走向繞射極限與千倍放大率: 光學變焦手機顯微變鏡!

與傳統顯微鏡設計相同，如果使用一組目鏡與物鏡來放大，先用物鏡投影形成中間像，再用目鏡放大，就可以大幅增加放大倍率，達到高NA鏡頭的理論光學解析度， ... 2015年11月2日星期一 走向繞射極限與千倍放大率:光學變焦手機顯微變鏡! 手機顯微鏡的出現因為結合手機的攝影功能與即時性，已經改變傳統對光學顯微鏡遙不可及的觀念，由科學Maker社群共同推動的手機顯微鏡製作計畫，目前全台已經有約上千所的學校的老師，與各教育研究單位開始使用，讓顯微科學觀察的實驗的能力與機會重新回到每個對科學有興趣的人的手中，並一起建設完成上萬張開放顯微影像的台灣科學影像資料庫供非營利使用。

手機顯微鏡除了優越的光學性能與方便的使用特性外，最大的特點在模組化設計，先找出真正的科學原理，然後用數位製造的方式模組化實現，這樣的設計的讓各種觀察方式可以經由附加不同模組的方式完成，目前計有偏光顯微鏡，金像顯微鏡，螢光顯微鏡，倒立顯微鏡等，這些設計原本屬於專業研究領域的觀察都可以實現（關於手機顯微鏡的設計請看手機顯微鏡三部曲），提供原本昂貴研究用顯微鏡才有的功能，讓各種觀察能夠實現。

三部曲之一手機顯微鏡的誕生 三部曲之二偏光手機顯微鏡的誕生 三部曲之三螢光手機顯微鏡的誕生 對於一些較小的物體，如動物細胞與細菌，手機顯微鏡的鏡頭設計雖有足夠的光學解析度，但是受限於目前手機相機不提供光學放大，對於微米等級的物體仍然不易直接觀察，在克服這點上，目前的模組設計中有複式模組與數位相機模組來達到千倍放大倍率，理論上可達到鏡頭設計的光學繞射極限(約略小於1um)， 即使單一個大腸桿菌也可以被觀察到。

但是如果可以直接使用手機顯微鏡來達到這樣的放大倍率，會讓使用更方便，其實光學變焦模組在當初設計時已考慮到日後可直接附加在手機顯微鏡上。

與傳統顯微鏡設計相同，如果使用一組目鏡與物鏡來放大，先用物鏡投影形成中間像，再用目鏡放大，就可以大幅增加放大倍率，達到高NA鏡頭的理論光學解析度，不會受限手機原本的鏡頭跟感光學件，複式成像的概念如下，只要調整兩個鏡頭的間距就可以調整光學放大倍數。

來源：http://scientificsentence.net/Optics/ 而要在手機顯微鏡上實現光學變焦，需要手機顯微鏡與倒立顯微鏡模組，在倒立顯微鏡模組中有另一獨立鏡片，與手機顯微鏡的鏡片組合後，以倒立模組的鏡頭做為物鏡，而手機顯微鏡上平板的鏡頭做為目鏡，來實現適合手機的的複試光學變焦手機顯微鏡。

結合後的圖示如下: 因為不同光學放大倍率下對物體焦點的移動只要調整載物台就可以校正，不會有成像問題，所以用這樣單一鏡頭或是複合鏡頭的設計，可以在手機下實現從幾個公厘的個體特徵觀察到微米等級的細胞細菌觀測都在同一組手機顯微鏡下實現。

下圖是以光學變焦模組拍攝老鼠子宮切片的照片，可以看出細胞的結構與染色的細胞核。

其實這樣的解析度一直就在手機顯微鏡裡了:) 張貼者： scimage 以電子郵件傳送這篇文章BlogThis！分享至Twitter分享至Facebook分享到Pinterest 沒有留言: 張貼留言 較新的文章 較舊的文章 首頁 訂閱： 張貼留言(Atom) .本站..新聞..演講..實驗室..關於這..手機顯微鏡@科學Maker FB科學Maker社群 科學Maker科學與Maker社群本部 新進介紹 Loading... 分類介紹 人類社會 (22) 化學材料 (53) 天文宇宙 (21) 生技醫療 (66) 生物 (162) 生物分子 (52) 生物細胞 (57) 生態環境 (41) 光學技術 (95) 地球科學 (18) 奈米科技 (62) 物理 (142) 神經認知 (64) 動物行為 (93) 軟物質 (99) 資訊科學 (85) 儀器裝置 (63) 機械數控 (70) 應用科技 (249) @_@:歡迎利用回覆提供看法與背景知識,也歡迎把喜歡的影片跟說明帶走,讓科學的樂趣能被分享,沒有任何授權的問題.找尋回本站請google科學影像orscimage. 即時科學資訊分享 FACEBOOK上訂閱分類科學資訊 瓦力為什麼而開心呢? scimage 每日介紹科學新知,科普知識與實際實驗影片-歡迎每一顆好奇的心@_@! 檢視我的完整簡介 .本站..新聞..演講..關於這..scimage作者. .神經..奈米..生醫..物理..科技..地球...生命. 實驗室@NTU..台大課程..論文..讀書會..