Что такое стереоскопический 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.
Микроскопы стереоскопические
Микроскоп стереоскопический (стереомикроскоп или бинокулярная лупа) — это оптический прибор, представляющий собой систему линз и конструктивных составляющих (штатив с фокусировочным механизмом, зум-боди или тело микроскопа, окуляры, тубус, осветитель), который обеспечивает наблюдение объекта одновременно правым и левым глазом под разными углами. Благодаря такому методу формирования изображения создается возможность наблюдать объем и рельефность исследуемого объекта.
Стереоскопический микроскоп используют для исследования непрозрачных (в отраженном свете) или полупрозрачных объемных объектов (в проходящем свете с использованием различных контрастирующих методов).
Стереомикроскопы обеспечивают получение изображения с небольшим увеличением при большом поле зрения и глубине резкости. Благодаря большому фокусному расстоянию стереомикроскопы удобны для манипуляций с клеточными культурами, препарирования объектов в зоологии и ботанике, для проведения микрохирургических операций на тканях животных и человека, для манипуляций в области эмбриологии при обработке и отборе яйцеклеток, сперматозоидов, оценки качества эмбрионов, в судебно-медицинских и экспертно-криминалистических процедурах, минералогии, ювелирном деле, микроэлектронике и т.д.
Классификация стереомикроскопов:
Классификация по классам (уровням):
Классификация по оптическим схемам:
· Схема Аббе (Схема Галилея). Используется в микроскопах исследовательского класса, обеспечивает большое поле зрения, коррекцию аберраций объектива устраняет искажение изображения объектива. Оптическая схема обеспечивает параллельность двух идущих и независимых друг от друга световых потока, которые проходят через один объектив и фокусируются на образце:
· Схема Грену. Используется в микроскопах лабораторного класса и представляет собой два независимых оптических потока: левого и правого, сходящихся под углом стереоскопичности (14°) до наблюдаемого объекта. Такая схема обеспечивает большую глубину фокуса, большое рабочее расстояние, хорошее разрешение, но меньшее поле зрения (по сравнению со схемой Аббе) и невозможность коррекции кривизны поля зрения (трапецеидальное искажение изображения), т.к. объективы наклонены к изображаемому полю.
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:
Есть две разных схемы оптики в стереоскопическом микроскопе:
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.
Микроскопы стереоскопические: отличительные особенности и преимущества
Стереомикроскоп – это оптическое устройство, позволяющее проводить наблюдения объектов не в плоскостном, а в объемном их восприятии. На сегодняшний день разработано много различных типов осветителей для стереомикроскопов, которые нужны для обеспечения наилучшего результата и комфорта во время работы.
Разнообразие областей применения стереомикроскопов является импульсом для разработки разнообразия моделей, чтобы их использование приносило наибольшую пользу при исследовании.
Современные стереомикроскопы бывают аналоговые и цифровые. Есть также разделение по использованию двух основных оптических схем: Галилея и Грену.
Схема Грену дает наиболее объемное восприятие исследуемого объекта. Разумеется,что объемное восприятие объекта не дает точно оценить размеры объекта, потому измерения на стереомикроскопах со схемой Грену не такие точные, как на схеме Галилея. Нужно помнить, что эта система предлагает большее фокусное расстояние, но меньшее поле зрения. Эта более простая и дешёвая схема используется в учебных и рабочих стереоскопических микроскопах. В моделях нового поколения, например, Olympus SZ51, Olympus SZ61, конструкция этой схемы более оптимизирована.
Основные параметры, по которым стереоскопические микроскопы отличаются от остальных типов микроскопов:
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 имеют большие рабочие расстоянием: до 40 см от объектива до наблюдаемого объекта. Это облегчает работу с крупными образцами.
В отличие от других типов микроскопов с рабочим увеличением до 1500-2000 крат у стереоскопических моделей оно не превышает 690 крат. На практике часто используются увеличения до 200 крат. Поэтому их используют для изучения более крупных объектов. Области применения стереомикроскопов самые разные: медицина (микрохирургия),судебно-медицинская экспертиза, зоология и ботаника, минералогия, ювелирное дело, микроэлектроника.
Применение стереоскопических микроскопов позволяет намного точнее определить различные характеристики микрообъектов.
Применение стереоскопических микроскопов позволяет намного точнее определить различные характеристики микрообъектов.Современные модели моторизованных 3D-микроскопов надежны в использовании, оснащены высококачественной оптикой,имеют широкие возможности модернизации в зависимости от задачи исследователя (дополнительные линзы, окуляры, стереонасадки), имеют возможность интегрироваться с цифровой техникой и программным обеспечением.
Планапохроматическая оптическая система обеспечивает высокое разрешение и превосходную четкость изображения без оптических искажений и естественной цветопередачей. Прямое стереоскопическое изображение отличается яркостью, высокой контрастностью и глубиной резкости.
Классификация стереомикроскопов по другим параметрам:
Модели стереоскопических микроскопов ведущих мировых производителей (например, Olympus) – это высокоточные оптические приборы, бино- или тринокулярные, которые оснащаются цифровыми камерами а также имеют широкий выбор аксессуаров для решения задач исследователей. При использовании дополнительных окуляров и линз можно получить увеличение до 690 крат.
Современные стереомикроскопы отличаются улучшенной конструкцией, высокой эргономичностью, оснащены переключателем оптического пути между окулярами и камерой, что упрощает съемку цифровых изображений.
Стереомикроскопы Olympus имеют защиту исследуемых объектов и самого пользователя от статического электричества. Противогрибковое покрытие деталей оптики позволяет использовать прибор в условиях влажности и повышенных температур.
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:
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:
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.