Za svou téměř 300letou historii vývoje se mikroskop stal pravděpodobně jedním z nejoblíbenějších optických přístrojů, hojně využívaných ve všech oblastech lidské činnosti. Zvláště těžké je přeceňovat jeho roli při výuce školáků, kteří poznávají mikrosvět kolem sebe na vlastní oči.
Charakteristickým rysem navrhovaného mikroskopu je „nestandardní“ použití běžné webové kamery. Principem činnosti je přímo registrovat projekci studovaných objektů na povrch CCD matrice při osvětlení paralelním paprskem světla. Výsledný snímek se zobrazí na monitoru PC.
Ve srovnání s konvenčním mikroskopem nemá navrhovaná konstrukce optický systém skládající se z čoček a rozlišení je určeno velikostí pixelu CCD matrice a může dosahovat několika mikronů. Vzhled mikroskopu je na obr. 1 a Obr. 2. Jako webová kamera byl použit model „Wcam 300A“ od Musteku, který má barevnou CCD matici s rozlišením 640x480 pixelů. Elektronická deska s CCD maticí (obr. 3) je vyjmuta z pouzdra a po drobných úpravách je instalována do středu světlotěsného pouzdra s otevíracím víkem.Úprava desky spočívala v přepájení USB konektoru, aby bylo možné osadit na povrch CCD matrice další ochranné sklo a utěsnit povrch desky.
Ve víku pouzdra je vytvořen průchozí otvor, v jehož středu je blok tří LED diody různé barvy záře (červená, zelená, modrá), která je zdrojem světla. Blok LED diody, je zase zakryta světlovzdorným pláštěm. Vzdálené umístění LED diody z povrchu matrice umožňuje vytvořit přibližně rovnoběžný paprsek světla na měřeném objektu.
CCD matice se připojuje k PC pomocí USB kabelu. Software je standardní a je součástí webové kamery.
Mikroskop poskytuje zvětšení obrazu 50...100x, s optickým rozlišením cca 10 mikronů s obnovovací frekvencí obrazu 15 Hz.
Konstrukce mikroskopu je na Obr. 4 (není v měřítku).
Pro ochranu před mechanickým poškozením je na vstupní okénko CCD matrice 7 instalováno křemenné ochranné sklo 6 o rozměrech 1x15x15 mm, které jej chrání před mechanickým poškozením. Ochrana elektronické desky před kapalinami a mechanickým poškozením je zajištěna utěsněním jejího povrchu silikonovým tmelem 8. Studovaný objekt 5 je umístěn na povrchu ochranného skla 6. Osvětlení LED diody 2 jsou instalovány ve středu otvoru v krytu 4 a jsou zvenčí zakryty světlotěsným plastovým pláštěm 3. Vzdálenost mezi zkoumaným objektem a blokem LED diody je přibližně 50...60 mm.
Osvětlovací LED (obr. 5) jsou napájeny baterií 12 tří sériově zapojených galvanických článků o napětí 4,5V.Napájení se zapíná spínačem SA1, LED HL1 (1 na obr. 4) je kontrolka, umístěná na ochranném krytu a signalizuje přítomnost napájecího napětí. Osvětlovací LED diody EL1–EL3 se rozsvítí a tím se barva osvětlení volí pomocí spínačů SA2–SA4 (13) umístěných na boční stěně pouzdra 11.
Rezistory R1, R3—R5 jsou proudově omezující. Rezistor R2 (14) je určen k nastavení jasu LED EL1-EL3, je instalován na zadní stěně skříně. Zařízení používá konstantní odpory S2-23, MLT, proměnné odpory - SPO, SP4-1. Síťový spínač SA1 - MT1, spínače SA2 - SA4 - tlačítkový SPA-101, SPA-102, LED AL307BM lze nahradit KIPD24A-K
Vzhledem k tomu, že zdánlivá velikost výstupních 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). Měřením 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 mikrometrům měřeného objektu.
Pomocí mikroskopu můžete pozorovat různé jevy a měřit předměty. Na Obr. Obrázek 7 ukazuje obrázek laserové perforace bankovky v hodnotě 500 rublů. Průměrný průměr otvorů je 100 µm a je viditelná odchylka ve tvaru otvorů. Na Obr. Obrázek 8 ukazuje obraz masky barevné obrazovky Hitachi. Průměr otvorů je asi 200 mikronů.
Jako příklady biologických objektů byly vybrány pavouk, jeho noha a knír; jsou znázorněny na Obr. 9 a Obr. 10 (průměr vousu je asi 40 mikronů), vlasy autora (průměr 80 mikronů) - na obr.11, rybí šupiny - na Obr. 12. Je zajímavé sledovat procesy rozpouštění látek ve vodě. Jako příklad jsou uvedeny procesy rozpouštění soli a cukru. Na Obr. 13,a a Obr. 14a ukazuje částice krystalů suché soli a cukru a na Obr. 13.6 a Obr. 14.6 - proces jejich rozpouštění ve vodě. Jasně viditelné jsou zóny zvýšené koncentrace látek a efekty zaostřování světla v disolučních centrech.
