Fluorite là một khoáng chất tuyệt vời có khả năng phát ra ánh sáng và tán sắc ánh sáng khi được nung nóng đến nhiệt độ cao. Loại đá này được gọi là “fluorite” (tinh thể nhiều màu sắc nhất trên thế giới) vì rất đẹp và có tính chất phát quang. Canxi florua (CaF2) là khoáng chất kết tinh tự nhiên. Khi được sản xuất bằng phương pháp tổng hợp, tinh thể canxi florua có các đặc tính quang học nổi bật, bao gồm độ tán sắc thấp, chiết suất cực thấp, khả năng truyền ánh sáng hồng ngoại và cực tím tuyệt vời. Đặc điểm quan trọng nhất của fluorite là có thể tạo ra hình ảnh rõ ràng, sắc nét mà kính quang học thông thường không thể sánh kịp. Canon đã tận dụng những đặc tính này khi khởi động Chương trình “F” để phát triển ra loại ống kính máy ảnh hiệu suất cao kết hợp thành phần fluorite.
Fluorite đã được quan tâm chú ý qua nhiều thế kỷ. Từ những năm 1800, con người đã biết sử dụng tinh thể canxi florua tự nhiên để làm vật kính trong kính hiển vi. Về sau, người ta đã cố gắng sản xuất tinh thể fluorite tổng hợp để làm thấu kính trong các thiết bị lớn hơn như kính thiên văn. Tuy nhiên, thời đó còn nhiều rào cản kỹ thuật và nhiều người tin rằng không thể sử dụng fluorite trong các thấu kính thông thường. Nhưng thách thức này không thể dập tắt tinh thần nhiệt huyết của các nhà nghiên cứu Canon, vì họ đã quyết tâm phát triển fluorite thành vật liệu quang học khả thi để sử dụng trong các thấu kính hiệu suất cao.
Bản chất lệch điểm hội tụ của bước sóng ánh sáng ảnh hưởng đến độ sắc nét của hình ảnh truyền qua thấu kính và xuất hiện trong ảnh dưới dạng loang màu. Xét về mặt kỹ thuật, hiện tượng này được gọi là “quang sai màu”. Yếu tố then chốt để thiết kế nên một ống kính hiệu suất cao là tìm ra những cấu hình có khả năng hiệu chỉnh quang sai màu. Thông thường, thấu kính lồi có độ tán sắc thấp và thấu kính lõm có độ tán sắc cao sẽ được sử dụng để chuẩn hóa hướng của sóng ánh sáng và căn chỉnh tất cả các tia sáng để chúng cùng hội tụ vào một điểm duy nhất.
Tuy nhiên, sau khi kiểm tra cẩn thận vùng xung quanh điểm hội tụ của ống kính có cấu tạo như vậy, chúng tôi phát hiện thấy còn chút quang sai tại điểm mà các bước sóng màu xanh lục hội tụ và màu xanh lục bị tán sắc ở khoảng giữa màu đỏ và màu xanh lam. Hiện tượng quang sai màu nhẹ còn sót lại này được gọi là quang sai màu thứ cấp hoặc quang sai phổ thứ cấp. Fluorite có đặc điểm là độ tán sắc cực thấp và không giống như kính quang học, độ tán sắc của fluorite rất đặc biệt. Do đó, fluorite đóng vai trò quan trọng trong việc loại bỏ quang sai phổ thứ cấp khó khắc phục này. Khi sử dụng thấu kính fluorite lồi để giảm quang sai màu trong phổ thứ cấp, màu đỏ, xanh lục và xanh lam hội tụ gần như hoàn hảo tại một điểm duy nhất. Năm 1968, hai năm sau khi khởi động Chương trình F, các nhà nghiên cứu của Canon đã sản xuất thành công tinh thể fluorite tổng hợp.
Tuy nhiên, Canon vẫn còn nhiều rào cản cần vượt qua trước khi có thể sử dụng fluorite trong ống kính máy ảnh. Vì không thể mài fluorite theo cách tương tự như kính quang học do fluorite rất dễ vỡ, nên Canon đã dựa vào công nghệ mài thấu kính cũ của mình để phát triển một kỹ thuật chuyên dụng nhằm xử lý fluorite. Quá trình mài này tốn nhiều thời gian hơn gấp bốn lần so với các kỹ thuật thông thường và sau đó, chúng tôi còn phải rửa từng thấu kính bằng tay.
Cuối cùng, vào năm 1969, Canon đã chế tạo thành công ống kính từ fluorite – FL-F300mm f/5.6 là ống kính máy ảnh đầu tiên trên thế giới* có thành phần fluorite. Những ống kính tele vì có tiêu cự dài hơn nên dễ gặp phải vấn đề quang sai phổ thứ cấp, fluorite đã có đóng góp rất lớn vào việc cải thiện hiệu suất của loại ống kính này. Ngày nay, ống kính siêu tele dòng L có thành phần fluorite của Canon có độ phân ranh cực kỳ tinh tế và độ tương phản cực cao, do đó đã được các nhiếp ảnh gia trên toàn thế giới ủng hộ lâu dài.
*Tức là ống kính dành cho máy ảnh phổ thông có ống kính rời.
