2019年9月16日 星期一

自己做: 用手機微觀世界



文圖─吳曜如博士─海生館 科學教育組

微距世界雖然肉眼不易看見,但人們對於「見微知著」的渴望,促使各類設備不斷地推陳出新。不過其主要設計都是利用透鏡的光學原理,使微小物體可放大呈現在世人的眼前。但你知道嗎?其實手機只要經過一些改裝,就可以變成隨身微距鏡或是顯微鏡,除了容易觀察外,更方便拍照紀錄。本文將提供簡單的做法,讓大家可以利用手機自造顯微鏡。


關鍵的透鏡
目前市面上有琳瑯滿目的手機用顯微鏡,但基本原理均為使用一片或多片的凸透鏡,固定於手機的相機鏡頭前,使透鏡中心對準相機鏡頭,並將拍攝對象調整至一定距離內,使成像可以清楚地投射在手機相機感光元件上。在這種組合情況下,透鏡跟手機鏡頭間的距離越短越好。

市售透鏡尺寸通常跟放大的倍率有關,一般來說,尺寸越小則可以放大的倍率就越大(也就是看起來有很明顯的突起)。但若是一昧追求放大倍率而選擇過小的鏡片,則鏡頭不易對準透鏡中心,成像亦容易不清楚或對焦困難。目前常見手機後方相機的鏡頭直徑大多為68mm,透鏡亦可選用接近的尺寸。根據經驗,筆者較推薦7mm的塑膠聚光透鏡,常用於雷射筆的前端(1),本文後續介紹亦使用此尺寸之透鏡。

鏡頭與透鏡的合體
有了透鏡,接下來就只要適當地將透鏡固定在相機鏡頭上,手機就可以變成數位顯微鏡了!組合時記得若是使用一般聚光透鏡,由於透鏡兩面的突起程度會不同,建議是以曲率半徑較小(較凸)的那片朝外,可以得到較佳的成像。以下是兩種推薦的固定方式:



圖2a 

圖2b
運用黏土將透鏡固定於鏡頭前。如上圖(a)可見相機鏡頭與透鏡直徑均為 7 mm ;圖(2b)固定透鏡後,注意透鏡要對準鏡頭。

圖3a

圖3b
利用迴紋針將透鏡固定於鏡頭前。圖(3a)固定透鏡時,注意透鏡要對準鏡頭;圖(3b)固定透鏡時,注意較凸的那面(有一圈)要在不靠鏡頭的那一側。本作法參考自臉書「從生態到科學MicroScope」社團中彭木植先生之貼文。
測試
固定透鏡後,開啟手機的相機功能,靠近欲觀測之目標物,一般情況對焦距離大約 5~7 mm,即可進行觀察與拍攝,也可以適當利用相機的放大功能唷!


常見的雷射筆聚光透鏡,直徑7 mm。

試用
組裝好之後,可以試試看觀察另外一隻手機螢幕的液晶元件唷。(如圖4


圖4a

圖4b
此圖拍攝對象為SONY XZ3手機螢幕,照片經過裁切只保留正中央相同位置。圖(4a)為直接拍攝;圖(4b)則是使用iPad mini倍率放到最大拍攝。




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