Мікроскоп Телескоп

На перший погляд, у заголовку написано якесь нісенітниця. Ці оптичні прилади протилежні за призначенням, навіщо їх складати? Тим не менш, я вирішив спробувати об'єднати мікроскоп і телескоп в єдину конструкцію. Моєю метою буде отримання фотографій місяця через цифровий мікроскоп DigiMicro Mobile. Вважайте це цікавим експериментом з оптикою на кшталт макрозйомки через крапельку води, а не серйозним посібником з астрофотографія.

Трохи теорії

Принцип дії всіх телескопів для візуальних спостережень (рефлекторів та рефракторів, незалежно від їхньої оптичної схеми) заснований на наступному. Об'єктив (дзеркало або лінза) формує у своїй фокальній площині зображення об'єкта спостереження. Розміри цього зображення зазвичай становлять міліметри або навіть частки міліметра. Тому спостерігач розглядає його через окуляр як через збільшувальне скло. Приміром, виглядає оптична схема рефлектора Ньютона.

Що якщо прибрати окуляр і розглядати зображення, що «висить у повітрі» через мікроскоп? Щоб зображення було у фокусі, потрібно поєднати фокальну площину телескопа та предметну площину мікроскопа. Простіше кажучи, треба закріпити мікроскоп в окулярному вузлі телескопа.

У мене є простенький телескоп Celestron Astoromaster EQ 130, який я використав рік тому для спостереження сонячного затемнення у прямому ефірі. Якщо ви читали торішню статтю, то ви вже знаєте, що можна легко отримати знімок через телескоп, просто приставивши камеру мобільного телефону до окуляра. При заміні мобільника на цифровий мікроскоп окуляр стає не потрібен, його можна зняти (практично у всіх аматорських телескопів окуляри змінні). Отже, можна отриматиякісніші результати з допомогою спрощення оптичної схеми. В ідеалі, звісно, можна помістити у фокус телескопа голу матрицю. Саме на такому принципі працюють цифрові астрокамери для телескопів, наприклад:

Так само можна використовувати «тушку» від дзеркалки, приєднавши її через T-адаптер. Проте використати готове рішення було б зовсім неспортивно. Мета цієї статті – провести цікавий оптичний експеримент, а не отримати ідеальні фотографії.

Деякі особливості конструкції DigiMicro

Цифровий мікроскоп влаштований приблизно як і цифровий фотоапарат. Відмінність лише в оптичних характеристиках об'єкта, дозволяють отримати різке зображення об'єктів з відривом всього пари сантиметрів. Колесо фокусування DigiMicro дозволяє переміщати об'єктив у дуже великих межах, внаслідок чого виникає одна цікава особливість, про яку нічого не написано в інструкції. У мікроскопа є два положення об'єктиву, при яких зображення виходить різким, і, отже, два реальних оптичних збільшення. Одне з них виходить коли об'єктив знаходиться ближче до об'єкта зйомки ніж до матриці, інше коли все навпаки.

У першому випадку, зображення на матриці виходить більше за об'єкт зйомки. У другому, проекція зменшена по відношенню до оригіналу, як і звичайному фотоапараті.

Чорно-білий дисплей годинника Pebble Steel:

Чорний хліб:

Клеймо на золотому виробі:

Глянцевий журнал:

Наждачний папір:

Тренуємося на кішках на муляжі Місяця

Насамперед, я захотів прикинути, чи поміститься Місяць у поле зору мікроскопа. Фокусна відстань мого телескопа складає 650міліметрів, а середній кутовий діаметр Місяця на небі приблизно півградуса. Отже, діаметр зображення Місяця у фокусі становитиме приблизно 5.6 міліметра. Я роздрукував на лазерному принтері маленький гурток такого ж діаметра і навів на нього мікроскоп, виставивши менше збільшення.

Яке щастя! Гурток ідеально помістився у полі зору! При зйомці цього Місяця площа матриці мікроскопа буде використана майже по максимуму.

Виготовлення адаптера телескоп-мікроскоп

Посадковий діаметр окулярів більшості аматорських телескопів, і мого в тому числі становить 1.25 дюйма. Було б шикарно, якби саме таким виявився діаметр круглої частини корпусу мікроскопа.

Як ви бачите, тут удача мене залишила - діаметр виявився на міліметр більше, і мікроскоп фізично не влазив у окулярний вузол.

Якби діаметр був трохи меншим, можна було б просто підмотати синій ізоленти… А так, доведеться робити складніший перехідник. Можна склеїти його з картонних трубочок, замовити металеву деталь у інженера Брунса у знайомого токаря або роздрукувати на 3D принтері. Картонна конструкція вийде кволою та недовговічною. Металева може виявитися надто важкою і порушить балансування монтування телескопа. Тому я вибрав друк на 3D-принтері. Для початку, начерк на папері:

Друкуємо на 3D MC7 Prime mini. Це дуже дешевий конструктор для самостійного складання 3D принтера, masterkit продає їх зараз по 15500 грн.

Поверхня готової деталі під мікроскопом:

Внутрішній діаметр виявився на якусь частку міліметра менше, ніж потрібно. Мабуть, це сталося через те, щоSketchUp малює поверхні обертання багатогранниками, і за радіус береться значення радіуса описаного кола. Тому зовнішній діаметр підійшов ідеально, а з внутрішнім доведеться повозитися. Чи не біда, полілактид легко обробляється. Я взяв ось таку коротку хрестову викрутку:

Обмотав рукоятку спочатку малярським, потім двостороннім скотчем, а потім смужкою наждакового паперу. Вийшла імпровізована фреза.

Десять хвилин метушні з дрилем і все готове. Мікроскоп вставляється туго і не бовтається.

Ліворуч - лінза Барлоу. Її оправа має стандартний діаметр 1.25″, я використав її для перевірки перехідника, щоб не тягати із собою весь телескоп. А так виглядає вся конструкція у зборі:

Монтування глибоко провалилося в пухкий весняний сніг :-)

Випробування з телескопом

Через похмуру погоду я вирішив провести перші випробування з наземного об'єкта, знятого з великої відстані (більше кілометра). Таким об'єктом стала радіотелевізійна щогла заввишки 350 метрів. Ось вона, виглядає з-за хмари:

Димка трохи розвіялася, наводимо телескоп:

Виявилося, що спільна робота коліщатками фокусування телескопа і мікроскопа дозволяє плавно змінювати збільшення, виходить щось на зразок трансфокатора. Погано щойно екран мікроскопа сліпне при яскравому денному світлі, фокусуватися по ньому проблематично. Ось що вийшло за середнього збільшення:

Для розуміння масштабу:

Також можна поглянути на фото, зняте з тієї ж точки минулої осені в момент «затемнення» Сонця верхівкою вежі. Нагадаю, що кутові діаметри сонячного та місячного диска приблизно однакові — близько тридцяти кутових хвилин (півградуса).

Для зйомки використовувався той же набір обладнання, що й для спостереження за справжнім сонячним затемненням рік тому.

На жаль, похмура погода досі не дозволила мені сфотографувати Місяць. Я чесно чекав майже місяць, але ясної погоди у поєднанні із зручною для спостереження фазою Місяця так і не настало. Я вирішив перерватися на найцікавішому місці та розбити оповідь на дві частини. У другій частині статті я планую розповісти про зйомку Місяця через мікроскоп і досягти якості близького до зв'язування того ж телескопа, що отримується, з камерою айфона (див. приклад 1, приклад 2, приклад 3). Також торкнуся теми стекінгу і спробую реалізувати ручне регулювання експозиції (камера мікроскопа не має ручного режиму). Тому,

продовження слідує.

PS:Придбати такий самий мікроскоп можна в інтернет-магазині Даджет.