Микроскоп своими руками — как сделать своими руками простой и мощный микроскоп (85 фото и видео)

Как поживает инфузория туфелька?

Ниже мы детально расскажем дотошным ребятишкам о том, как сделать микроскоп своими руками в домашних условиях. Он, возможно, позволит им рассмотреть не только инфузорию туфельку. Это одноклеточный живой организм, который впервые они увидели в школе через настоящий микроскоп.

Микроскоп своими руками из линз — очень сложное технически оптическое устройство, на фото не все видно снаружи, основное кроется в корпусе.

В домашних условиях достичь качества изображения возможно, если линзы будут изготовлены профессионально.

Тогда увеличение вещи в несколько раз вполне достижимо. Мы представим схему конструкции, вполне неплохой самоделки, разработанной Л. Померанцевым.

Фокусировка

Исторически фокусировка может осуществляться, как перемещением объектива, так и перемещением фоточувствительной пластинки. Последний вариант первоначально в основном и использовался. Перемещение объектива конструктивно оказалось более простым и при переходе на пленку стало основным. Но неверно думать, что в пленочных аппаратах не было конструкции с перемещением для фокусировки пленки, а не объектива. Они были.

Фокусировка состоит не только из перемещения, но и из перекоса объектива относительно чувствительного материала. Первые камеры это повсеместно использовали. В последующем от этого практически отказались. В частности, из-за того, что визуальная наводка по матовому стеклу не обеспечивала оперативности, а дальномерные камеры позволяли сфокусироваться только на одной точке. Во многих случаях лучшую фокусировку обеспечивает точная шкала дистанций на оправе хорошо отъюстированного объектива, а самым точным способом измерения расстояния до объекта является рулетка. Преимуществом зеркальных камер было то, что при точной юстировке фильмового канала и матового стекла можно было не задумываться о точности изготовления базового отрезка конкретного объектива. Если изображение резко на матовом стекле, то оно будет резким и на пленке. Однако, зеркальные цифровые камеры, на мой взгляд, конструктивно нелогичны. Нет смысла фокусироваться по дополнительному матовому стеклу, когда мы имеем возможность фокусироваться по изображению на ЖК экране. Сегодняшнее качество ЖК экранов вполне сопоставимо с крупнозернистым матовым стеклом, и сегодняшняя техника позволяет создать ЖК экраны, не уступающие по характеристикам лучшим матовым экранам.

Потом появился автофокус. Обычно он реализовывался отдельным мотором в каждом объективе или реже мотором камеры, перемещавшим объектив, как в камерах Pentax. Самой интересной автофокусной камерой, позволявшей работать с обычными объективами, был и остается Contax AX (1996 г?), в котором перемещается фактически вся начинка камеры относительно объектива. Ниже приведена схема из рекламного буклета.

Обидно, но на сайте Contax об этой камере нет ни слова, и, возможно, самая интересная камера выпала из официальной истории. На других сайтах сохранился пресс-релиз фирмы с описанием истории создания камеры.

Перемещать рулон пленки довольно неудобно, потому что он занимает существенно больше места, чем собственно кадровое окно. С механизмом транспортировки он может иметь и довольно значительный вес. Сегодняшние матрицы незначительно больше кадрового окна и существенно легче объектива. Перемещать их представляется куда более логичным решением, тем более, что оно уже реализовано во многих сканерах.

Потом появился автофокус по множеству точек. И вот здесь непонятно. Плоскость можно провести через три точки. Зачем больше трех точек автофокусировки, уже неясно. Возможно, потому, что из целого множества используются каждый раз только три. Но реально плоскость сегодня не перекашивается, т. е. используется только одна точка фокусировки. Матрица много легче объектива. Перемещать ее тоже легче. Коль у нас есть несколько точек фокусировки, логично использовать не только перемещение, но и перекос матрицы. Если у нас есть три точки автофокусировки, то, поставив три мотора, мы получим систему автофокусировки, сопоставимую по возможностям с дорожными камерами столетней давности.

Что необходимо для работы?

Купить в магазине оптики пару линз на десять диоптрий с плюсом. Приобретайте их небольшого диаметра, около двух сантиметров.

Забегая наперед, скажем, что одна линза будет установлена в окуляре, то есть там, где будет с ней соприкасаться глаз, другая — для объектива.

Диоптрии (Д) — это сила оптики, обратная фокусу (расстоянию). Одна единица равна метровому фокусу, две – полуметру. Поэтому десять Д – это всего 10 см. От них и будем конструировать.

VGA / HDMI микроскоп. Скрещиваем ежа и ужа и делаем полезный инструмент.

В роли «ежа» — китайский VGA/HDMI микроскоп Eakins, В роли «ужа» — советский фотоувеличитель Ленинград-4. Мартышка к старости слаба глазами стала; А у людей она слыхала, Что это зло еще не так большой руки: Лишь стоит завести Очки. Очков с полдюжины себе она достала… «Мартышка и очки», Иван Андреевич Крылов. Не секрет, что многие из представителей Homo Sapiens к возрасту около 40 сталкиваются с некоторыми проблемами со зрением. У меня лично несколько лет назад это стало выражаться так – при задачах, когда нужно сфокусироваться на расстоянии «вытянутой руки», глаза не «ловят фокус», картинка двоится, глаза устают. Многие меня поймут. При всём этом на медкомиссии я уверенно получаю «единицу». В том же кабинете тётя доктор сказала, что это возрастное, даже назвала термин. Выписала очки для чтения и сказала сильно не переживать. Ну а я, как та, вышеупомянутая мартышка стал заводить себе всякие «очки», то есть обрастать различными оптическими приспособлениями. Дело в том, что я иногда паяю. И то, что раньше делал невооружённым, так сказать, глазом, стало невозможно делать без всяких увеличилок – очки, лупы, наголовные линзы-козырьки. Всё это постепенно покупалось и использовалось. Что-то уходило в ящик с хламом, что-то занимало место на рабочем столе. Время идёт, глаза не молодеют, компоненты становятся всё мельче. Уже где-то с год назад, начал осознавать, что микроскоп для пайки, ну или какое-то его подобие, просто необходим. Конечно, первым делом рассматривались варианты бинокулярных микроскопов. Мне как-то по случаю довелось немного поработать с стереомикроскопом. Вещь. Но цены… Глядя на них, понимаешь – нет никакой справедливости в этом мире капитала. =) Даже тёмные лошадки вроде б/у Olympus на Ebay стоят недёшево. Да и возможен вариант, что купив такой подешевле, потом придётся возиться с его настройкой, юстировкой и т.п. Каноничные МБС в местах, где я проживаю, вещь вообще экзотическая. Оставались только варианты так называемых «цифровых» микроскопов. Их выбор велик. Но и там толкового мало. Мне хотелось – отсутствие задержки при отображении картинки (это самый неприятный момент у многих подобных устройств), чтобы прибор не занимал лишнего места на столе и в то же время был под рукой, желательно, чтобы отсутствовала «прокладка» в виде компьютера для обработки сигнала. Ну и, само собой, увеличение и фокусное расстояние, такие, чтобы иметь возможность выполнять мелкие работы. Перебирал варианты, думал о самоделке, но тогда необходимо привлекать компьютер, не хотелось. Смотрел и читал всякие обзоры. Нашёл на YouTube англоязычный обзор с микроскопом, сходным с обозреваемым. Поиски на Aliexpress привели уже к герою обзора. Жаба была поставлена перед фактом, заказ сделан. Магазин отработал хорошо, сделали как я просил – цена поменьше на посылке, адаптер питания с нужной вилкой. Доставили быстро, упаковано было хорошо, надёжно. Сразу покупал там и кольцевую подсветку. О ней позже, с ней не всё однозначно.

Комплект такой – модуль микроскопа, объектив, я купил с самым дешёвым вариантом, заявлен как 130Х, его длина 11см, блок питания 12В 1А, пульт ДУ. Сам модуль

Ну что же, разберём нашего «ежа» — с детства не мог спокойно спать, пока не посмотрю, что там внутри новой игрушки. Благо, разбирается просто – конструкция стянута четырьмя длинными винтами. Внутри – три платы, соединены – к плате сенсора через разъём прикреплена ещё одна плата, которая, в свою очередь двумя шлейфами подключена к плате управления. Плата управления –

С «ежом» разобрались, расскажу немного об «уже».

Я с самого начала планировал применить в качестве «штатива» старый фотоувеличитель. Но, как оказалось, найти его – проблема. Опрос знакомых ничего не дал, многие вообще на меня смотрели как на тронутого. Действительно, ведь это вещь, которая ушла в прошлое. Просмотр объявлений на сайтах «куплю/продам» тоже ничего путного, ну как, там увидел несколько предложений, но в других городах. Не подходит. В голове крутились варианты разного колхоза, даже с применением сан. тех. труб и фитингов. И вот в один прекрасный для меня день я проходил через соседний двор. Вижу – люди выносят старую мебель и среди неё стоит ОН. Подошёл, пообщался. Оказалось – купили квартиру, выносят хлам. Отдали бесплатно. Ну я отблагодарил, конечно. После таких событий начинаешь верить в материальность мысли. К тому же, это оказался увеличитель именно такой конструкции, как я и хотел. А ведь я сам лет 5 назад выбросил фотоувеличитель. Надеюсь, кто-то тоже дал ему вторую жизнь. Итак, это – «Ленинград-4», точнее какой-то его клон. Абсолютно идентичный. Нашёл фото в нете – так он и выглядел. Состояние было «повидал многое в жизни», не было оптики, но я почистил, смазал трущиеся части, всё отлично.

В работе.

Мой рабочий монитор – Samsung 930BF. 19” 1280х1024. Подключен по VGA. Пробовал подключать по HDMI к второму монитору Dell разрешение FullHD. Всё работает. Только при первом включении в настройках надо было переключить картинку в 16:9. Потом настройки запомнились. Несколько фото работы получившегося устройства. Сразу извиняюсь за качество – захвата картинки на устройстве нет, просто фотографировал смартфоном монитор. Немного SMD (фокус около 16см) —

Можно прикинуть увеличение при этом фокусе, нижняя сторона матрицы — 38см —

Насчёт подсветки.

Удобно ли на нём работать – мне вполне. Но сразу скажу, что работать на таком устройстве, когда глаза смотрят не на руки, а на монитор, получается не у всех. Давал попробовать своему товарищу – ничего путного у него не вышло. Хотя, думаю, после какого-то времени пошло бы дело, возможно надо потренироваться. Так что лучше бы попробовать, прежде чем делать такие девайсы. У меня это не вызвало никаких проблем, руки спокойно «синхронизируются». Могу делать довольно тонкие работы. Подведём итог – плюсы устройства: — отсутствие задержки при отображении картинки. — прямой вывод видео на монитор. — фокусное расстояние, позволяющее работать с паяльником. — цена (относительно бинокулярного стереомикроскопа). — компактно вписался в рабочее место. Минусы: — Нет захвата картинки. Мне не нужно совсем, кому-то, возможно, будет важно. — Маленькое поле захвата при максимальном фокусе. — Это не бинокулярный стереомикроскоп =) Доволен ли я? Да, вполне. Пользуюсь два месяца. Устройство позволяет выполнять задачи, которые я однозначно не смог бы решить с моими «очками» в виде всяких луп и других устройств. Это ещё «бета-версия». Планирую немного укоротить ногу, буду что-то делать с подсветкой. Но я не профессионал, это моё хобби. И это ни в коем случае не противовес профессиональным микроскопам. Предупреждая возможный холивар, скажу так – более-менее приличный стереомикроскоп на порядок более годная вещь. Но – цена. И сопоставление моих потребностей и возможностей делают моё устройство вполне достойным занять место на рабочем столе.

Всех благодарю за внимание. Всем здоровья!

Пошаговая методика сбора микроскопа

Подберите готовый или соберите сами цилиндр указанной длины и под окружности подобранных линз. Разделите его на 2 одинаковые части. В них укрепите диоптрийные стекла.

Внутренности закрасьте чёрной гуашью. Линзы в полутубусах приклейте картонными вставками-кольцами. Затем изготовьте ещё одну трубку – будущий тубус – с диаметром, чтобы две половинки с оптикой вошли в него плотно одна над другой. Внутри также окрасьте чёрным.

Доработка деталей

Электронный микроскоп можно начать собирать лишь после тщательной проверки и доработки всех подобранных ранее деталей. При этом должны учитываться следующие важные моменты:

• для крепления оптики в основании бронзовой втулки необходимо просверлить два отверстия диаметром приблизительно 1,5 миллиметра, а затем нарезать в них резьбу под винт М2;
• затем в готовые отверстия вворачиваются соответствующие установочному диаметру болтики, после чего на их торцы наклеивают небольшие бусинки (с их помощью управлять положением оптической линзы микроскопа будет намного легче);
• затем нужно будет организовать подсветку обзорного поля пайки, для чего берутся приготовленные ранее светодиоды от старой матрицы.

Регулировка положения линзы позволит при работе с микроскопом произвольно изменять (уменьшать или увеличивать) фокусное расстояние системы, улучшая условия пайки.

Для питания системы освещения от USB кабеля, которым веб-камера подключается к компьютеру, отводятся два провода. Один – красного цвета, идущий на контакт «+5 Вольт», а другой – чёрной расцветки (он подсоединяется к клемме «-5 Вольт»).

Перед сборкой микроскопа для пайки нужно будет изготовить основание подходящего размера. Оно пригодится для распайки светодиодов. Для этого подойдёт кусочек фольгированного стеклотекстолита, вырезанный по форме кольца с площадками для пайки LED-светодиодов.

Фото микроскопа своими руками

Внешний вид

Продавец предлагает на выбор разные модели, я же не хотел переплачивать решил сначала попробовать 130Х, что о ней пишет сам продавец: Коэффициент масштабирования: 15: 1 Кратность увеличения: 1X ~ 130X Материал: 2,4 мм-36 мм Рабочее расстояние: 55-570 мм Фокусное расстояние: 110 мм Крепление: 28 мм (C-mount) Обещает большую площадь наблюдения. У продавца стоит спросить о кольце крепления самого объектива, насколько понял я то они бывают разных диаметров. Я же решил взять с кольцом в 50мм:

Диаметр объектива составляет 30 мм, без учета накатки:

Пизанская башня установлена так за счет своей кривой крышки объектива.

Внутри тубуса, по ложбинам бегает группа линз, изменяя фокусное расстояние:

У объектива присутствует возможность использования дополнительных, увеличительных колец, в качестве насадки для наращивания:

А еще туда можно в крутить еще один объектив, я пробовал это сделать с объективом от камеры CCTV. Пример вида на камере без лицевой панели:

Пример вида на камере с лицевой панелью и установленным удлинителем на 10мм (о нем будет ниже):

Скажу честно, я по-разному считал для этого объектива увеличение и получал либо странные цифры, либо результаты близкие к 100 крат, я в итоге не смог полноценно оценить кратность и решил не вводить Вас в заблуждение. Все полученные материалы несут чисто визуальный характер.

Как проверить б/у микроскоп при покупке

Перед покупкой б/у микроскоп для пайки проверяется просто (частично взято у этого спеца):

• осмотрите корпус микроскопа на наличие царапин и следов удара. Если есть следы удара, то оптика может быть сбита.
• проверьте люфт ручек позиционирования — его не должно быть.
• наметьте маленькую точку на листе бумаги карандашом или ручкой и проверьте, не двоится ли точка на разных кратностях.
• при повороте ручек настройки микроскопа послушайте наличие хруста или проскальзываний. Если они есть, то пластиковые шестерни могут быть лопнувшими, а отдельно они не продаются.
• осмотрите окуляры на предмет наличия просветления. Часто от неправильного ухода его царапают или стирают.
• покрутите окуляры вокруг своей оси на белом фоне. Если артефакты изображения тоже крутятся, то дело в грязи на окулярах — это пол беды.
• если видны серые пятна, блеклое изображение или точки, то возможно загрязнена призма или вспомогательная оптика. Иногда на ней обнаруживаются белесый налет, пыль и даже грибок.
• самое сложное в диагностике микроскопа для пайки — определить слабое несведение по вертикали. Если глазам трудно за пару минут адаптироваться к изображению, то лучше такой микроскоп для пайки не брать — у него сильное несведение. Если при пайке под микроскопом глаза устают в течение 30-60 минут и начинает болеть голова, то это слабое несведение. Слабое расхождение объектов по высоте трудно определить при покупке.
• осмотрите ЗИП, при наличии.