高性能光学成像技术

前文中提到的现代玻璃材料科学之父——奥托·肖特在蔡司面前其实是小辈。1840年代，卡尔·蔡司已经成为有名的透镜制作者，而这一时期肖特还没有出生。1851年出生的肖特和蔡司差着一代人的年纪，他们是如何从忘年交一步步发展成光学领域商业伙伴，这得从老大哥卡尔·蔡司说起。

       1816年9月11日，卡尔·蔡司出生于离耶拿不远的魏玛市。1838至1845年间，蔡司辗转于多个城市，边打工边学习，扩充自己在物理、数学和机械方面的知识。1845年他回到耶拿开办了一家机械作坊制作透镜，此即为今天蔡司公司的前身。

蔡司直到1847年才制造出一种只用单片透镜的简易型显微镜，但这批显微镜卖得不太好，毕竟蔡司先生30多岁了，也要买房买车养家养孩子，所以蔡司开始动脑筋研发新产品。1857年蔡司开发的新产品——复合式显微镜 Stand I 型上市，并在图林根工业展览会上获得金奖，被认为是德国最佳的科学仪器。Stand I 型大卖，蔡司也有了资金积累，这个时候蔡司认为要想从产品上继续突破，就要从显微成像的基础科学研究出发，消除诸如球差、像散和视野弯曲等光学缺陷。       早在18世纪，切斯特·穆尔·霍尔（Chester Moor Hall）发现燧石玻璃的色散明显大于冕牌玻璃，使用冕牌玻璃做凸透镜，燧石玻璃做凹透镜，并将两块透镜拼在一起。冕牌和燧石玻璃对不同波长光的折射率比例是不一样的（A、B、C分别对应于红、绿、蓝）。通过选择合适的拼接角度，可以将冕牌玻璃红和蓝两种边缘色散光重新完全会聚在一起，这种复合透镜就能在很大程度上消除色差，这就是早期的消色差透镜技术。

图：白光在a燧石玻璃和b冕牌玻璃中的色散情况



图：早期的消色差复合透镜

       时间到了1870年代，恩斯特·阿贝教授已经作为合伙人与蔡司一同专注于解决显微成像系统中消除色差和二级光谱问题（复消色差）。根据阿贝博士的理论研究，只有得到两种玻璃，色散不同但相对色散比例（A:B:C）相符时，才能消除“二级光谱”。这一时期蔡司公司已经能够制作出当时最优秀的透镜系统，但是要攻克二级光谱问题（复消色差）的瓶颈在于没有相匹配的光学玻璃材料。
 

       幸运的是，阿贝博士认识肖特，对！就是上文中提到的现代玻璃材料科学之父。肖特的重要突破是率先发明了硼硅酸盐玻璃，发现燧石玻璃中引入硼酸后，蓝紫区光谱收缩，使相对色散比例（A:B:C）与冕牌玻璃匹配，这种新型玻璃的出现铺平了通往高性能显微镜的道路。1886年，蔡司发布了全新的物镜系列——复消色差物镜（apochromatic objective），为现代高性能光学成像奠定了可靠的基础，具有里程碑的意义。
 

图：蔡司早期LOGO就是一个消色差复合透镜示意图
 

       这种复消色差物镜，在显微应用中有广阔的使用场景，目前能供应高品质长工作距离平场复消色差显微物镜（LWD M Plan Apo）的公司主要是Z家，M家和O家德日系光学企业，但货期较长。联合光科为业内客户准备了2X、10X、20X、50X、100X的长工作距离显微物镜，这些物镜被广泛应用到亮场工业检测、教育科研等领域，最关键的是有现货！有现货！有现货！