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顯微鏡轉接拍照就靠這個啦!讓〈Reductive 疾速轉接器〉協助捕捉鏡頭下的世界

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2018/10/04 ・3539字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 482 ・五年級

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  • 文/洪郁真

以顯微鏡開啟一花一天堂的繽紛世界,是許多人求學時代難以忘懷的記憶。在教學現場之外,顯微鏡也是許多醫生或科學研究者必備的工具,但這項工具有個令人心癢難搔的侷限:如果沒有安裝專業而昂貴的的攝影裝備,要在顯微鏡上完成拍照跟錄影的工作,在隨身手機已經可比小相機畫素的年代,居然比把大象放到冰箱裡還要困難啊!

使用顯微鏡進行觀察,想來是許多人難以忘懷的經驗。圖/「Reductive 疾速轉接器」團隊提供

舉例來說,在醫院的工作現場,對顯微鏡使用比較多的科別來說,若能簡單的取得紀錄病症的影像對醫生後續的追蹤確認,輔助值班醫師快速了解病患目前的狀況,或是製作醫院內部的會議報告都有很大的幫助。那該如何簡化這本來複雜且麻煩的流程呢?用顯微鏡照相能不能像「打開冰箱、放進大象、把冰箱門關起來」一樣的直接,就只要「把手機放到顯微鏡上、喀喳、拍照囉」呢?

「Reductive 疾速轉接器」的研發正是為了要讓這樣場景變成可能!

要找到合適的轉接器比找到真命天子還難

突然報出了名號好像很威,但不就是個轉接器嗎?跟夜市買的一支九十九元的手機架喬一喬有什麼不一樣?這事情有那麼難搞嗎?Reductive 創辦人,眼科 Y醫師向泛科學團隊解釋,以眼科為例,可以轉接照相工具的專業裂隙燈顯微鏡所費不貲,顯微鏡可能就要 60 至 80萬以上,如果還要照相功能可能往上加 20 萬甚至更多。所以一家有二十多個診間的醫院,也許只有一台機器可以照相,醫生如需要影像紀錄,必須另外安排病患與攝影技術人員碰面。

如能在診間安裝的轉接器,就可以由醫師直接拍攝記錄病患狀況,不需另行安排影像紀錄。圖/「Reductive 疾速轉接器」團隊提供

由於影像記錄需要額外花費來回溝通的時間與心力,降低醫生的使用意願,這讓 Y醫生感覺十分可惜,希望能找出更好的方法改善照相紀錄的簡便性;畢竟有時「一張照片勝過千言萬語」啊。於是他開始搜尋文獻及網路教學,嘗試製作簡易的手機版顯微鏡轉接器(adapter),也從國內外訂購現成的高階目鏡轉接器;卻在拆拆裝裝與微調焦屏中,發現了兩個難題:

第一、光學系統中,光軸(Optical axis)是一條定義光學系統如何傳導光線的假想線。如果光線和光軸重合,光將會沿著光軸傳遞。為了準確對接光軸,要找到兩者間正確的水平位置和傾角。此外,兩個光學系統間的距離也很重要。有目鏡的光學儀器有「適眼距」的設計:當你的眼睛(或手機)靠近目鏡到某段距離時,可以看清楚另一端的影像。一旦兩者距離太遠或太近,就會導致出瞳 (exit pupil) 或入瞳 (entrance pupil),後方接收的畫面會出現明顯漸暈,無法完整看到顯微鏡的全部視野,但目前市面上的轉接器幾乎都無法真正解決這個問題。

第二、市售轉接器常見的使用情境為,使用者先以肉眼調整好顯微鏡的焦距,一個一個步驟把轉接器與手機裝在目鏡上、微調後再拍照。如果轉接器設計不良、穩定度不足,點觸控螢幕的瞬間或意外碰到桌面都可能導致畫面搖晃,根本是訓練使用者屏氣凝神老僧入定的神器。等好不容易照完了,要恢復用肉眼觀察時,只能將轉接器拆下,等下次要拍照時重複安裝與微調的步驟。

但對於需要連續觀察並且記錄的醫生、學生、研究者,或觀察快速移動物體,需要用敏捷的肉眼追蹤的人而言,無法快速切換肉眼與數位攝影模式的攝像系統,相當克難與不便。現有較完美的傳統解決方案就是將顯微分出第二或第三個光路接感光元件(CCD or CMOS),或用此多出來的光路轉接至相機或攝影機,價格十分昂貴,而且這種作法也無法利用不含分接光路的光學儀器。

在實驗室內的觀察,用轉接器就可以獲得昂貴攝像系統才能達到的基礎紀錄功能。圖/「Reductive 疾速轉接器」團隊提供

煩惱許久的 Y醫生,興起了「讓大家能用現成或手邊設備達到目的,降低成本又不失精確度」的念頭,希望透過功能越來越強的個人數位攝影裝置「智慧型手機」與更好的轉接器,幫忙那些苦於沒有足夠資金採買專業顯微鏡攝像設備的醫師及研究人員,最後造就了「Reductive 疾速轉接器」的誕生。

肉眼切換手機,快速又精準的關鍵是?

在工作空檔之餘,Y醫生著手分析各家產品的優缺,再融合自身使用經驗嘗試產品開發,這才發現想達到前面所說,讓光學系統相接後可以準確微調水平、傾角與距離真的沒有想像中簡單。

他為此持續學習 3D繪圖軟體與添購 3D列印設備,自己打模。為了讓產品更好,他請教了工業設計師與結構工程師,讓「Reductive 疾速轉接器」在調整角度與穩定度等結構層面、視覺與觸感的外型層面,以及工廠開模製作的量產層面都進一步完善。

過去轉接器的設計頂多考慮 X軸與 Y軸,卻沒辦法調整相機鏡頭與顯微鏡目鏡的傾斜吻合度調整,Y醫生苦笑:「即使是同一套顯微鏡與轉接器,想讓每個人每次安裝完都拍出同樣清晰的照片簡直就是在碰運氣,不可能全辦公室最會對焦的人隨時都在吧?」

他現場向泛科學團隊示範如何將 Reductive 疾速轉接器安裝於顯微鏡目鏡,再將手機「夾」至載台上,然後透過幾個精巧的設計,微調最關鍵的「Z軸」與手機的傾角,以及肉眼對焦完成後,將手機載台沿著滑軌向上一推,就定位後屏幕隨即跳出顯微鏡底下的畫面,且清晰明亮如肉眼直接觀察(小提醒,相機軟體需開啟M模式,不然你可愛的手機就會發揮「智慧」,使勁朝著目鏡裡頭對焦啊!),如果要切換下一個畫面,只要將手機推回原位即可。

幾秒鐘可切換一次的 Reductive 疾速轉接器,在實驗室中要做觀察與記錄轉換均十分方便。圖/「Reductive 疾速轉接器」團隊提供

除了要求穩定與符合人體工學外,Y醫生也考慮到各大品牌手機鏡頭位置有所不同或是側面按鍵可能卡到固定夾,設計出能讓使用者自己調整的彈性。

雖然專業攝影儀器對研究論文中需要的精密影像仍有不可取代性,但單純就醫院看診或研究工作,想在短時間取得大量又實用的影像,「Reductive 疾速轉接器」的便捷度與精確度都足夠了。不論是透過圖像加強與病人溝通,與其他專科醫生商討病例的診治,透過手機就能達成同樣的效果(當然要以維護病患的隱私為基礎),在教學示範與會議報告上都相當實用,有機會提升醫療品質與效率。

以 3D 列印製造出第一代「Reductive 疾速轉接器」原型後,Y醫師邀請醫療領域的朋友或同事試用,並從旁觀察大家安裝調整、上下推動軌道,切換肉眼與手機模式的速度。經過初步統計,從使用者開始在顯微鏡上安裝調整器與手機,到多次重複切換肉眼對焦與手機拍照的整套行為,近乎幾秒鐘可切換一次的Reductive 疾速轉接器,與傳統需要拆裝的轉接器相比,使用速度縮短了 20%~50%。

許多醫生使用後,對便捷性與精確性的回饋都很好,例如對眼科醫生而言,將Reductive 疾速轉接器裝在醫療診間的眼底鏡,就能在沒有系統輔助下,提供外眼攝影,以現代手機攝像鏡頭的水準,試用後可以清楚拍下眼周外部、角膜與水晶體等部位。

Reductive 疾速轉接器竟能成為追「鳥」神器?

但要說最讓 Y醫生驚訝的使用者回饋,大概是有賞鳥愛好的朋友一聽完他設計的轉接器,立即詢問:「賞鳥活動可能也需要,這可以裝在單筒望遠鏡上嗎?」

原來全台各地有許許多多的賞鳥人士或自然生態志工,會舉辦體驗活動,邀請大大小小的朋友體驗。這時主辦單位會準備好幾支單筒望遠鏡讓大家輪流欣賞,但在實務教學中,有時會發生人太多,望遠鏡太少,鳥又是活的,老師找到鳥兒的身影大家開始排隊輪著看,鳥等不及被太多人欣賞(?)就跑到別處去。此外,也遇過有些小朋友第一次接觸單筒望遠鏡,不知道該怎麼「看」。

除了顯微鏡,另外令人驚喜的是使用於賞鳥望遠鏡。圖/「Reductive 疾速轉接器」團隊提供

不過在使用Reductive 疾速轉接器後,賞鳥活動的主辦人或解說志工一旦找到了目標物,可立即透過手機屏幕,讓圍觀的群眾邊聽解說邊享受賞鳥的樂趣。如果幸運遇上長得很像但又不同種的鳥同框,主辦人還能在一旁拿出圖鑑,讓大家同時與螢幕上的鳥做比對。不但切換迅速,臨時遇上好畫面只要能輕點手機屏幕,就能立即留下豐富的生態影像資料。(當然,清晰度還是看你手機原本的相機夠不夠力)

不論你是在使用顯微鏡拍照上苦惱不已的醫生和菸酒生,或者會用望遠鏡賞鳥的自然系夥伴們,「Reductive 疾速轉接器」都是最萬用的選擇。產品正在 indiegogo 進行募資,構想設計製作以及最後寄送均 MIT 來自台灣!有興趣的朋友直接可以到募資頁面支持,或到 Reductive 臉書粉絲專頁及他們的 YouTube 頻道獲得更多資訊。

同場加映:沒有用過 indiegogo 嗎?請見樓下使用教學喔。

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/11/01 ・2113字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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本文由 Surfshark VPN 贊助。

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抓住光的男人:達蓋爾與他的攝影術——《資訊大歷史》
azothbooks_96
・2022/07/03 ・3530字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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路易.雅克.馬克.達蓋爾

路易.雅克.馬克.達蓋爾(Louis-Jacques-Mandé Daguerre),1787 年 11 月 18 日−1851 年 7 月 1 日。

記錄下真實的影像,將彼時的美好場景長久留存——攝影技術,載著人類幾千年來如夢幻般的希冀越走越遠,一步步幫我們達成所願。

    

達蓋爾出生於法國,學過建築、戲劇設計和全景繪畫,在舞台幻境製作領域聲譽卓著。 1839 年,他宣布達蓋爾攝影法獲得了圓滿成功,從此,作為攝影術的最後一個發明人,他便以銀版攝影法發明者的身份為後人所知。

「我抓住了光,我捕捉到了它的飛行」

一九四五年八月十四日傍晚,日本無條件投降的消息傳到美國,整個美國都沸騰了,紐約的人們紛紛湧向時代廣場慶賀戰爭的結束。一位海軍士兵難以抑制自己喜悅的心情,摟住路過的一位護士小姐就親吻起來。

這個場景被當時在場的兩位記者捕捉到了,他們用手邊的徠卡相機記錄下這一令人難忘的歷史性時刻。一張照片的表達力勝過千言萬語。在人類付出了近一億人的生命代價之後,和平終於再次回到了這個世界上,這種發自內心的喜悅是難以用文字形容的。

時過境遷,今天我們大多數人雖然沒有經歷過那場戰爭,但依然能從這些精彩的照片中深刻地體會到當時人們狂喜的心情。

世界上的任何事情,只要發生過,就會留下或多或少的痕跡。對於這些痕跡的記錄,以前只有筆。雖然也有繪畫,但是繪畫無法在瞬間完成,因此很多描繪歷史性大事件的名畫,都是畫家後來參考文字記載,然後憑藉著想像而創作的。那些畫作再現了當時人們所能夠看到的一些視覺資訊,畫家也難免會按照自我意願對資訊內容進行添加或者刪改。

比如,反映美國獨立戰爭最著名的油畫《華盛頓橫渡特拉華河》,就有多處和歷史事實不一致。比如,華盛頓身邊的門羅(美國第五任總統)當時根本就不在船上,甚至畫作中還出現了當時並不存在的星條旗。這些都是畫家在半個多世紀後憑自己的想像加進去的,這種人為因素,讓繪畫很難做到真實地記錄歷史事實。

延伸閱讀:從此有了攝影:達蓋爾誕辰|科學史上的今天:11/18

《華盛頓橫渡特拉華河》由德國畫家埃瑪紐埃爾·洛伊茨(Emanuel Leutze)於1851年所創作,描繪了美國獨立戰爭。圖/Wikipedia

要做到對真實畫面的記錄,就需要發明一種儀器來自動進行記錄,而不是人們主觀地進行繪製,這種儀器就是我們今天所說的照相機。當然,要想得到照片,光有照相機是遠遠不夠的,還需要一整套工藝將照片處理沖洗出來。這一整套的工藝流程,被稱為攝影術(照相術)。

今天,法國科學院確認的攝影術發明人是法國藝術家路易.雅克.馬克.達蓋爾(Louis-Jacques-Mandé Daguerre)。和很多重大發明的榮譽給予了最後一個發明人一樣,達蓋爾是攝影術的最後一個發明人,而非第一個。在他之前另一名法國人涅普斯(Joseph Nicéphore Nièpce)已經在一八二六年拍攝出一張永久性的照片,但是涅普斯使用的裝置與後續處理技術和後來大家普遍使用的攝影術,沒有什麼關係。

再往前,針孔成像的原理在中國古代的《墨子》中就有了相關記載,但是我們顯然無法把發明攝影術的功勞給予墨子。達蓋爾和前人不同的是,他不是設法得到一張照片,而是發明了一整套設備和一系列工藝流程,這就使得我們能夠通過攝影術記錄下真實的場景資訊,並且能夠以照片的形式完美地呈現出來。

世界上第一張照片《在萊斯格拉的窗外景色》,由涅普斯拍攝。圖/Wikipedia

達蓋爾發明攝影術,並不僅僅為了記錄資訊,而是為了能夠取代當時十分流行的肖像油畫。達蓋爾本人是一位非常著名的建築設計師和全景畫家,他發明了建築繪圖的全景透視法,也就是從兩個(或多個)視角來觀察一個三維的物件(比如一棟大樓),然後將它畫在同一個畫面中。

這和布魯內萊斯基所發明的單點透視法不同。當時畫一幅油畫要花很長時間,如果要在戶外繪畫,更是一件十分困難和艱苦的事情,因為人們還沒有發明出牙膏管裝的油畫顏料,一罐罐的顏料既不好攜帶,也不便於保存。

因此,達蓋爾想,如果能夠發明一種方法自動將所看到的圖像「畫」下來,這樣可以省去一筆一筆畫油畫的麻煩。

當得知涅普斯用很複雜的方法得到了一張可以永久保存的照片後,達蓋爾就找到他決定一起合作研製攝影術。涅普斯則看中了達蓋爾在繪畫界的巨大影響力,作為出版商的他希望能夠借此賣出更多的畫冊,於是十分爽快地答應了。雖然一開始兩個人是各取所需,目的不同,但是因為目標一致,合作也算順暢。

然而不幸的是,當時已經六十四歲高齡的涅普斯沒幾年就去世了,而他們在攝影術方面的研究才剛剛開始。接下來,達蓋爾只好自己一個人繼續摸索研究。

涅普斯最早是用瀝青作為感光材料。因為瀝青在強光的照耀下會逐漸變硬,這樣就能夠把攝影物件的輪廓迅速地描下來,但這樣照相至少要在陽光下曝光幾個小時甚至長達幾天。

一個偶然的機會,達蓋爾瞭解到一百多年前化學家所發現的銀鹽具有感光的特點,將銀鍍在銅版上,然後在碘蒸氣中形成一層碘化銀,碘化銀在感光後就會在銅版上留下影像。這和後來膠捲上塗溴化銀的原理是一樣的。達蓋爾用這種方法將原來涅普斯需要幾個小時才能完成的曝光過程縮短到了幾十分鐘,後來又縮短到幾分鐘。

一八三八年末(或者一八三九年初),達蓋爾將他的照相機擺在自己家的視窗,拍了一張街景照片——《坦普爾大街街景》。

《坦普爾大街街景》。圖/漫遊者文化提供

這張照片拍攝得非常清晰。達蓋爾在處理完照片後,極其興奮地對人們說:「我抓住了光,我捕捉到了它的飛行!」他的這個說法非常形象化,這是人類第一次發明實用的、以圖片方式記錄現實景象的技術。

在這張照片中,這條大道顯得非常寂靜,實際上達蓋爾拍照時,大道上車水馬龍,人來人往,熙熙攘攘,非常繁華。照片之所以沒有能夠記錄下這些人和車輛是因為曝光的時間長達十分鐘之久,移動的人和車輛只能留下淡淡的陰影。當時摩斯看到照片中的巴黎街頭居然沒有人,感到非常吃驚。

今天的攝影家依然採用這種長時間曝光的手法來濾除鬧市中過多的閒人。不過如果你仔細觀察這張照片,就會在左下角發現一個擦皮鞋的人,由於他一直站在那裡不動,因此被拍了進去。這個人成為被攝影術記錄下來的第一個人。

從一七一七年德國人舒爾策(Johann Heinrich Schulze)發現銀鹽的感光效果,到達蓋爾用這種原理記錄下影像,中間經過了一個多世紀的時間。為什麼在這麼長的時間裡沒有人想到用銀鹽感光的性質來記錄影像?

因為這項技術雖然原理並不複雜,但是要變成一個可以記錄影像的工藝過程卻不是那麼簡單。銀鹽感光背後的原因是它們在光照下會分解,其中的銀會以細微的粉末狀出現,這就是人們在感光銅版上看到的黑色部分。但是這些銀粉一碰就掉,不可能形成一張能永久保存的照片。而且由於被感光部分是黑色的,未被感光的部分是白色的,和我們眼睛所看到的景物亮度正好相反(它們也被稱為負片),所以我們難以直接欣賞,還需要想辦法把它還原成我們肉眼所習慣看到的照片。

這個記錄和還原圖像的過程有很多環節而且非常複雜。

達蓋爾最為了不起的地方,就在於他不只簡單發現了一種記錄圖像的現象,或者一個照相機,而是發明了一整套記錄圖像資訊的工藝過程。特別是在成像之後需要用水銀和食鹽在銅版底片上進行顯影和定影。這個過程有很多複雜的技術難題,都被達蓋爾成功地解決了。

今天「銀版攝影術」(又稱為達蓋爾銀版法)一詞,就是以他的名字命名的。

延伸閱讀:第四種元素:銀 —《改變世界的七種元素》

——本文摘自《資訊大歷史:人類如何消除對未知的不確定》,2022 年 6 月,漫遊者文化,未經同意請勿轉載。

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漫遊也許有原因,卻沒有目的。 漫遊者的原因就是自由。文學、人文、藝術、商業、學習、生活雜學,以及問題解決的實用學,這些都是「漫遊者」的範疇,「漫遊者」希望在其中找到未來的閱讀形式,尋找新的面貌,為出版文化找尋新風景。

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用黑白相機拍出色彩繽紛的宇宙
全國大學天文社聯盟
・2022/04/30 ・2550字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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  • 文/邵思齊,現就讀臺大地質科學系,著迷於大自然的鬼斧神工。

現代的人們生活在充滿明亮人造光源的城鎮中,難以想像純粹的夜空是什麼樣子。對宇宙中天體的印象,多半來自各地天文台與太空望遠鏡所捕捉的絢麗星雲、星團、星系。但這些影像中的顏色是真實的嗎?如果我們能夠用肉眼看到這些天體,它們的顏色真能如影像中如此的五彩繽紛嗎?

色彩的起源:為什麼人眼能看到顏色?

電磁波跨越各種尺度的波段,有波長遠小於 1 奈米的伽瑪射線,也有波長數百公里長的無線電波。但人類眼睛中的的感光細胞僅能感測到波長介於 400-700 奈米之間的電磁波,也就是僅有這段電磁波能夠以紅到紫的色彩出現在人類的視野當中,所以我們對外界的認知就受限於這小一段稱為可見光(Visible Light)的視窗。人之所以能夠辨識不同的顏色,靠的是人眼中的視錐細胞。視錐細胞分成 S、M、L 三種,分別代表 short, medium, long,其感測到的不同波長的光,大致可對應到藍色、綠色、紅色。

S、M、L 三種視錐細胞可以感測不同的顏色,後來的相機設計也以此為基礎。圖/Wikipedia

肉眼可以,那相機呢?

在還沒有電子感光元件的時代,紀錄影像的方法是透過讓底片中的銀離子曝光、沖洗後,變成不透光的金屬銀(負片),但這樣只能呈現出黑白影像。於是,歷經長時間的研究與測試,有著三層感光層的彩色底片誕生了。它的原理是在不同感光層之間加上遮色片,讓三層感光片能夠分別接收到各自顏色的光線。最常使用的遮色片是藍、綠、紅三色。進入數位時代,電子感光元件同樣遇到了只有明暗黑白、無法分辨色彩的問題,但這次,因為感光元件無法透光,不能像底片一樣分層感光,工程師們只好另闢蹊徑。

於是專為相機感光元件量身打造的拜爾濾色鏡(Bayer Filter)誕生了,也就是由紅色、綠色、藍色三種方形濾光片相間排列成的馬賽克狀濾鏡,每一格只會讓一種顏色通過,如此一來,底下的感光元件就只會接收到一種顏色的光。接著,再把相鄰的像素數值相互內插計算,就可以得到一張彩色影像。由於人的視錐細胞對綠色特別敏感,因此拜爾濾色鏡的設計中,綠色濾光片的數量是其他顏色的兩倍。

這種讓各個像素接收不同顏色資訊的做法,雖然方便快速,卻需要好幾個像素才能還原一個區塊的顏色,因此會大幅降低影像解析度。這對寸解析度寸金的天文研究來說,非常划不來,畢竟我們既想得知每個像素接收到的原始顏色,又想獲得以像素為解析單位的最佳畫質,盡可能不要損失任何資訊。

藍綠紅相間的拜爾綠色鏡,廣泛用於日常使用的彩色感光元件,例如手機鏡頭、單眼相機等裝置。圖/Wikipedia

要怎麼讓每個像素都能獨立呈現接收到的光子,而且還能夠完整得到顏色的資訊呢?最好的方法就是在整塊感光元件前加上一塊單色的濾色鏡,然後輪流更換不同的濾色鏡,一次只記錄一種顏色的強度。然後,依照濾鏡的波段賦予影像顏色,進行疊合,得到一張還原真實顏色的照片。如此一來,我們就能用較長的拍攝時間,來換取最完整的資訊量。以天文研究來說,這種做法更加划算。

另外,由於視錐細胞並不是只對單一波長的光敏感,而是能夠接收波長範圍大約數百奈米寬的光,因此若是要還原真實顏色的影像,人們通常會使用寬頻濾鏡(Broadband filter),也就是波段跨足數百奈米的濾鏡進行拍攝。

美麗之外?濾鏡的科學妙用

雖然還原天體的真實顏色是個相當直覺的作法,但既然我們有能力分開不同的顏色,當然就有各式各樣的應用方法。當電子從高能階躍遷回到低能階,就會釋放能量,也就是放出固定波長的電磁波。若是受到激發的元素不同,電子躍遷時放出的電磁波波長也會隨之改變,呈現出不同顏色的光。

如果我們在拍攝時,可以只捕捉這些特定波長的光,那我們拍出的照片,就代表著該元素在宇宙中的分佈位置。對天文學家來說,這是相當重要的資訊。因此,我們也常使用所謂的窄頻濾鏡(Narrowband filter),只接收目標波段周圍數十甚至數個奈米寬的波長範圍。常見的窄頻濾鏡有氫(H)、氦(He)、氮(N)、氧(O)、硫(S)等等。

有時候,按照原本的顏色疊合一組元素影像並不是那麼妥當,例如 H-alpha(氫原子)和 N II(氮離子)這兩條譜線,同樣都是波長 600 多奈米的紅色光,但如果按照它們原本的波長,在合成影像時都用紅色表示,就很難分辨氫和氮的分布狀態。這時候,天文學家們會按照各個元素之間的相對波長來配製顏色。

以底下的氣泡星雲(Bubble Nebula, NGC7635)為例,波長比較長的 N II 會被調成紅色,相對短一點的 H-alpha 就會調成綠色,而原本是綠色的 O III 氧離子則會被調成藍色。如此一來,我們就可以相對輕鬆地在畫面中分辨各個元素出現的位置。缺點是,如果我們真的用肉眼觀測這些天體,看到的顏色就會跟圖中大不相同。

由哈伯太空望遠鏡拍攝的氣泡星雲,使用了三種波段的窄頻濾鏡。圖/NASA

當然,這種人工配製顏色的方法也可以用來呈現可見光以外的電磁波,例如紅外線、紫外線等。舉哈伯太空望遠鏡的代表作「創生之柱」為例,他們使用了兩個近紅外線波段,比較長波的 F160W 在 1400~1700nm,比較短的 F110W在900~1400nm,分別就被調成了黃色和藍色。星點發出的紅外光穿越了創生之柱的塵埃,與可見光疊合的影像比較,各有各的獨特之處。

三窄頻濾鏡疊合的可見光影像與兩近紅外線波段疊合的影像對比。圖/NASA

望遠鏡接收來自千萬光年外的天體光線,一顆一顆的光子累積成影像上的點點像素,經過科學家們的巧手,成為烙印在人們記憶中的壯麗影像。有些天體按照他們原始的顏色重組,讓我們有如身歷其境,親眼見證它們的存在;有些影像雖然經過調製,並非原汁原味,卻調和了肉眼所不能見的波段,讓我們得以一窺它們背後的故事。

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