动手造镜、亲手排图 丹尼尔的微观硅藻世界
还记得显微观点曾经介绍过19世纪的科技艺术-硅藻玻片吗?2024年全球显微摄影大赛（2024 Global Image of the Year，IOTY）的亚太地区优胜作品，便是硅藻玻片的影像，由来自澳洲的丹尼尔‧韩（Daniel Han）精心排列及拍摄。
犹记前几年新冠疫情席捲全球，迫使人们足不出户的那段日子里，有人学会了做面包，有人迷上了居家运动，来自澳洲的丹尼尔‧韩则是意外踏上了一条通往硅藻微观世界的奇幻旅程。
丹尼尔拥有电机工程与数学的学位，第一次接触显微镜是在担任助理的时候。因其电机工程专业，他为毕业论文组装一台显微镜，以钻研影像撷取自动化的研究题目。
但直到新冠疫情爆发，他才透过网站买下一台二手的Olympus BX4，将它修好并投入显微观察的世界。起初，他用显微镜观察蝴蝶翅膀、沙子或其他常见材料;他也学习如何透过z轴堆叠改善影像，并自己组装光学系统、改装步进马达、加装相机镜头，以实现自动化需求。
他表示，提高影像对比和解析度的方法繁多，背后的理论都让他着迷。而运用他在电子领域的知识来修复、改装显微镜更他感受到工程实用性的魅力所在。
而早在2021年，丹尼尔‧韩便以一张色彩缤纷的蕨类植物孢子影像，在当年全球显微摄影大赛（2021 Global Image of the Year，IOTY）显微摄影比赛中获得肯定，荣获亚太区优胜。
这幅影像呈现新鲜采摘的蕨类植物叶子背面孢子囊爆开的瞬间，而蕨类植物的叶子和孢子囊群在紫外线照射下发出自发性的萤光。
2021
IOTY 亚太区优胜作品，拍摄者：Daniel Han/图片来源：EVIDENT官网
这次得奖只是个开端。当时他便透漏正在拍摄更多与硅藻相关的显微照片，并正在研究萤光及反捲积的影像处理技术，以提高作品品质。而他凭藉硅藻的排列影像，再度赢得2024年奖项。
着迷硅藻排列 自制显微镜克服拍摄难题
疫情初期，丹尼尔在网络上购买到一批老旧的硅藻玻片，并深深为此着迷。当他发现可以在显微镜下创作色彩缤纷、引人入胜的硅藻影像时，更是深受启发，开始将多种硅藻排列成不同的形状，试图创造出独一无二的艺术呈现。由于硅藻的细胞壁由二氧化硅构成，且不同种的硅藻形状和形态各异，他更将硅藻形容为“大自然的玻璃宝石”。
得奖作品的排列由各种来自不同产地的硅藻组成，包括丹麦莫尔斯、法国圣洛朗拉韦尔内德、美国俄勒冈州和缅因州等;且为了达到美观效果，他还添加了一些海绵骨针。
“玻片由一位封片技术正快速提升的朋友制作，并使用自己动手做的暗视野装置拍摄”，丹尼尔表示在拍摄时确实遇到了一些挑战。
首先是景深问题。由于硅藻较厚，为了克服焦平面的限制，他采用了Z轴堆叠（Z-stacking）技术，将多个焦点不同的影像合成一张清晰完整的图片。
对比度也是一项挑战。由于硅藻外壳为玻璃质，其折射率与盖玻片和载玻片相近，导致本身几乎没有对比度。为了提升影像对比，丹尼尔使用高折射率（约 1.75 RI）的封片剂（注1），并结合暗视野显微术与偏振光的技术成像。他表示，图像中所呈现的色彩便是来自于光的干涉效应。
由于丹尼尔所使用的聚光镜原本不具备暗视野功能，因此他也自行设计了一个托盘，能够滑入偏振镜上方，并在上面安装遮光片以达成暗视野效果。而他认为，虽与传统遮盖光孔的方法不同，但光环的位置更靠近聚光镜的后焦平面，可以得到更好的效果。
此外，为了确保足够的视野范围。他使用10倍物镜搭配2倍放大转换器（相当于放大20倍）只能拍到整个排列图案的一半，便将两组 Z 轴堆叠影像进行拼接，合成一张完整图像。
“许多人认为必须使用像微分干涉对比（DIC）这类昂贵的成像技术，才能拍出引人注目的硅藻影像。但我认为其实暗视野与明视野成像也同样具有价值，也能呈现出非常漂亮的效果”，除了沉迷于硅藻影像外，对丹尼尔而言，显微成像的技术挑战更是让他着迷于拍摄显微影像的原因之一。
丹尼尔认为市面上现有的显微镜装置大多是为了科学研究或工业用途所设计，而不是为了艺术创作而生。“如果我能够设计并制作出一个装置，不输甚至超越市面上所推出的官方显微镜产品，那种成就感是无法言喻的”，他如此说道。
而这份爱好也延伸到丹尼尔的生活。当他在户外考察时，会随身携带取样工具，只要看到值得关注的微观生物，就会顺手取样带回家观察。他还经营了一个Instagram帐号，专门展示他所拍摄的硅藻图像，并撰写部落格分享显微镜自动化的技术笔记与个人见解。
注解：
注1：真空 RI = 1、水 RI ≈ 1.33、玻璃 RI ≈ 1.5
参考资料：
Showcasing Nature’s Glass Gems—The 5th Annual Image of the Year Award Asia-Pacific Winner
From Tinkerer to Prize Winner: Meet the 2021 Recipient of the IOTY Award for Asia
来欣赏下 @macro__cosmos 的部分作品吧：
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