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小小望远镜,是一个国家光学工业的缩影

文丨市井财经专栏作家 叶克飞

望远镜能用来干什么?据说最大用途都跟“星”有关,一是观星,二是追星。当然,户外运动群体也需要。

这个看起来跟日常生活好像关系不大的小玩意儿,曾被列为“世界最伟大发明”之一,因为它多少改变了人类历史。

如今要买一个望远镜,也不能随随便便,它因使用者需求而异,有着各种功能和特点,国产的进口的、军用的民用的……简直不要太复杂。它的技术含量也不低,能把望远镜做好的企业,往往也是世界上最好的光学企业。

望远镜的历史

望远镜的标准定义是“一种利用透镜或反射镜以及其他光学器件观测遥远物体的光学仪器”,其原理是利用通过透镜的光线折射或光线被凹镜反射使之进入小孔并会聚成像,再经过一个放大目镜而被看到,也称“千里镜”。

1608年,荷兰一位眼镜师傅汉斯·利伯希造出了世界上第一架望远镜。话说有一天,两个孩子在利伯希的店门前玩几片透镜,并通过前后两块透镜看远处教堂上的风标,把意外发现告诉了利伯希。利伯希学着拿两块透镜一看,发现风标放大了许多。于是他回到店里,将两块透镜放在筒里,反复试验后发明了望远镜。同年,他为自己的发明申请了专利,并在当地政府要求下设计了一个双筒望远镜。

1609年,伽利略制造了40倍双镜望远镜,也是第一部投入科学应用的实用望远镜。作为第一个认识到望远镜可用于天文研究的人,伽利略对望远镜的改进主要是增强其放大功能。也正是他,让天文学从此进入望远镜时代,并改变了整个世界。

同一时期,德国天文学家开普勒也开始研究望远镜,在《屈光学》里提出了另一种天文望远镜,由两个凸透镜组成,但他并未投入实际制造中。到了1613年,沙伊纳将开普勒的构想付诸于现实。他制造了八台望远镜,用于观察太阳,全部都能见到相同形状的太阳黑子,因此否决了人们认为黑子可能是透镜上尘埃的错觉,证明了黑子的真实存在。

此后,人们将以凹透镜作为目镜的称作伽利略望远镜,由凸透镜作为目镜的则称作开普勒望远镜。之后几百年间,望远镜一直在发展,主要用于天文。

望远镜传入中国,大概是明末。崇祯年间,机械制造家薄珏就将“千里镜”应用到铜炮上,提高了射击精度。但当时的中国人并不理解望远镜的原理,也没有磨制打造镜片的工艺,所以直到清末,望远镜都是海外舶来品,甚至被视为奇技淫巧,属于皇帝和权贵的玩物。比如李渔在小说《十二楼》里,就曾描写贵公子为窥探意中人的闺房生活,每天用望远镜偷看。这种“老外用来发展科学,中国人用来消遣”的科学领域套路,实在不是第一次令人感叹。

到了清末,望远镜虽然仍是舶来品,但已开始走入民间,《老残游记》就曾写到。

专业天文望远镜都是庞然大物

1668年,人类历史上第一架反射式望远镜诞生。当时牛顿决定采用球面反射镜作为主镜,他用2.5厘米直径的金属磨制成一块凹面反射镜,使经主镜反射后的会聚光经反射镜以90°角反射出镜筒后到达目镜。这种系统称为牛顿式反射望远镜,以反射镜代替折射镜的做法具有里程碑意义。

1672年,法国人卡塞格林发明了卡塞格林式望远镜,焦距长且镜身短,得到了广泛应用。

1793年,德国人赫瑟尔制造的反射式望远镜,直径为130厘米,用铜锡合金制成,重达1吨。赫瑟尔是音乐家和天文学家,从1773年就开始磨制望远镜,一生中制造了数百架望远镜,堪称望远镜狂人。

1917年,由富商胡克赞助并冠名的胡克望远镜,在美国加利福尼亚的威尔逊山天文台建成。它的主反射镜口径为100英寸。正是使用这座望远镜,哈勃发现了“星云”实际上是银河系外的星系。

折反射望远镜的历史要短得多,不过也经历了不断发展。折反射望远镜的定义是在球面反射镜的基础上,再加入用于校正像差的折射元件,可以避免困难的大型非球面加工,又能获得良好的像质量。

折反射式望远镜最早出现于1814年。1930年,德国人施密特将折射望远镜和反射望远镜的优点结合起来,制成了第一架折反射望远镜。

反射式望远镜在二战后迎来了一个又一个高峰——1950年,帕洛玛山上安装了一台直径5.08米的反射式望远镜,1969年,高加索北部的帕斯土霍夫山上安装了直径6米的反射式望远镜。

到了1990年,NASA将哈勃太空望远镜送入轨道,空间望远镜开始实际应用。不过由于镜面故障,直到1993年宇航员完成太空修复并更换了透镜后,哈勃望远镜才开始全面发挥作用。由于可以不受地球大气的干扰,哈勃望远镜的图像清晰度是地球上同类望远镜拍下图像的10倍。

也是1993年,美国在夏威夷莫纳克亚山上建成了口径10米的凯克望远镜,其镜面由36块1.8米的反射镜拼合而成。科学界认为,凯克望远镜开创了基于地面的望远镜的新时代,将不可能变成了现实。

2001年,设在智利的欧洲南方天文台研制完成了“甚大望远镜”,由4架口径8米的望远镜组成,其聚光能力与一架16米的反射望远镜相当。

2014年6月18日,智利在赛罗亚马逊山的山顶安放世界上功率最大的望远镜“欧洲特大天文望远镜”。这座望远镜宽近40米,重约2500吨,造价约合人民币93亿元,据说会在2022年投入使用。

当然,世界上还有不少筹建中的天文望远镜,一个比一个大,一个比一个清晰,据说未来都能提供像质远胜于哈勃望远镜照片的太空图片。

买个望远镜很容易?那你就错了

大型天文望远镜离大多数人都太远,所以我们日常生活中所提到的望远镜,主要是业余天文望远镜、观剧望远镜和军用双筒望远镜。

很多人小时候都曾拥有过望远镜,是童年记忆里最有意思的玩具之一,不但能用来看远处,还能用来角色扮演,玩玩打仗什么的。那些几块钱一个甚至更便宜的玩具望远镜,现在也仍然存在,不过依然是走廉价玩具路线。如果要选择实用的望远镜,那就得买靠谱的产品,而且最重要的就是你自身的需求,不同用途应该选择不同的望远镜。

很多人选择望远镜,往往迷信高倍数,电商平台上也时常有数十倍的廉价望远镜招徕消费者。但实际上,倍数过高会导致很难使用。这是因为每个人使用望远镜时,都难免会手抖,而且望远镜自身重量和大气稳定性都会带来影响。所以,如果是手持望远镜,7-12倍才是主流。即使是军用望远镜,也基本在7-8倍。佳能等公司推出的防抖望远镜,有效解决了手抖和大气稳定性问题,但也只是以10-18倍为主流。当然,如果采用三脚架,倍数可以调高。

口径同样不是越大越好。虽然口径越大,观测效果也就越好,但同时价钱也更贵,用起来还贼重。小口径虽然观测效果差点,但是容易携带。

一般人熟悉的望远镜都是双筒,单筒嘛,很容易让人联想起海盗船长。从实际观测效果来看,同规格的双筒要强于单筒。但是单筒的好处也显而易见,它的体积和重量只有同规格双筒的一半不到,而且更容易实现高倍变倍,所以如果是观鸟一一族,用单筒也很好。

电商平台上流行的变倍双筒,是望远镜领域最华而不实的产品。很多人对变倍双筒的喜爱停留在想象层面,认为望远镜里的画面能大能小忽远忽近很有意思,实际上可并非如此。因为变倍双筒必须是两组变焦目镜联动,机械结构很复杂。而且因为这种产品走花哨低价路线,成本很低,零件材质和精度都差得很,不可能有稳定质量。

相比之下,变倍单筒倒是很值得一提。因为它不需要两组目镜联动,成本明显降低,稳定性大为上升。

充氮防水倒是一个相当实用的功能,它在内部填充干燥氮气,空气中的水分无法侵入,不会导致镜片内部发霉,适合户外运动爱好者。

有不少人迷信军用望远镜,认为肯定优于民用,其实也是一个巨大误区。因为军用望远镜适用于战场环境,所以基本要求就是结实耐用,反而不讲究光学品质和细节。这就造成了普通的军用望远镜,实际效果还比不上两三百元的民用产品,品质高的军用望远镜又极为昂贵。

而且,因为光电技术的进步,望远镜的军事用途已经大大降低,产品改进的动力也随之下降,所以普通使用者还真没必要选择军用望远镜。

近年来,数码望远镜成为新宠。因为它体积小,但却能实现超长焦。数码功能可以实现拍照和录像,使得望远镜的使用外延大大拓宽,很多观鸟爱好者都会选择数码望远镜。

望远镜品牌如何选

作为光学器材,望远镜的档次与光学领域其实高度重合。简单点说,就是做镜头的企业,望远镜肯定差不到哪里去。所以,光学大国肯定也是望远镜大国,比如领先世界的德国。

德国光学之强举世闻名,比如蔡司,它家的望远镜也很出名。同样属于德国的还有徕卡,望远镜也是许多人的心头好。

同样属于德语区国家的奥地利,则有施华洛世奇。很多人平时看多了时尚杂志,以为施华洛世奇就是个饰品工厂,其实真是误解了人家的全能。在望远镜领域,它是当之无愧的大牌。为什么施华洛世奇的商标是一只苍鹰?就是为了“拥有鹰一样的眼睛”啊,所以从1949年施华洛世奇开始出品望远镜,沿用至今的型号“HABICHT”,在德文里就是“苍鹰”之意。施华洛世奇产品序列中的EL系列,被称作双筒望远镜之王。

另一个光学大国则是日本,我们熟悉的尼康、佳能和奥林巴斯,不但是相机领域的大牌,也是望远镜大牌。

一般来说,业界公认的望远镜三大顶级品牌就是蔡司、徕卡和施华洛世奇。但国内真正选择的人并不多,因为一般使用者确实不需要如此“奢华”加昂贵的望远镜,毕竟五位数起步的价格,普通玩家未必能承受。

所以,市场上真正一线而且有保障的德国品牌,要算是比蔡司和徕卡知名度差一线的美乐时,其实这也是德国顶级光学品牌。此外还有德国的视得乐,始于1947年,是非常专业的望远镜品牌。它的军用技术基本运用于民用望远镜,比如在镜片周围放入弹性硅胶,有助于稳定性和减震,而且它还是世界上唯一能提供自动聚焦望远镜的品牌。尼康和佳能的地位与美乐时、视得乐旗鼓相当,始于1952年的兴和也相当不错。日系的便携式望远镜,实用型产品的价格区间基本在六七百元,属于性价比较高的类型。

美国的博士能也是绝对的一线光学品牌,而且从销量来说,可算是世界第一大望远镜品牌。它旗下有十几个系列的望远镜产品,其中ELITE精英系列堪称顶级。因为产品系列多,所以博士能的价格区间跨度也很大,顶级产品达到五位数,仅仅比徕卡、蔡司和施华洛世奇低一些,入门级产品也可以千元甚至数百元起步,性价比相当高。

美国的星特朗历史不长,始创于2007年,但在天文望远镜领域口碑极佳,是观星者的心头好,七八百元的天文望远镜,性价比也相当高。

近年来,国产望远镜的发展极快,也成为许多人的选择。

国产品牌里的老字号当然是熊猫。这是一个军工品牌,隶属云南298兵工厂。298原名是云南光学仪器厂,成立于1936年,是中国第一个专业级光学望远镜生产工厂。在抗战的艰难条件下,这家工厂坚持前行,到抗战胜利时,生产出6x30中正式指挥望远镜11250具,2000px测距炮镜392具,勃朗特式迫击炮瞄准镜2608具,此外还有捷克式轻机枪15108具,指北针31310具,成为抗战的坚强后盾。1949年后,熊猫望远镜的研发脚步没有停顿,如今仍是国内望远镜的翘楚。

博冠也是国内最好的望远镜品牌之一,它成立于2000年,以双筒望远镜起家。目前天文望远镜、双筒望远镜和显微镜等系列光电仪器产品都有相当不错的口碑,出口量也不小,尤其是鸿鹄系列很受青睐。

国产军工品牌里,西光也是非常主流的品牌,技术和细节都不错,价格在数百元到三千元之间,性价比也挺高。

此外,近年来崛起的还有以数码相机闻名的一七一三、以户外产品闻名的博视乐等。

望远镜虽小,却是光学产业的缩影

望远镜虽小,却是光学产业的缩影。光学仪器除了望远镜之外,常见的还有放大镜、光学显微镜、测距仪和夜视仪等。在工农业生产、资源勘探、空间探索、科学实验和国防等领域,光学仪器都是必不可少的工具。

在这个产业内,上游的光学玻璃、光学塑料和光学镀膜材料等非常关键,中游的光学元件门槛也极高,光学仪器作为终端,则是技术的体现。

早在第一次世界大战后,因为军工的推动,光学工业就得到了迅速发展。到了上世纪30年代,世界强国普遍建立起了完善的光学工业体系,而且从军用转到民用市场,人们开始在户外运动、航海和生物观测等领域使用各种光学仪器。

而在中国,前文提到的民国时期的云南光学仪器厂,奠定了中国光学工业的雏形。此后几十年间,中国逐渐形成昆明、重庆、西安和成都等几个光学基地。

具体到望远镜,从上世纪90年代开始,因为欧美国家在户外运动方面的需求,中国的望远镜开始大量出口,许多军工企业也转型民用。

因为望远镜是典型的高端生活消费品,所以目前国内产能绝大多数仍然是供给欧美市场,走为国际品牌代工的渠道。但也正因为代工的缘故,利润仍然被国外品牌拿了大头。

目前,全世界望远镜的制造重心已经从欧美转移到了日本、中国和菲律宾等国家,其中中低端产品基本都被中国大陆市场占据。从技术上来说,有着丰富代工经验的中国已经达到了较高水平,未来可以期待的是本土品牌的真正崛起。

本文为作者独立观点,不代表市井财经立场,且不构成投资建议。

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