Mikroskop bez čoček.

Za svou téměř 300letou historii vývoje se mikroskop stal pravděpodobně jedním z nejoblíbenějších optických přístrojů, hojně využívaných ve všech oblastech lidské činnosti. Obzvláště těžké je přeceňovat jeho roli ve výuce školáků, kteří poznávají okolní mikrokosmos na vlastní oči.

Charakteristickým rysem navrhovaného mikroskopu je „nestandardní“ použití běžné webové kamery. Princip činnosti spočívá v přímé registraci projekce studovaných objektů na povrch CCD matrice při osvětlení paralelním paprskem světla. Výsledný snímek se zobrazí na monitoru PC.

Ve srovnání s konvenčním mikroskopem postrádá navrhovaná konstrukce optický systém skládající se z čoček a rozlišení je určeno velikostí pixelu CCD matrice a může dosahovat několika mikronů. Vzhled mikroskopu je znázorněn na Obr. 1 a Obr. 2. Jako webkamera byl použit model "Wcam 300A" firmy Mustek s barevnou CCD maticí s rozlišením 640x480 pixelů. Elektronická deska s CCD matricí (obr. 3) byla demontována z pouzdra a po mírné úpravě byla instalována do středu neprůhledného pouzdra s otevíracím víkem. Finalizace desky spočívala v zapájení USB konektoru za účelem poskytnutí možnosti instalace dodatečného ochranného skla na povrch CCD matrice a utěsnění povrchu desky.

Ve víku pouzdra je vytvořen průchozí otvor, v jehož středu je blok tří LED různých barev svitu (červená, zelená, modrá), který je zdrojem světla. Blok světelných diod je zase uzavřen neprůhledným obalem. Vzdálené umístění LED od povrchu matice umožňuje vytvořit přibližně paralelní paprsek světla na měřeném objektu.

CCD matice je připojena k PC pomocí USB kabelu. Software - běžný, součástí dodávky webové kamery.

Mikroskop poskytuje zvětšení obrazu 50 ... 100 krát, s optickým rozlišením asi 10 mikronů s obnovovací frekvencí obrazu 15 Hz.

Konstrukce mikroskopu je znázorněna na Obr. 4 (není v měřítku).

Na vstupní okénko CCD matrice 7 je pro ochranu před mechanickým poškozením instalováno křemenné ochranné sklo 6 o rozměrech 1x15x15 mm. Ochrana elektronické desky před kapalinami a mechanickým poškozením je zajištěna utěsněním jejího povrchu silikonovým tmelem 8. Studovaný předmět 5 je umístěn na povrchu ochranného skla 6. Osvětlovací LED 2 jsou instalovány ve středu otvoru v krytu 4 a jsou zvenku zakryty neprůhledným plastovým pouzdrem 3. Vzdálenost mezi zkoumaným objektem a blokem LED je přibližně 50 ... 60 mm.

Osvětlovací LED (obr. 5) jsou napájeny baterií 12 ze tří 4,5 V galvanických článků zapojených do série.napájecí napětí. Rozsvícení osvětlovacích LED EL1-EL3 a tím i volba barvy osvětlení se provádí spínači SA2-SA4 (13) umístěnými na boční stěně pouzdra 11.

Rezistory R1, R3-R5 - proudové omezení. Rezistor R2 (14) je určen k nastavení jasu LED diod EL1-EL3, je instalován na zadní stěně skříně. Zařízení využívá pevné rezistory C2-23, MLT, proměnné - SPO, SP4-1. Síťový spínač SA1 - MT1, spínače SA2-SA4 - tlačítka SPA-101, SPA-102, LED AL307BM lze nahradit KIPD24A-K

Vzhledem k tomu, že zdánlivé rozměry zobrazených obrázků závisí na vlastnostech použité grafické karty a velikosti monitoru, mikroskop vyžaduje kalibraci. Spočívá v registraci zkušebního objektu (průhledné školní pravítko), jehož rozměry jsou známé (obr. 6). Změřením vzdálenosti mezi tahy pravítka na obrazovce monitoru a jejich korelací se skutečnou velikostí můžete určit měřítko obrazu (zvětšení). V tomto případě 1 mm obrazovky monitoru odpovídá 20 µm měřeného objektu.