Что такое стерео микроскоп

Типы стереомикроскопов, применение, возможности

Более половины микроскопов установленных на нашей планете – стереомикросопы. Стереомикроскопы – широкий класс оборудования, позволяющий решать множество задач самых разных направлений. По своей сути стереомикроскоп является «специальными» очками для наших глаз, позволяющими видеть нам объемные предметы под сильным увеличением не теряя пространственной ориентации.
В отличии от лабораторных микроскопов, где изображение формируется одним оптическим каналом, затем дублируется в тубусе и поступает к нам в глаза в виде двух одинаковых изображений в каждом окуляре, в стереомикроскопе изображение формируется иначе. Стереомикроскоп формирует различное изображение объекта в левом и правом окуляре, будто мы наблюдаем его с двух сторон (под углом стереоскопичности, обычно 11-15 градусов) при значительном увеличении. Такой метод формирования изображения позволяет сохранить виртуальную объемность объекта. Наши глаза с легкостью определяют, на каком расстоянии находится тот или иной элемент исследуемого образца, а рельеф поверхности становится понятным с первого взгляда.
Стереомикроскопы очень помогают в ситуациях, когда нам необходимо увидеть объемное увеличенное изображение исследуемого объекта с высокой контрастностью, четкостью и большой глубиной резкости. Только при использовании стереомикроскопа возможно проводить микроманипуляции образца в большом удобном рабочем пространстве. Стереомикроскоп незаменим для проведения реставрационных работ, подготовки проб для электронной и оптической микроскопии, пайки и склейки мелких объектов, а также для сложной сборки систем, в которых используются мелкие детали, к примеру часы и различные электронные устройства.

Типы стереомикроскопов

В настоящий момент существует два типа построения стереомикроскопов. Это схема Грену и схема Аббе (параллельная схема с общим главным объективом – CMO common main objective). У каждой схемы есть свои преимущества и недостатки, но обе они встречаются одинаково часто, хотя микроскопы, построенные по схеме Грену, дешевле параллельных систем.

Сравнение конструкций стереомикроскопов Грену и Аббе на примере стереомикроскопов Olympus SZ-61 и SZX-7

Начнем с микроскопов схемы Грену. При такой конструкции изображение, формируется двумя раздельным оптическими путями, расходящимися на угол стереоскопичности. Недостатком такой системы является наклон оптической оси объективов относительно образца. Наклоненный объектив строит трапециевидное изображение объекта в фокальной плоскости окуляра. Наши глаза обычно компенсируют этот эффект, но при длительной работе наблюдатель может испытывать усталость, связанную с трапециевидным изображением в каналах. Небольшие расхождения по увеличению и фокусу в каждом из путей также добавляют негативное влияние на комфорт наблюдения, заметный со временем при длительной работе.

Преимуществом схемы Грену является высокая глубина резкости изображения, отличная стереоскопичность, а также компактность конструкции. Кроме того, изображение в каждом канале стереомикроскопа Грену формируется центрально относительно оптической системы, что позволяет легче корректировать оптические аберрации.

Контроль качества пленочного поляризационного фильтра на стереомикроскопе Грену с выносной консолью

Стереомикроскопы Аббе выполнены с одним главным объективом, располагающимся строго перпендикулярно исследуемому объекту. Диаметр объектива накладывает некоторые ограничения на угол стереоскопичности, ограничивая его до 11 градусов.

Благодаря такой схеме достигается большое поле зрение и отсутствие искажений изображения. В старших моделях стереомикроскопов используют План Апохроматические Plan-Apo объективы, с полностью исправленными хроматическими аберрациями и кривизной поля, что позволяет получать высокое качество изображения как в окулярах, так и на камере. В некоторых стереомикроскопах, выполненных по схеме Аббе предусмотрена возможность располагать объектив соосно с фотоканалом для четкого вертикального формирования изображения на камере, свободного от искажений, к примеру, стереомикроскопы Olympus SZX с поворотным револьвером объективов. Конструктивно стереомикроскопы с общим главным объективом сложнее, требуют высокой коррекции аберраций объектива и стоят дороже. Схема Аббе используется в стереомикроскопах исследовательского и реже лабораторного класса.

Обоснование выбора схемы стереомикроскопа

Выбор между стереомикроскопами конструкций Грену и Аббе осуществляется в первую очередь исходя из задач пользователя. Ошибочно думать что микроскоп Аббе будет выигрышным вариантом при любом применении.

Стереомикроскопы, выполненные по схеме Грену – отличный выбор для реставрационных задач, пайки, позиционирования кристаллов и т.п. Эти системы в полной мере проявляют себя в случаях, когда необходимо невысокое увеличение до 100х при сравнительно большом рабочем расстоянии около 100 мм. Получение качественных, свободных от геометрических погрешностей фотоизображений на стереомикроскопах Грену затруднительно из-за наклона объектива относительно исследуемого объекта.

Изображение пчелы полученное на стереомикроскопе Аббе. Высокая глубина резкости при кольцевом бестеневом освещении.

Для хороших микрофотографий, обладающих высоким разрешением, удобством работы с препаратами, в задачах где увеличение играет первостепенную роль, стоит обратить вниманием на системы с главным общим объективом. При получении снимков необходимо учесть возможность установки объектива строго соосно оси фотоканала.

Коррекция аберраций смещением объектива при получении фотографий.
Стереомикрскоп Olympus SZX-16, выполненный по cхеме АббеПри комплектовании учебного класса, формировании высокопроизводительной лаборатории с множеством рабочих мест необходимо учитывать экономическую стоимость выбора моделей стереомикроскопов. Целесообразно использовать микроскопы Грену там, где требуется визуальная оценка дефектов, контроль качества и непосредственно работа под микроскопом. Для получения фотографий, вывода изображения с микроскопа на проектор или цифровой телевизор высокого разрешения в целях демонстрации на верхнем пределе увеличения (более 100х для стереомикроскопов) желательно использовать схему Аббе, если позволяет финансирование.

Источник

Стереоскопические микроскопы: особенности и применение

Стереомикроскоп, бинокуляр это микроскоп для изучения объектов в объемном восприятии. За счет специальных объективов образующих стереопару изображение становится таким как видит его человек правым и левым глазом. Как правило большая часть стереоскопических микроскопов имеет панкратическую (zoom), либо ступенчатую систему Галилея, в более простых моделях она отсутствует. Сама оптическая система микроскопа может быть двух типов: схема Аббе и схема Грену. Изображение на окуляр может передаваться как аналоговым таки и цифровым способом. В этой статье мы рассмотрим специфику и особенности стереоскопических микроскопов.

Особенности применения стереомикроскопа

Человеческий глаз с нормальной остротой зрения различает объекты размером от 150 мкм при оптическом расстоянии

25см. Для изучения объектов до 150 мкм (растительные и животные) применяют приборы разной кратности и модификации. Стереомикроскоп позволяет довольно точно определить и идентифицировать размеры, строение, форму и множество иных характеристик объектов малого размера. Помимо естественных наук и исследований в различных областях данный тип микроскопов используется в электронной промышленности, например при контроле качества процессоров или печатных плат.

Как устроен стереоскопический микроскоп?

Стереомикроскоп состоит из насадки бинокулярного типа, системы увеличения и объектива. Система CMO из одного объектива, который включат в себя определенное количество линз большого диаметра, за счет чего свет идет под углом 11° и достигается стробоскопический эффект. Благодаря такой системе значительно увеличивается поле зрения по сравнению с обычными микроскопами, нивелируется искажение изображения исследуемого объекта на малом увеличении и появляется возможность полной коррекции аберраций объектива.

Важно: Почти все современные микроскопы комплектуются ПЛАН-АПО-объективами с исправленной кривизной поля и хроматическими аберрациями, за счет чего удается добиться отличного качества изображения исследуемого объекта, однако такие объективы существенно влияют на стоимость самого микроскопа в большую сторону. Как правило исследовательские и лабораторные микроскопы стереоскопического типа работают по схеме Аббе.

Схема Грену состоит из двух абсолютно одинаковых объективов, установленных под углом 14° друг к другу, за счет чего обеспечивается независимость оптических каналов. Такой принцип передачи увеличенного изображения дает гораздо более высокую глубину фокуса, однако при этом значительно сокращается поле зрения по сравнению со схемой Аббе. Такие микроскопы гораздо более дешевы в производстве и часто используются в качестве учебных или рабочих.

Подсветка и ее важность в работе стереоскопа

Обычно в стереомикроскопе используется отраженный свет – осветительный элемент устанавливается на корпусе микроскопа и может передвигаться для изменения угла освещения исследуемого объекта. Также нередко встречаются модели с бестеневой кольцевой системой освещения (светодиоды расположены вокруг объектива микроскопа). Определенные модели стереомикроскопов могут быть оснащены дополнительным предметным столиком для работы с соответствующим освещением.

В середине 80-х годов выпускались специальные осветительные устройства, которые просвечивали препарат. Сейчас данная система доработана и стереомикроскопы комплектуются люминесцентными осветительными системами при помощи дихроичных зеркал с регулируемой яркостью. Стереоскопы пользуются высоким спросом и их можно сделать универсальными для разных сфер и отраслей науки, за счет использования конкретных объективов и других частей увеличительного прибора.

Источник

Стереомикроскопы, их строение и функции

Микроскопы стереоскопические — это устройства, через которые можно увидеть увеличенное в несколько раз изображение в 3D-формате, то есть объемное, которое привычно воспринимается глазами человека. В таком микроскопе не очень сильное увеличение, не больше чем в 50 раз. Однако такого уровня достаточно чтобы ремонтировать электронику, паять микросхемы, контролировать качество продукции или вести деятельность эксперта.

Устройство стереомикроскопа

Если вам нужно школьный микроскоп купить недорого, то вам вполне подойдет стереоскопическая модель с увеличением в несколько десятков раз. Такие микроскопы имеют в своей структуре:

• бинокулярную насадку;
• систему для замены увеличений;
• объектив.

Есть две разных схемы оптики в стереоскопическом микроскопе:

1. Схема Аббе — в нем есть один объектив, который состоит из линз с большим диаметром. Они располагаются в направлении к полю наблюдения. Через него и происходит наблюдение, в чем помогают лучи, которые выходят под стереоскопическими углами. Эта схема позволяет занять большое поле зрения, исключить искажения картинки даже при небольшом увеличении и дает возможность сделать абсолютную коррекцию объективных аберраций.
2. Схема Грену — здесь в основе лежат два объектива, которые одинаковы между собой. Они располагаются под наклоном друг к другу примерно в четырнадцать градусов. Это дает им возможность быть независимыми друг от друга. При такой схеме глубина фокуса становится сильно больше, но поле зрения в свою очередь уменьшается. Из-за того, что такая схема проще делается, ее используют чаще для стереоскопических микроскопов для школьников, рабочих и более простых микроскопов.

Подсветка в стереомикроскопе

В процессе работы лабораторные стереомикроскопы обычно используют свет, который отражен. Осветитель закрепляется на основании устройства. При необходимости его можно поворачивать, чтобы изменить угол освещения рабочей области. Есть кольцевые осветители, у которых нет тени, они находятся вокруг стереомикроскопического объектива. У некоторых моделей стереомикроскопов есть еще один столик, чтобы работать при свете, который проходит. В наше время стереомикроскопы выпускают с люминесцентными осветителями, которые в основе имеют дихроичные зеркала. Чаще всего яркость их можно регулировать.

Предметный столик в стереомикроскопе

Это то место, на котором размещаются материалы и объекты для исследования. Чтобы обеспечивать комфортный режим работы, этот столик может передвигаться в разные стороны по горизонтали. Но есть небольшой нюанс. из-за не слишком большого увеличения, которое имеет стереомикроскоп, большинство из них не имеет препаратоводителя, поэтому передвигать исследуемый объект надо будет самостоятельно.

Если подытожить, то стереомикроскопы — это отличный вид микроскопов в своей сфере использования и хорошо подойдут даже для детей, чтобы проводить школьные эксперименты.

Источник

Стереоскопические микроскопы: отличительные особенности и преимущества

Стереомикроскоп – это оптическое устройство, позволяющее проводить наблюдения объектов не в плоскостном, а в объемном их восприятии.

Отличительные особенности и преимущества стереомикроскопов

Основные параметры, по которым стереоскопические микроскопы отличаются от остальных типов микроскопов:

• 3D объемное (стереоскопическое) изображение,
• прямое (не перевернутое) изображение,
• большие фокусные расстояния,
• небольшое увеличение,
• большая глубина резкости,
• большое поле зрения.

Восприятие изображения в обычных микроскопах плоскостное, как на экране телевизора. В стереомикроскопах образующаяся при восприятии изображения стереопара обеспечивает передачу наблюдаемых объектов такими, какими их раздельно видят правый и левый глаз человека.

Стереомикроскопы отличаются увеличенным рабочим расстоянием: до 40 см от объектива до наблюдаемого объекта. Это облегчает манипуляцию с крупными образцами.

В отличие от других типов микроскопов с рабочим увеличением до 1500-2000 крат у стереоскопических моделей оно не превышает 100 крат. Поэтому их используют для изучения более крупных объектов. Области применения стереомикроскопов самые разные: медицина (микрохирургия), зоология и ботаника, минералогия, ювелирное дело, микроэлектроника, судебная экспертиза.

Дополнительная высококачественная оптика

Применение стереоскопических микроскопов позволяет намного точнее определить различные характеристики микрообъектов.

Современные модели 3D микроскопов надежны в использовании, оснащены высококачественной оптикой, рассчитаны на дополнительную комплектацию в зависимости от области применения (дополнительные линзы, окуляры, стереонасадки), имеют возможность интегрироваться с цифровой техникой.

Усовершенствованная оптическая система обеспечивает высокое разрешение и кристальную четкость изображения без оптических искажений и естественной цветопередачей. Прямое стереоскопическое изображение отличается яркостью, высокой контрастностью и глубиной резкости.

Виды стереомикроскопов. Обзор моделей

Разнообразие областей применения стереомикроскопов является поводом для большого конструктивного разнообразия моделей, чтобы их использование приносило наибольшую пользу при исследовании.

Современные 3D микроскопы бывают аналоговые и цифровые. Так же дифференцируются по использованию двух основных оптических схем: Аббе и Грену.

Схема Аббе обеспечивает большое поле зрения, исключает искажение изображения и дает возможность коррекции аберраций объектива. Такая схема обеспечивает высокое качество изображения, используется в более сложных и дорогих моделях стереомикроскопов лабораторного и исследовательского класса.

Схема Грену обеспечивает большее фокусное расстояние, но меньшее поле зрения. Меньше возможностей для коррекции искажений. Эта более простая и дешевая схема используется в упрощенных или учебных стереоскопических микроскопах. В моделях нового поколения конструкция этой схемы более оптимизирована.

Классификация стереомикроскопов по другим параметрам:

• Стереомикроскопы с постоянным увеличением. Это самые простые модели с разными областями применения.
• Стереомикроскопы с дискретной сменой увеличения (ступенчатая система Галилея). Имеют простую и понятную конструкцию и хорошие оптические характеристики. Изменение увеличения осуществляется поворотом ручки оптического барабана.
• Стереомикроскопы с плавной сменой увеличения (панкратическая система или Zoom). Более современные модели.
• Стереомикроскопы, оснащенные фотовыходом. Новые модели оснащены цифровыми камерами.
• Стереомикроскопы операционные. Предназначены для микрохирургических операций. Наиболее сложные модели, как в классе стереоскопических микроскопов, так и в классе медицинских микроскопов вообще. Это объясняется высокими требованиями безопасности для пациентов, а так же обеспечением комфортной работы для специалиста. В таких моделях используются самые передовые технологии в оптике, механике, в цифровой технике и ПО.

Модели стереоскопических микроскопов лидирующих мировых производителей (Nikon, Leica) – это высокоточные оптические приборы, бино- или тринокулярные, оснащены портом для подключения цифровой камеры. При использовании дополнительных окуляров и линз можно получить увеличение до 300 крат.

Современные стереомикроскопы отличаются усовершенствованной конструкцией, высокой эргономичностью, оснащены переключателем оптического тракта между окулярами и камерой, что упрощает регистрацию цифровых изображений.

Некоторые модели имеют возможность защиты исследуемых объектов от статического электричества. Противогрибковое покрытие деталей оптики позволяет использовать прибор в условиях влажности и повышенных температур.

Стереомикроскоп Leica

Источник