ qua thấu kính sẽ có sai lệch khác nhau, không hội tụ cùng một điểm nên tán sắc thành dãy quang phổ phía trước và phía trên mặt phẳng tiêu điểm.
Hiện tượng tán sắc được nhà bác học vĩ đại Isaac Newton (1642 – 1727) tìm ra, và được phát biểu tóm tắt như sau: “Ánh sáng trắng có thể được chia thành nhiều quang phổ khác nhau khi đi qua lăng kính. Một chùm ánh sáng trắng đi từ một môi trường (như môi trường không khí) sang một môi trường có chiết suất khác (như thủy tinh trong lăng kính) nó sẽ di chuyển chậm lại và khúc xạ”.
Tuỳ theo “góc tới” và “bước sóng” của từng quang phổ mà “góc ló” (góc chiết suất) sẽ khác nhau. Góc chiết suất phụ thuộc vào 2 đại lượng là vận tốc của từng quang phổ và chỉ số chiết suất của vật liệu.
Hiện tượng này gây ra làm cho hình ảnh thu được có viền mờ, màu biến thiên từ đỏ đến tím. Thực ra, nó xảy ra trên toàn bộ ảnh thu được nhưng ta có thể thấy rõ nhất tại mép ảnh và thường nhìn rõ nhất một trong các màu tím, xanh lục và hồng.
Ngoài các tia sáng trong dãy quang phổ nói trên, các tia nằm ngoài dãy quang phổ như tia tử ngoại (UV) và tia hồng ngoại (IR) nếu không được lọc sẽ bị tán sắc cực mạnh gây ra hiện tượng nhoè ảnh do tán sắc giao thoa với các tia thấy được. Mặc dù mắt người không thấy được các tia tử ngoại và tia hồng ngoại nhưng phim hay cảm biến rất nhạy với các tia sáng này.
Trên ống kính máy ảnh hiện tượng quang sai còn liên quan đến độ mở (hay khẩu độ) ống kính. Trong trường hợp mở khẩu độ lớn nhất trên ống kính, ánh sáng đi vào rìa của thấu kính nơi có chất lượng quang học thấp nhất, vì vậy hiện tượng khúc xạ ánh sáng trở nên rõ nét hơn và các sóng ánh sáng bị tán sắc mạnh, do đó ta sẽ thấy hiện tượng viền ảnh có màu tím, xanh lục hoặc hồng.
Và để khắc phục hiện tượng này, các hãng sản xuất ống kính bắt buộc phải sử dụng vật liệu có chiết quang thấp: Để giảm được tán sắc, các kỹ sư quang học nghĩ tới việc giảm “góc ló” bằng cách cách dùng những vật liệu có chiết suất thấp. Vào thập niên 1930, hãng Carl Zeiss đã đề xuất phương án Oil-Spacing là dùng một lớp dầu bóng trong suốt có chiết suất thấp tráng ở giữa thấu kính, nhưng xem ra thất bại.
Đến thập niên 1970, hãng Takahashi Seisakusho Ltd đề xuất sử dụng thuỷ tinh Calcium Fluorite (CaF2) thường được gọi là thuỷ tinh tiêu tán sắc Fluorite, được Nikon áp dụng vào năm 1975 gọi là ED – Extra Low Dispersion, và Canon áp dụng vào năm 1977 gọi là UD – Ultra Low Dispersion, tượng tự như vậy Leica đặt tên cho công nghệ sản xuất thấu kính có độ tán xạ thấp của mình là APO.
Ứng dụng của thấu kính APO
Ống kính được trang bị những thấu kính này sẽ làm tăng sự sắc nét cũng như giảm hiện tượng quang sai. Do vậy, khi chọn ống kính bạn nên tìm những ống kính trang bị dạng thấu kính này để tránh hiện tượng quang sai khi sử dụng. Ngày nay, các camera có độ phân giải ngày càng tăng, việc trang bị ống kính APO sẽ giúp khai thác tốt hơn thiết bị. Tuy nhiên, các ống kính được trang bị thấu kính này thường sẽ có giá cao hơn so với các ống kính có cùng tiêu cự và khẩu độ.