Мікроскоп без лінз.
За свою майже 300-річну історію розвитку мікроскоп став, напевно, одним із наймасовіших оптичних приладів, що широко використовується у всіх галузях людської діяльності. Особливо важко переоцінити його роль у навчанні школярів, які пізнають навколишній мікросвіт на власні очі.
Відмінною особливістю пропонованого мікроскопа є "нестандартне" використання звичайної Web-камери. Принцип дії полягає у безпосередній реєстрації проекції досліджуваних об'єктів на поверхню ПЗЗ матриці при освітленні їх паралельним пучком світла. Отримане зображення відображається на моніторі ПК.
Порівняно із звичайним мікроскопом у запропонованій конструкції відсутня оптична система, що складається з лінз, а роздільна здатність визначається розмірами пікселя ПЗЗ матриці і може досягати одиниць мікрон. Зовнішній вигляд мікроскопа показано на рис. 1 та рис. 2. Як Web-камера використана модель "Wcam 300А" фірми Mustek, що має кольорову ПЗЗ матрицю роздільною здатністю 640x480 пікселів. Електронна плата з ПЗЗ матрицею (рис. 3) демонтована з корпусу і після невеликого доопрацювання встановлена в центрі світлонепроникного корпусу з кришкою, що відкривається. Доробка плати полягала в перепаюванні USB-роз'єму з метою забезпечення можливості встановлення додаткового захисного скла на поверхню ПЗЗ матриці та герметизації поверхні плати.
У кришці корпусу зроблено наскрізний отвір, у центрі якого встановлено блок із трьох світлодіодів різного кольору свічення (червоний, зелений, синій), що є джерелом світла. Блок світлодіодів, у свою чергу, закритий світлонепроникним кожухом. Віддалене розташування світлодіодів від поверхні матриці дозволяє сформувати приблизно паралельний пучок світла об'єкті вимірювання.
ПЗЗ матриця з'єднана з ПК за допомогою кабелю USB. Програмне забезпечення - штатне, що входить до комплекту постачання Web-камери.
Мікроскоп забезпечує збільшення зображення в 50... 100 разів, при оптичній роздільній здатності близько 10 мкм із частотою оновлення зображення 15 Гц.
Конструкція мікроскопа показано на рис. 4 (без дотримання масштабу).
На вхідне вікно ПЗЗ матриці 7 для захисту від механічних пошкоджень встановлено кварцове захисне скло 6 розмірами 1x15x15 мм. Захист електронної плати від рідин і механічних пошкоджень забезпечується герметизацією її поверхні силіконовим герметиком 8. Досліджуваний об'єкт 5 розміщують на поверхні захисного скла 6. Освітлювальні світлодіоди 2 встановлені в центрі отвору кришки 4 і зовні закриті світлонепроникним світлодіодом3. становить приблизно 50...60 мм.
Живлення освітлювальних світлодіодів (рис. 5) здійснюється від батареї 12 із трьох послідовно з'єднаних гальванічних елементів напругою 4,5 В. Вмикання живлення здійснюють вимикачем SA1, світлодіод HL1 (1 на рис. 4) - індикаторний, розташований на захисному кожусі та сигналізує про наявність напруги живлення. Вмикання освітлювальних світлодіодів EL1-EL3 і тим самим вибір кольору освітлення здійснюють вимикачами SA2-SA4 (13), розташованими на бічній стінці корпусу 11.
Резистори R1, R3-R5 - струмообмежуючі. Резистор R2 (14) призначений для регулювання яскравості світла світлодіодів EL1-EL3, він встановлений на задній стінці корпусу. У пристрої застосовані постійні резистори С2-23, МЛТ, змінний – СПО, СП4-1. Вимикач живлення SA1 – МТ1, вимикачі SA2-SA4 – кнопкові SPA-101, SPA-102, світлодіод АЛ307БМ можна замінити на КВПД24А-К
Оскільки видимі розміри зображень залежать від характеристик відеокарти і розмірів монітора, мікроскоп вимагає калібрування. Вона полягає у реєстрації тесту об'єкта (прозора шкільна лінійка), розміри якого відомі (рис. 6). Вимірюючи відстань між штрихами лінійки на екрані монітора і співвіднісши їх із справжнім розміром, можна визначити масштаб зображення (збільшення). В даному випадку 1 мм екрана монітора відповідає 20 мкм об'єкта, що вимірювається.
