无微不察：三星堆考古光学仪器(一)

三星堆·四川

时隔几十年后，我国考古专家们再次启动了三星堆遗址挖掘工作，瞬间吸引了全世界的目光。

与上次考古挖掘工作相比，这次的发掘活动不仅引入了直播、引起了网民的狂欢，同时还使用了很多高科技手段，文物在被发掘后的第一时间就能够进行初步的探测和观察，大大提高了考古工作的科技含量。有心的观众朋友可能发现了，发掘现场有一台设备使用非常频繁，那就是“超景深显微镜”。

“显微镜”是大家熟悉的光学设备，可以通过无损、非接触的方式采集高精度光学信息。不过大家记忆中平时用到的显微镜基本都是这样：

很显然，与直播中专家使用的“超景深显微镜”看起来差异还是挺大的：

外观上来看，普通显微镜与超景深显微镜最大的区别就是物镜的数目。

我们日常使用的显微镜要配备很多个物镜，放大倍率从低倍(如4x)到高倍(如100x)不等。一般情况下我们的使用步骤是，先在低倍镜下寻找到要观察的目标区域、调整清晰，然后旋转物镜旋转盘，依次从低倍逐渐切换为高倍，分别进行观察。之所以要从低到高切换物镜，而不是直接使用高倍物镜，一方面是因为高倍物镜下观察视野非常小，很难直接找到合适的目标区域;另一方面则是因为高倍物镜的工作距一般都非常短，要是观察的物体表面高低起伏，那么在移动物体寻找观察区域的过程中，物体很可能会撞上物镜，既可能损伤物镜，也可能会损伤物体本身。

用过显微镜的朋友可能都曾经遇到过一种情况，当我们把镜头切换到高倍镜时，会发现物体上下移动一丁点，图像就不清晰了。这是因为一般显微镜的物镜景深非常浅。什么叫“景深”呢?就是指镜头能够清晰成像的深度。

这台“超景深显微镜”就不一样了，别看它没有那么多从低倍到高倍的镜头，从上到下就只有直溜溜的一个物镜，但这个物镜很不一般，它的景深远远超出普通显微镜的镜头，能够对很长一段距离内的物体清晰成像。

除此之外，超景深显微镜的物镜还有一个非常强大的功能，那就是可以实现放大倍率从几倍到几千倍之间连续变化!能够实现如此强大变倍功能的秘诀，就是物镜中的光学变焦系统。物镜中有一个(或者一部分)光学镜片可以在一定范围内上下移动，从而实现整体物镜系统的倍率变化。

倍率连续变化的特性使得超景深显微镜使用起来非常方便(尤其对不透明物体的观察)，结合精确控制的机械运动系统和超景深拍摄特性，超景深显微镜可以通过连续拍摄、拼接融合的方式，对物体实现大范围高精度成像，甚至能够在计算机中重构出物体的3D结构。

因此通过超景深显微镜，科研人员可以在文物被发掘出的第一时间，对文物表面进行观察和三维建模，进行相关分析。

随着科技手段日新月异的发展，相信未来更多先进的光学仪器可以被应用到考古的一线工作中，成为文物工作者手中的科研利器。

(本文部分图片来自于基恩士公司超景深显微镜相关资料)