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光學(xué)設(shè)計(jì),照明設(shè)計(jì),鏡頭設(shè)計(jì),led照明設(shè)計(jì),鏡頭生產(chǎn) 中文版  |  ENGLISH
 
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透過(guò)視角看蔡司光學(xué)鏡頭

Date:2014-04-25 11:19:18

大眾消費(fèi)者知道蔡司一般都是通過(guò)諾基亞手機(jī)。

從2005年的N90開(kāi)始,在推出每一款高端智能手機(jī),包括Lumia系列,諾基亞都會(huì)高調(diào)宣稱采用了卡爾·蔡司公司認(rèn)證的Tessar鏡頭。這種鏡頭的特別在于:由四枚鏡片組成的緊湊結(jié)構(gòu)在成像時(shí)可以讓照片中心部分鮮明透亮,同時(shí)邊角區(qū)域細(xì)節(jié)清晰。

這并不是最新的技術(shù),1902年,Tessar鏡頭由著名的物理學(xué)家保羅·魯?shù)婪驗(yàn)榭?middot;蔡司設(shè)計(jì),并在百余年里廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。

將其用在智能移動(dòng)設(shè)備上卻是一個(gè)新課題。在位于德國(guó)奧伯科亨蔡司集團(tuán)總部的相機(jī)鏡頭部實(shí)驗(yàn)室,頭發(fā)花白的老科學(xué)家們面對(duì)的挑戰(zhàn),是如何在一個(gè)火柴盒般甚至更小的空間里讓鏡頭更加緊湊堅(jiān)固,以承受經(jīng)常性的震動(dòng)和碰撞,同時(shí)保證最佳成像效果。

諾基亞的官方博客上,一篇題為《Pureview: 完美的蔡司鏡頭是如何制作的》的文章詳細(xì)展示了這些工程師們的工作場(chǎng)景:一枚與鉛筆頭差不多大的手機(jī)鏡頭和一組專業(yè)相機(jī)鏡頭被放在測(cè)量機(jī)上測(cè)銳度,前者得到的數(shù)值要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于后者。(由于手機(jī)拍攝的照片要被壓縮在非常小的傳感器上,所以總體上人們還是會(huì)覺(jué)得專業(yè)相機(jī)的成像畫面更舒服一些。)

一直以來(lái)手機(jī)廠商都在競(jìng)爭(zhēng)著推出更輕更薄的產(chǎn)品,這卻不是光學(xué)設(shè)計(jì)師所樂(lè)見(jiàn)的——鏡頭的成像質(zhì)量很大程度上取決于感光器的面積以及與鏡片之間的距離,在一個(gè)狹小的空間內(nèi)制作鏡頭難度非常大。

為此,蔡司的工程師需要從新產(chǎn)品創(chuàng)意產(chǎn)生那一刻就與諾基亞緊密合作,從光學(xué)設(shè)計(jì)、鏡頭系統(tǒng)的測(cè)算、限制條件直到各種質(zhì)量參數(shù)。之后,蔡司挑選能夠達(dá)到自己標(biāo)準(zhǔn)的制造商,并負(fù)責(zé)測(cè)試后者生產(chǎn)的鏡頭原型質(zhì)量,隨時(shí)做出優(yōu)化——整個(gè)過(guò)程的核心是嚴(yán)格的精確性。

商業(yè)為槳

負(fù)責(zé)蔡司上海研發(fā)中心的Alexander Hinz博士確認(rèn)了這篇博客的描述,“蔡司的創(chuàng)新,一部分是實(shí)驗(yàn)室科技的商業(yè)化,比如仍在不斷演進(jìn)的傳統(tǒng)顯微鏡產(chǎn)品,更重要的是市場(chǎng)和商業(yè)伙伴推動(dòng),最典型的就是我們?cè)谖⒐饪碳夹g(shù)(Lithogra-phy)上與戰(zhàn)略合作伙伴ASML的緊密合作。”

ASML是Philips旗下的全球微光刻系統(tǒng)領(lǐng)導(dǎo)品牌,蔡司一直是其唯一的戰(zhàn)略級(jí)合作伙伴和供應(yīng)商。“微光刻”是微芯片制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié),它利用光學(xué)投影原理,以零誤差率將縮微電路結(jié)構(gòu)投射到晶片上。

微光刻最能代表蔡司創(chuàng)新能力,始于上世紀(jì)下半葉的計(jì)算機(jī)革命浪潮為這家老牌光學(xué)企業(yè)打開(kāi)了新的大門。從電腦到手機(jī)、導(dǎo)航設(shè)備到平板電視——所有這些產(chǎn)品都需要用到微芯片,這些現(xiàn)代的處理器和存儲(chǔ)芯片需要在方寸面積上容納幾十億個(gè)晶體管,制造這些組件,依靠單純的機(jī)械方法是不可能的,而必須采用特殊的光學(xué)系統(tǒng),即微光刻技術(shù)。

通過(guò)與Intel、AMD等芯片巨頭緊密合作,目前全球50%的計(jì)算機(jī)和智能終端設(shè)備的微芯片都是使用蔡司技術(shù)制造,而在高端芯片市場(chǎng)如CPU等,蔡司占據(jù)了高達(dá)80%的份額。

巨大的成功促使蔡司在2001年將光電和離子光學(xué)技術(shù)部門合并,成立蔡司半導(dǎo)體制造技術(shù)有限公司。接下來(lái)的10多年里,微光刻技術(shù)不斷突破:2006年,全世界最先進(jìn)的微光刻系統(tǒng)研發(fā)和生產(chǎn)中心在奧伯科亨建立;2007年推出的Starlith 1900i浸沒(méi)式光刻系統(tǒng)提供了全視景條件下最高可能的分辨率,不僅成為半導(dǎo)體生產(chǎn)部門最成功的創(chuàng)新,也是蔡司歷史上銷售最好的產(chǎn)品。

然而,正如蔡司前總裁Dieter Kurz所言,“身處一個(gè)高度變動(dòng)不居的市場(chǎng)比如半導(dǎo)體行業(yè),意味著你一方面可以獲得不凡的增長(zhǎng),另一方面當(dāng)形勢(shì)下行時(shí),你受到的影響也同樣劇烈”。2010年,行業(yè)周期加上長(zhǎng)達(dá)兩年的次貸危機(jī)的拖累,使該財(cái)年蔡司半導(dǎo)體業(yè)務(wù)的收入下降了驚人的62%至3.86億歐元!

同樣的情形也出現(xiàn)在10年前的東南亞金融危機(jī)中。1999年上半年,遭到重創(chuàng)的半導(dǎo)體制造技術(shù)部門訂單數(shù)量與之前相比銳減一半。為了度過(guò)危機(jī),其他業(yè)務(wù)部門被要求吸收半導(dǎo)體部門的多余人力,以壓縮成本的方式盡量減少損失。

只不過(guò)這次,蔡司應(yīng)對(duì)危機(jī)和周期的方式則是把更多的預(yù)算用于推進(jìn)和加速最尖端技術(shù)的開(kāi)發(fā)。2012年4月,研發(fā)15年之久的極紫外線光刻技術(shù)(EUV optical system)正式發(fā)布。

基因?yàn)榍?br />
EUV的例子顯示了160年的蔡司的獨(dú)特基因:在未知領(lǐng)域和前瞻性技術(shù)的開(kāi)發(fā)上不惜投入。2013年,蔡司的研發(fā)支出為4.11億歐元,占公司收入的10%;研發(fā)員工接近2700人,占總員工數(shù)的11%。蔡司還與遍布全球的大學(xué)和科研院所建立了緊密的合作網(wǎng)絡(luò),與前沿科技界保持最密切的研發(fā)交流。

一般來(lái)說(shuō),一個(gè)產(chǎn)品都是在某項(xiàng)理論發(fā)展得很完善后才會(huì)出現(xiàn)。但歷史上,蔡司總是在理論基礎(chǔ)相當(dāng)薄弱的時(shí)候開(kāi)始做產(chǎn)品,在產(chǎn)品發(fā)展改進(jìn)的過(guò)程中摸索出理論,然后將這些理論提煉總結(jié),再實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品快速迭代。實(shí)際上,蔡司本身就是現(xiàn)代光學(xué)的奠基者之一。

與基礎(chǔ)理論研究緊密互動(dòng)是蔡司的傳統(tǒng)。然而,傳統(tǒng)得以沿承,除了德國(guó)人血液中的嚴(yán)謹(jǐn)和鉆研基因,更多的是因?yàn)橥庠谛缘闹贫缺WC。

創(chuàng)始人卡爾·蔡司1888年去世之后,合伙人恩斯特·阿貝為了保證公司的永續(xù)發(fā)展,避免企業(yè)在所有者去世后被當(dāng)作遺產(chǎn)瓜分,創(chuàng)立了卡爾·蔡司基金會(huì),將自己的股份和資產(chǎn)全部轉(zhuǎn)在基金會(huì)名下。

幾年后,阿貝又將基金會(huì)的管理制度化,明確規(guī)定:蔡司要永久專注于科研與創(chuàng)新、公司的核心業(yè)務(wù)永遠(yuǎn)是精密光學(xué)儀器的制作?;饡?huì)的資金被用來(lái)建立高校院所,支持教授和科研項(xiàng)目,企業(yè)利潤(rùn)的大部分要被用于改進(jìn)現(xiàn)有的產(chǎn)品和創(chuàng)造新產(chǎn)品、完善員工福利——蔡司在1870年代開(kāi)始逐步建立員工健康保險(xiǎn)計(jì)劃、養(yǎng)老金以及8小時(shí)工作制等制度,很多都是現(xiàn)代公司史上的第一次。

這種特殊的結(jié)構(gòu)安排使得蔡司能夠?qū)⒋罅抠Y源投入在基礎(chǔ)性和前瞻性的研發(fā)與創(chuàng)新上,而不會(huì)被短期的利潤(rùn)目標(biāo)所綁架,也阻擋了政治力量的介入。蔡司的員工曾被一度被稱為“工人貴族”——他們享受專業(yè)的培訓(xùn)、優(yōu)越的福利待遇,自豪于別人做不出的產(chǎn)品,這種優(yōu)越感通過(guò)他們的家庭而滲透到整個(gè)社區(qū)。

然而,世易時(shí)移。100多年下來(lái),蔡司基金會(huì)也在面臨著時(shí)代的挑戰(zhàn)。

阿貝創(chuàng)立的蔡司基金會(huì),本質(zhì)上是一種“信托基金會(huì)”,雖然它在名義上擁有企業(yè)并對(duì)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)負(fù)全部責(zé)任,但不同于現(xiàn)代更加普遍的“控股基金會(huì)”,“信托基金會(huì)”在實(shí)際上對(duì)公司的運(yùn)營(yíng)作用有限,在極端的情況下,還可能因?yàn)橐粋€(gè)子公司的破產(chǎn)而將其他業(yè)務(wù)拖下水;隨著蔡司業(yè)務(wù)的不斷分化和全球網(wǎng)絡(luò)的迅速擴(kuò)大,一個(gè)與現(xiàn)實(shí)業(yè)務(wù)脫節(jié)的單一管理機(jī)構(gòu)已很難滿足需要;最后,信托而不是持股形式的基金會(huì)在法律身份上也很尷尬,蔡司要在國(guó)外設(shè)立分支機(jī)構(gòu)時(shí),銀行往往不愿意承認(rèn)基金會(huì)的信用主體資格。

2004年,蔡司基金會(huì)進(jìn)行了重要變革,將旗下的兩個(gè)子公司卡爾·蔡司和SCHOTT轉(zhuǎn)化為獨(dú)立的股份制公司,基金會(huì)對(duì)每個(gè)公司設(shè)立獨(dú)立的董事會(huì),并保留基金會(huì)對(duì)整個(gè)集團(tuán)的唯一控股地位。集團(tuán)的所有政策和福利的對(duì)象被擴(kuò)展到所有德國(guó)境內(nèi)的員工,這是自1948年來(lái)耶拿(冷戰(zhàn)中由東德控制)的蔡司員工第一次平等地享受到了蔡司基金會(huì)的規(guī)定,雖然兩個(gè)蔡司的整合10年前就已開(kāi)始,但只有到了此時(shí),這個(gè)世界才真正只有一個(gè)蔡司。

年輕的誘惑

2012年,蔡司中國(guó)研發(fā)中心在上海建立,這是蔡司在德國(guó)之外規(guī)模最大的研發(fā)基地之一。和所有跨國(guó)企業(yè)一樣,新興市場(chǎng)在企業(yè)的業(yè)績(jī)版圖中開(kāi)始變得舉足輕重。2013年,中、印和拉美三個(gè)新興市場(chǎng)貢獻(xiàn)了蔡司全球11%的業(yè)績(jī)?cè)鲩L(zhǎng)。

“2011年起,我們開(kāi)始執(zhí)行了一項(xiàng)全球性的五年計(jì)劃,”蔡司中國(guó)區(qū)總裁兼CEO Maximilian Foerst稱,“目標(biāo)是將蔡司變成一個(gè)更現(xiàn)代、更全球化和更具活力的科技領(lǐng)導(dǎo)者,我們?cè)谥袊?guó)的一切活動(dòng),包括上海研發(fā)中心的建立,都屬于‘更全球化’的部分。”

“這個(gè)戰(zhàn)略的提出不是某些特殊因素的觸發(fā)或是為了應(yīng)對(duì)某種危機(jī),而是一種主動(dòng)變革,我們希望將蔡司170年的傳統(tǒng)用一種更成功的方式持續(xù)下去。”Foerst補(bǔ)充道。

聯(lián)想一下美國(guó)西海岸那些充滿青春荷爾蒙氣息、常常一夜成名的“極客”公司們,再看看本文開(kāi)頭提到的曾經(jīng)是蔡司重要合作伙伴、并在氣質(zhì)和發(fā)展軌跡上與后者更相似的北歐公司諾基亞,“更現(xiàn)代”、“更有活力”這樣的提法充滿意味。“一方面,我們擁有非常有經(jīng)驗(yàn)的科學(xué)家和工程師,另一邊,大量的熟悉新工具和新科技年輕人不斷地進(jìn)入蔡司,接受前者的培訓(xùn)和指導(dǎo)。”Alexander Hinz說(shuō),“光學(xué)科技的一個(gè)特殊性是,人們需要長(zhǎng)時(shí)間的學(xué)習(xí)才能精通其背后的原理和實(shí)際操作技術(shù),進(jìn)而獨(dú)立設(shè)計(jì)產(chǎn)品,這個(gè)階段至少要五年。”

Alexander Hinz認(rèn)為,那些選擇進(jìn)入卡爾·蔡司的年輕人,是真正對(duì)蔡司的產(chǎn)品和技術(shù)著迷的人。“他們知道蔡司總是站在創(chuàng)新的最前沿,能夠?yàn)樗麄兲峁┮粭l通往專家角色的職業(yè)路徑,如果他們具有專業(yè)專長(zhǎng),這其實(shí)是非常有吸引力的。”“和硅谷那些公司相比,我們做事情的方式注定是不同的?;ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)每隔五年就會(huì)變得面目全非,但蔡司是基于最基本的理論——比如顯微鏡的光學(xué)理論——不斷地把技術(shù)向前推進(jìn)。雖然我們也會(huì)用到一些現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)技術(shù),把光學(xué)器件變得越來(lái)越小,但在本質(zhì)上,我們是在制作透鏡和光電器械,多年累積的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)起決定作用,尤其是當(dāng)這些器械與其他領(lǐng)域如醫(yī)療相交叉的時(shí)候。”Hinz解釋。

然而在蔡司內(nèi)部,新的工作和流程正在被建立,以讓這家老牌企業(yè)跑得更快:2013年,超過(guò)蔡司總收入的40%來(lái)自推出不到三年的產(chǎn)品。

見(jiàn)所未見(jiàn)

1846年卡爾·蔡司選擇將他的光學(xué)車間建在耶拿,是因?yàn)檫@所小城河中的石英砂能制造出世界上最純凈的玻璃。160年后,蔡司在全球的員工已經(jīng)超過(guò)2.4萬(wàn)人。

從浩瀚星空到納米世界,蔡司的技術(shù)已經(jīng)深入到人類生活的各個(gè)領(lǐng)域:超過(guò)40位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者所使用的顯微鏡、人類在月球上的第一個(gè)腳印照片、全球50%的計(jì)算機(jī)和智能終端設(shè)備的微芯片、F1賽車的所有精密部件測(cè)量、精湛的腦外科手術(shù)、中國(guó)的“兩彈一星”,很難想象跨度如此之大的高科技產(chǎn)品和事件,其實(shí)現(xiàn)所需的光學(xué)技術(shù)都來(lái)自于同一家公司。

“見(jiàn)所未見(jiàn)”(we make it visi-ble),這樣的公司口號(hào)描述了蔡司生產(chǎn)什么樣的產(chǎn)品的同時(shí),也準(zhǔn)確地注解了它的創(chuàng)新方式。

已經(jīng)為這家公司服務(wù)了27年的Alexander Hinz在被調(diào)往中國(guó)前,曾在蔡司多個(gè)部門任職。當(dāng)被問(wèn)到他在蔡司最難忘的經(jīng)歷時(shí),他回答說(shuō)是一次“飛行測(cè)試”——

“我當(dāng)時(shí)在攝影測(cè)量(pho-togrametry)部參與一個(gè)數(shù)碼相機(jī)鏡頭的研發(fā)項(xiàng)目,那是15年前,絕對(duì)是最前沿的科技,雖然像素只要求有120萬(wàn),”他笑著說(shuō),“項(xiàng)目進(jìn)行了四年,最后測(cè)試階段,我們登上一架直升飛機(jī),從大約1公里的高處拍攝地面上一塊劃定的區(qū)域,下來(lái)后我們知道項(xiàng)目成功了,因?yàn)閺恼掌峡梢郧逦乜吹绞孪确旁诘孛嫔系囊粡堉挥袔灼椒嚼迕状笮〉募垪l,這完全超過(guò)了我們的預(yù)期,整個(gè)團(tuán)隊(duì)興奮極了!”

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