800元造台显微镜

本文源于：机器之心

编辑：李泽南、蛋酱

乐高积木和树莓派开发板，谁的用处更多呢?

手机的拍摄能力，是目前很多厂商打造差异化竞争力的重要方向。最近，一些以拍摄超远距离景物、清晰夜景能力见长的手机获得了人们的青睐。2021 年的旗舰手机中，又出现了 OPPO Find X3 这样带「显微镜」的异类，其主摄像头模组里面有一个镜头可以最多放大 60 倍，拍摄出日常事物中你以前从来无法想象的细节。

对于充满好奇心的人们来说，拿手机当显微镜显然是一个好主意，毕竟免去了花钱购入专业设备的麻烦。但爱折腾的我甚至不希望为此买一款新手机，自己搭建一个可不可以？

还真的不是问题，最近来自德国明斯特大学、哥廷根大学的研究者们探索出了一条用乐高积木搭建显微镜的方法，只需另找一个 iPhone5 级别的手机主摄像头就可以实现。

经过测算，「手搓」一台乐高显微镜花费的成本只需要 102 欧元（约 800 元人民币），如果你不是淘宝买，而是直接拆旧手机上的摄像头还会更便宜。

这几个研究者们把自己的方法公开在 GitHub 上，几天就获得了上百个点赞，还煞有介事地拿这件事写了一篇论文。

论文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.04.11.439311v1.full.pdf

这样的材料和技术需求，看起来可比当初那位自造扫描隧道显微镜看原子的老哥简单很多了，你也不需要有博士学位跟高超的手艺才能 hold 住。

根据使用镜头的情况，乐高显微镜的放大倍数不尽相同。但首先，微米尺度的微观成像显然不是问题：

卤虫

洋葱表皮细胞

而且，作者们还强调了一点意义：显微镜是众多科学领域的必要工具，但由于成本等因素，显微镜的使用在教学课堂上是受限的。这项小发明或许可以让人们更多地去接触科学探索。

搭建说明

在动手之前，首先梳理一下需要的零件清单：

成本的大头是散装乐高零件，预算在 80 欧元左右，此外还需要一个 iPhone 5 替代镜头、丙烯透镜、玻璃透镜、载玻片等。总价算下来 100 欧元左右，也就是不到 800 元人民币。

由于乐高不提供光学元件，所以需要提前购买一些镜头零件，当前配置中使用了 3 种类型的附加镜头：

• 目镜：使用两个简单的丙烯酸镜（直径 34.5 mm，f = 106 mm）作为目镜，并用胶带粘在一起；

• 低倍率物镜：使用直径 18 mm、焦距 26.5 mm 的简单玻璃透镜，在这里也可以使用其他任何镜头，不过为了能够按照说明中的计划安装，请注意尺寸。

• 高倍率物镜：此处使用了 iPhone 5 塑料镜头模块，基本上可以 2 到 4 欧元的价格买到。塑料镜头的缺点是，处理不当会迅速导致划痕，操作镜头时需要小心，因为镜头表面的划痕会干扰图像质量。

和其他乐高积木一样，你可以按照说明书来逐步搭建。作者使用 LDraw 软件创建了说明书，如果你想要更改设计，也可以在项目地址中下载 CAD 文件进行再创作。

（图注）乐高显微镜整体设计图。（c）是从下方照亮样本的 LED，（d）是通过移动物镜调整显微镜焦距的螺纹系统；（e）是两个物镜，包括一个焦距为 3.85mm 的替换智能手机镜头 (左) 和一个焦距为 26.5mm 的玻璃镜头(右) ; （f）由两个丙烯镜头组成; （g）是改装后的目镜，此处智能手机可以用作照相机。

说明书 PDF 版：https://github.com/tobetz/LegoMicroscope/blob/main/Just_Plans_and_Parts/Mikroscope_plan.pdf

从作者的说明中你可以看出来，这种显微镜是以标准的乐高积木堆叠方式完成的，没有特殊的魔改操作，即使其中夹杂手机摄像头这样的「科技组件」，其易于操作的程度也超乎了人们的想象。

在对于显微镜的讨论中，有人赞叹于作者的创意，也有人指出其他科学家们使用乐高积木搭建出的各种科学仪器，包括光谱仪、地震仪、天平，甚至欧洲核子研究中心 CERN 的强子探测器。

我借自己十岁儿子的乐高积木做强子探测器，它甚至可以经受高强度的放射性。它真的不是玩具。

下一次想要研制什么科学仪器的时候，你可以先问问自己：能不能用乐高积木来做？

参考内容：

https://github.com/tobetz/LegoMicroscope

https://home.cern/news/news/experiments/using-lego-study-building-blocks-universe

https://www.nist.gov/si-redefinition/kilogram/nist-do-it-yourself-kibble-balance

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