Микроскоп без лещи.
През своята почти 300-годишна история на развитие микроскопът вероятно се е превърнал в един от най-популярните оптични инструменти, широко използван във всички области на човешката дейност. Особено трудно е да се надцени ролята му в обучението на ученици, които научават за микросвета около тях със собствените си очи.
Отличителна черта на предложения микроскоп е „нестандартното“ използване на конвенционална уеб камера. Принципът на действие е директно да регистрира проекцията на изследваните обекти върху повърхността на CCD матрицата при осветяване от паралелен лъч светлина. Полученото изображение се показва на компютърен монитор.
В сравнение с конвенционалния микроскоп, предложеният дизайн няма оптична система, състояща се от лещи, а разделителната способност се определя от размера на пикселите на CCD матрицата и може да достигне няколко микрона. Външният вид на микроскопа е показан на фиг. 1 и фиг. 2. За уеб камера е използван моделът “Wcam 300A” на Mustek, който има цветна CCD матрица с резолюция 640x480 пиксела. Електронната платка с CCD матрица (фиг. 3) се изважда от кутията и след малки модификации се монтира в центъра на светлонепроницаемата кутия с отварящ се капак. Модификацията на платката се състоеше в повторно запояване на USB конектора, за да може да се монтира допълнително защитно стъкло върху повърхността на CCD матрицата и да се запечата повърхността на платката.
В капака на корпуса има проходен отвор, в центъра на който има блок от три светодиода с различни цветове (червен, зелен, син), който служи като източник на светлина. LED блокът от своя страна е покрит със светлоустойчив корпус. Отдалеченото разположение на светодиодите от повърхността на матрицата позволява формирането на приблизително успореден сноп светлина върху измервания обект.
CCD матрицата се свързва към компютъра с помощта на USB кабел. Софтуерът е стандартен и е включен в уеб камерата.
Микроскопът осигурява увеличение на изображението 50...100 пъти, с оптична разделителна способност около 10 микрона с честота на опресняване на изображението 15 Hz.
Дизайнът на микроскопа е показан на фиг. 4 (не в мащаб).
За да го предпази от механични повреди, на входния прозорец на CCD матрицата 7 е монтирано кварцово защитно стъкло 6 с размери 1x15x15 mm, което го предпазва от механични повреди. Защитата на електронната платка от течности и механични повреди се осигурява чрез запечатване на повърхността й със силиконов уплътнител 8. Тестовият обект 5 се поставя върху повърхността на защитно стъкло 6. Осветителните светодиоди 2 са монтирани в центъра на отвора в капака 4 и са покрити отвън със светлоустойчив пластмасов корпус 3. Разстоянието между тестовия обект и светодиодния блок е приблизително 50...60 mm.
Светодиодите за осветление (фиг. 5) се захранват от батерия 12 от три последователно свързани галванични клетки с напрежение 4,5 V. Захранването се включва с помощта на ключ SA1, LED HL1 (1 на фиг. 4) е индикатор, разположен върху защитната обвивка и сигнализира за наличие на захранващо напрежение. Светодиодите за осветление EL1-EL3 се включват и по този начин цветът на осветлението се избира с помощта на превключватели SA2-SA4 (13), разположени на страничната стена на корпуса 11.
Резисторите R1, R3-R5 са токоограничаващи. Резистор R2 (14) е предназначен за регулиране на яркостта на светодиодите EL1-EL3, монтиран е на задната стена на корпуса. Устройството използва постоянни резистори S2-23, MLT, променливи резистори - SPO, SP4-1. Силов ключ SA1 - MT1, ключове SA2-SA4 - бутон SPA-101, SPA-102, LED AL307BM могат да бъдат заменени с KIPD24A-K
Тъй като видимият размер на изходните изображения зависи от характеристиките на използваната видеокарта и размера на монитора, микроскопът изисква калибриране. Състои се от регистриране на тестов обект (прозрачна училищна линийка), чиито размери са известни (фиг. 6). Чрез измерване на разстоянието между чертите на линийката на екрана на монитора и съотнасянето им с истинския размер можете да определите мащаба на изображението (увеличението). В този случай 1 мм от екрана на монитора съответства на 20 микрона от измервания обект.
