手機顯微鏡

Description

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作者:CETT文創科教智囊團

 

創作發想

CETT的成員大部份都是成功大學光電系的學生,曾經在系上看到精密的顯微模組,連接電腦之後,就能夠讓我們一窺電子面板元件的奧秘,不僅將RGB三原色清楚呈現,更同時進行數據統計與分析。此時,我們想嘗試透過一般透鏡組的放大原理來達到同樣的成像效果,並與熟識的教授討論,教授鼓勵我們將其製作成一項科普教案,可以進行簡易的生物或物質觀察,也期待未來能夠應用於醫療資源匱乏的地區,用來觀察傷口、瞳孔等,幫助醫生更容易做出初步的診斷。

 

上網參考相關資料時,發現有許多固定在手機鏡頭上的簡易望遠鏡,但若用手持則容易因抖動而難以成像,因此,我們決定製作固定式的手機顯微鏡,方便使用者進行更加精確的觀測。在持續改良下,我們與教授合作建立手機顯微鏡為一項完整的教案,不但到各中小學進行專案分享,更在SPIE美國光電年會上的演示會獲得好評!

 

使用材料

1. 壓克力板(3mm)

 

2. 螺絲、螺帽、琺蘭螺帽

螺帽

 

3. 透鏡(一組兩顆)

4. 熱縮套

5. 強力膠或熱熔膠

6. 鈕扣電池

7. 白色LED燈

8. 泡棉管

9. 夾子

10. 扳手

 

步驟說明

1. 雷射切割壓克力板為頂板、底板和載物

 

2. 將鈕扣電池置入底板的長方形孔洞(底板僅有一面能置入電池,藉此確認底板方向)

3. 將兩顆透鏡疊合,以熱縮套管加熱包覆固定為透鏡組;將一個琺蘭螺帽與兩個螺帽疊合,以熱縮套管加熱包覆固定為調節輪

4. 以強力膠或熱熔膠將透鏡組固定在頂板的圓孔中

以熱縮套管加熱包覆固定後的透鏡組(目前透鏡組採用兩顆透鏡疊合,若想增加放大倍率,可以透過疊合更多透鏡來達到)

 

5. 以四根螺絲插入底板,並用扳手和螺帽將其固定,作為手機顯微鏡的骨架

6. 將調節輪旋入螺絲,並放上載物台與緩衝墊(由泡棉管剪裁而成)

7. 旋入四個螺帽,保留約3mm的空間於螺絲末端,以確保放上頂板後頂板上方為一完整平面

8. 將白色LED燈嵌在鈕扣電池上作為光源,長方形孔洞預設位置在透鏡組正下方,也可以用夾子夾住兩者,任意選擇光源位置

9. 開啟手機的相機功能,對準透鏡組即可開始進行觀測,並即時拍照或錄影記錄

下方手機螢幕RGB三原色元件成像效果演示

 

10. 可以另外在頂板雷射雕刻增加喜愛的圖案

在頂板雷射雕刻CETT的logo

 

結語

我們試著以低廉的成本達到顯微鏡的效果,兩顆透鏡所組成的透鏡組大約有50~70的放大倍率,能夠做簡易的生物與物質觀察,我們很樂於將成果分享出去,每當聽到觀眾目睹微觀世界的驚呼聲,我們都感到喜悅無比,很開心從中獲得了各界的肯定,但技術上仍有許多可以改善的部分,包含焦距的調整、載物台的平衡等,我們仍在持續改良當中,期待讓手機顯微鏡功能更加穩定、技術更加親民,成為一項普及於各界的工具!

 

成品圖-手機顯微鏡二代(目前已改良至第三代)

 

成果展示

以下附上生物觀察影片連結:

1. 孑孓

https://drive.google.com/open?id=1w-llNHJZ_XYewUOIljfvaMpJMj-AXYXB

2. 螞蟻啃食蚯蚓

https://drive.google.com/open?id=1qJTPrrMn0XAnNF3hEokGc1_EGDwCGnIr

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(MakerPRO編輯部代發)

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