Как подключить фотоаппарат к микроскопу
Фотоаппарат и микроскоп — как это сделать
Недавно я выбирал БЗК и в итоге купил Fujifilm X-A1 — замечательный фотоаппарат со сменной оптикой. Но что если вместо объективов использовать микроскоп? Внутри поста небольшой рассказ, несколько фотографий, 3D моделирование и печать.
На фотографии поперечный разрез аскариды.
Наверно не всем будет интересно как я выбирал камеру, но я скажу пару слов под спойлером.
Постановка задачи
Пульт управления
Последнее время в камеры встраивают Wi-Fi ведь всё становится лучше с bluetooth для просмотра фотографий и дистанционного управления камерой. Но в Fujifilm решили, что возможность быстро получить на телефон фото для инстаграмма нужна, а вот конкуренцию спусковым тросикам создавать не стоит (хотя в последней вышедшей X-T1 они исправились). Мне же необходим пульт дистанционного спуска затвора, чтобы исключить смазы. Можно конечно купить в магазине оригинальный за 1290 рублей или купить за ту же цену в Китае с большим функционалом. Но гугл внезапно нашёл схему пульта и тут возникло понимание, что Fujifilm просит более 1000 рублей за 3 резистора, кнопку, провод, разъём microUSB и немного пластика! Поэтому достав кучку резисторов, два старых советских микропереключателя и сломанный microUSB, я сделал свой собственный пульт. Методом подбора я пришёл к схеме изображённой ниже. Наверно стоило придерживаться оригинальной схемы, но подходящих резисторов не было, хотя он работает и меня это устраивает.
Мне немного стыдно за внешний вид пульта, так что его фото я спрячу…
Микроскоп
Чтобы сделать фотографии надо как-то подсоединить тушку фотоаппарата к тубусу микроскопа. Различные адаптеры можно найти на ebay или в Китае, но я попробую сделать сам. Первое что требуется — соединить механически, второе — установить рассеивающую или собирающую систему линз. Конечно линзы устанавливать не обязательно, так что мне требовалось только придумать как реализовать первый пункт. Как раз тогда мне и встретилась статья об OpenSCAD и это оказалось большой удачей. Конечно я знал о 3D принтерах, но до этого времени никогда не работал с ними и не делал модели, так что перечитал статью, посмотрел немного об OpenSCAD и скачав его, приступил к работе. Я не нашёл в интернете ни уже готовых моделей под байонет моего фотоаппарата, ни точных размеров, так что пришлось проводить измерения самому или если говорить модными словами — «реверсинжениринг».
Не самый красивый код, как и его оформление, да и комментарии я не писал, но использовать я его не советую, разве что как пример. Если вы соберётесь использовать его для своих целей, то рекомендую сделать выступы крепления (я не знаю как они называются правильно) чуть толще и длиннее на несколько миллиметров, а расстояние между ними и основной частью чуть-чуть (полмиллиметра?) меньше. Так же будьте внимательны, это крепление для байонета Fujifilm x-mount, для других придётся менять размеры (форму)!
Далее надо было найти способ распечатать модель. С этим мне помог робофорум.ру, где есть возможность найти людей, которые могли бы напечатать вашу модель. С печатью мне помог Gavzi, сделав за день с отличным качеством две штуки, напечатав их в разных положениях (как на картинке ниже).
С помощью китового объектива не получить достаточно хорошее макро, но есть простой способ сделать макрофото. Просто перевернуть объектив! Для этого даже существуют оборотные кольца, которые вкручиваются в резьбу для фильтра с одной стороны, а с другой стороны крепятся к байонету фотоаппарата. Я же просто прислонил объектив к камере и сделал пару фотографий с рук. Конечно качество невысокое, да и малая ГРИП нужна не в макро, но попробовать было интересно. Есть и другие способы получения макро.
Сразу обнаружились небольшие тонкости, которые я не учёл, а именно горизонтальные выступы. При печати там образовывались наплывы и неровности — в разных положениях на разных поверхностях. В целом это не мешает их использованию. Так же при присоединении к камере я обнаружил вполне ожидаемые люфты, но в целом это оказались вполне рабочие экземпляры. Для того чтобы закрепить адаптер на тубусе я решил просто использовать винты.
На фотографиях получается засветка центра в связи с тем, что зеркало в микроскопе вогнутое.
В итоге
Берцовая кость человека:
Печать лазерным принтером:
Телескоп
Так же я планировал сделать подобное для телескопа и сфотографировать луну через телескоп Meade NG70-SM, но так как в силу некоторых причин это не представляется возможным, то я решил опустить эту часть. Надеюсь когда-нибудь у меня получится написать и об этом (и немного о пинхоле).
Как подключить камеру к микроскопу: способы переноса изображения
с микроскопа на цифровой носитель
Ежедневно консультируя клиентов по выбору микроскопа и сопутствующей техники, мы ведем учет основных вопросов. Анализ накопленной информации показал, что большинству пользователей микроскопов сложно ориентироваться в существующих способах получения цифровых изображений. Большое разнообразие переходников только запутывает, и даже при наличии всех нужных аксессуаров собрать фотоадаптер и подключить к нему фотоаппарат или специальную камеру бывает непросто. К счастью, это «белое пятно» легко устранимо. На сегодняшний день существует четыре основных способа сохранения изображения, построенного оптикой микроскопа.
Далее мы подробно опишем, как это делается, а также обсудим преимущества и недостатки каждого способа. Начнем с самого простого.
Подключение смартфона
Развитие мобильных технологий в последнее десятилетие идет стремительными темпами: современные смартфоны оснащены уже достаточно качественными камерами, чтобы их можно было приспособить для микросъемки. Основная задача – соосно разместить объектив камеры смартфона и окуляр микроскопа. При этом вся конструкция должна обладать хорошей жесткостью, чтобы во время манипуляций с оптическим прибором смартфон не смещался, и изображение не исчезало из поля зрения.
На рынке Украины представлен только один достаточно качественный фотоадаптер от компании Konus, а именно Konus Adapter for Smartphone and Digital Camera. Он состоит из двух направляющих, крепления на окуляр либо окулярную трубку, площадки с переходником для установки смартфона и вспомогательной планки для устройств с большим объективом.
Направляющие и дополнительная планка выполнены из металла, а площадка с креплением смартфона – из качественного пластика. Направляющая большего размера позволяет регулировать положение смартфона по вертикали: амплитуда перемещения – 95 мм. С помощью меньшей направляющей настраивается положение смартфона в горизонтальной плоскости: диапазон перемещения – 75 мм.
У обеих направляющих есть фиксаторы положения, которые позволяют жестко зафиксировать площадку со смартфоном. Если вы снимите адаптер с микроскопа, а затем установите заново, то перенастраивать положение телефона не придется.
Площадка адаптера, на которую монтируется переходник для смартфона, имеет две прорези (см. рис. выше): они необходимы для регулировки расположения смартфона относительно окуляра. Проще говоря, вы можете либо вплотную придвинуть глазок камеры к окуляру, либо, наоборот, отодвинуть его. В нижней части переходника мы видим три отверстия: служат они для регулировки положения смартфона в зависимости от расположения глазка камеры на его корпусе.
Максимально допустимая диагональ смартфона – 5.5 дюйма: устройства с большей диагональю в адаптер просто не поместятся. Вес адаптера – 400 г, но учтите, что к этой цифре прибавится еще и вес смартфона. В итоге получим довольно увесистую конструкцию, которая может повлиять на устойчивость микроскопа.
Вся эта конструкция – телефон с адаптером – устанавливается на окулярный тубус микроскопа (или в 3-й оптический порт). Крепление напоминает тиски, но не с прямыми «губками», а с изогнутыми: для простоты этот механизм будем называть хомутом. Максимальный диаметр хомута – 45 мм, а значит, адаптер подойдет к любому оптическому прибору.
«Губки» у хомута прорезинены и не царапают зажимаемую поверхность. Если у используемого микроскопа окуляр металлический – можете смело крепить адаптер на окуляр; если пластиковый – рекомендуем устанавливать адаптер на окулярную трубку.
Пожалуй, этой информации будет достаточно, чтобы вы смогли пользоваться данным адаптером. Переходим к следующему способу получения картинки с микроскопа.
Подключение фотоаппарата-«мыльницы»
Подключение цифровой «мыльницы» аналогично подключению смартфона: можно воспользоваться предыдущим адаптером либо его более простой модификацией – Konus Digicam. Так как у нас под рукой уже есть Konus Adapter for Smartphone, им и воспользуемся.
Снимаем с площадки переходник для смартфона и крепим «мыльницу». Как правило, у большинства компактных цифровиков в нижней части корпуса есть отверстие с резьбой под стандартный фотовинт. С его помощью фиксируем фотоаппарат на переходнике и надеваем конструкцию на микроскоп.
Подключение специальной цифровой микрокамеры
Если вам нужно не только получить картинку, но и произвести какие-либо измерения, сохранить изображение на компьютере, то без цифровой микрокамеры не обойтись. Она может поставляться как с оптическим блоком, так и без него. Точное название оптического блока – гома́л, или гома́ль.
Комплект цифровой камеры SIGETA UCMOS 5100 (слева направо):
тушка камеры с креплением С-Mount, оптический блок (гомал), переходники с 23.2 мм на 30 и 30.5 мм
Гомал – отрицательный оптический элемент, который используется вместо окуляра для микрофотографии. Бывают гомалы с различным фокусным расстоянием, с фиксированным или переменным увеличением и т.д.; самые распространенные дают увеличение порядка 10 крат. При съемке гомал необходим для устранения дефектов изображения, но при визуальных наблюдениях им не пользуются.
Итак, в тушку камеры (С-Mount резьба) вы вкручиваете комплектный гомал с ответной частью резьбы и вставляете «носик» камеры либо вместо окуляра, либо в фотоканал. Переходники под разные диаметры у большинства камер есть в комплекте. У классического биологического микроскопа внутренний диаметр окулярной трубки составляет 23.2 мм, у стереомикроскопа – 30 мм или 30.5 мм.
Если вы приобрели камеру без оптического блока, то вам, скорее всего, не повезло: очень немногие микроскопы (обычно премиум-сегмента) имеют ответную часть для C-Mount резьбы на комплектном фотоадаптере. Существуют два способа решения этой проблемы.
С первым вариантом проблем возникнуть не должно, а вот второй бывает сложен в реализации.
Вероятно, у вас уже возник вопрос: какое увеличение я получу, если оптического блока нет? Выходит, кратность равна увеличению объектива микроcкопа и только? Не все так просто: в данной ситуации использовать понятие увеличение не совсем корректно, лучше говорить о масштабе изображения. Он равен отношению линейного размера изображения к линейному размеру предмета, и изменять его можно как в большую, так и в меньшую сторону при помощи экстендеров – удлинительных колец, которые накручиваются на Т-адаптер.
Надеюсь, из вышесказанного вы сделали вывод о том, что покупать камеру без оптического блока – не самая лучшая идея.
Подключение зеркального фотоаппарата
Если у вас есть зеркальный фотоаппарат, вы можете подключить его к микроскопу! Понадобятся две вещи: Т-кольцо (к примеру, такое) и Т-адаптер.
Т-кольцо нужно выбирать с учетом марки фотоаппарата, так как узел крепления объектива к тушке камеры (байонет) у разных производителей имеет различную конфигурацию. Одной своей стороной кольцо крепится к байонету тушки фотоаппарата, а с другой имеется метрическая резьба М42 с шагом 0.75 мм. Здесь нужно быть внимательным и не ошибиться, так как встречаются переходники с шагом резьбы в 1 мм. Обязательно уточняйте этот момент у продавца!
Т-адаптер с одной стороны имеет ответную часть под резьбу М42, а с другой – просто трубку с диаметром 23.2 мм.
Итак, нужно взять фотоаппарат, снять с него объектив и установить на байонет Т-кольцо. Затем вкрутить в кольцо Т-адаптер и установить его вместо окуляра или в отдельный оптический порт (для тринокулярного микроскопа). При таком способе установки понятие увеличение снова заменяется масштабом изображения.
Об удобствах и неудобствах каждого способа
Максимально удобный способ
Наиболее удобным способом получения картинки с микроскопа оказался первый вариант со смартфоном. Смартфон есть у каждого, а адаптер при хорошем качестве изготовления имеет вполне доступную стоимость. Кроме того, если переходник используется с одним и тем же гаджетом, нет смысла его перенастраивать: один раз настроил, и впоследствии довольно оперативно можно его подключать.
Сгенерированная микроскопом картинка будет видна на дисплее телефона: вы сможете движениями пальцев по экрану изменять масштаб изображения, поворачивать его и применять стандартные фильтры. Полученные снимки можно будет по wi-fi сбросить коллеге или пересохранить на другом носителе для последующего редактирования на ПК.
Максимальное качество изображения
Если для решения ваших задач требуется хорошее качество изображения, вам стоит выбрать последний вариант – с подключением зеркального фотоаппарата. Большая (в смысле физических размеров) матрица и отсутствие дополнительных оптических элементов на пути света делает изображение максимально качественным, но стоит обратить внимание на два минуса.
Если вы все же готовы мириться со всеми трудностями ради получения максимально качественной картинки – это 100%-но ваш вариант!
Возможность анализа изображения
Если параллельно со съемкой вам нужно анализировать изображения и проводить какие-либо измерения, выбирайте только третий вариант. У камер-окуляров достаточно богатый функционал, к тому же сопутствующее ПО дает возможность корректировки изображения, проведения расчетов, вычисления линейных размеров и площадей. Качество картинки получается вполне удовлетворительным, да и проблем с подключением устройства возникнуть не должно.
Минус только один – стоимость камеры: это удовольствие не из дешевых, но для решения всех перечисленных выше задач другие способы не подходят.
Максимально неудобный способ
Вы уже и сами догадались, какой способ попал в эту категорию. Да, подключение цифро-мыльницы – вариант на любителя. Подключается такой фотоаппарат к микроскопу с помощью того же адаптера, что и смартфон, но из-за выдвижного объектива конструкцией пользоваться неудобно.
К тому же очень сложно настроить положение камеры относительно окуляра. У некоторых фотоаппаратов глазок камеры слишком глубоко посажен в корпус объектива, поэтому его просто не получится зафиксировать на нужном расстоянии от окуляра.
У большинства фотоаппаратов эконом-класса предусмотрена функция автоотключения после некоторого периода бездействия, и не у всех моделей можно ее отключить. Но если параметры камеры вашего смартфона изначально уступают параметрам камеры фотоаппарата, придется наловчиться пользоваться для микрофотографирования «мыльницей».
Микроскоп + фотоаппарат. Как смотреть и фотографировать крошечные вещи
Хочу рассказать читателям о том, как за крошечные деньги посмотреть, а может и пофотографировать крошечные вещи.
Постараюсь кратко и доступно описать работу с микроскопом и рассказать, как прикрутить к нему фотоаппарат.
Мне давно не давало покоя желание поразглядывать в микроскоп всяких насекомых, различные материалы и жидкости. В тоже время было не понятно, каков должен быть бюджет. И вот, однажды я залез на авито и нашёл микроскоп «Юннат-1» за 500р. Купил.
Это микроскоп советского образца, 1989 года выпуска
Приделана верхняя подсветка (из диодной лампы 12v).
В комплекте было:
Два окуляра х7 и х20 (самые простые), два объектива 3,7/0,11 и 20/0,40. Чуть позже докупил ещё два окуляра Кх7 и Кх10, объектив 40/0,65. Микроскоп состоит из трубы в которую сверху вставляется окуляр, а снизу прикручивается объектив. Труба крепится к штативу и двигается вверх-вниз с помощью винта фокусировки.
При разглядывании прозрачных объектов (жидкости, тонкие срезы материала) свет подаётся снизу, через вогнутое зеркало, и просвечивает объект наблюдения.
Добавлю к этому, что лучше покупать микроскоп с конденсором, эта штука располагается под предметным столиком и позволяет управлять подающимся снизу светом (помогает бороться с засветкой). У меня конденсора нет.
Если объект непрозрачный, то свет подаётся сверху (на объект). Справедливости ради надо сказать что мой сабж не совсем подходит для этих целей (при установке большого объектива очень мало света попадает на объект), но если сильно хочется — то можно.
В некоторых случаях свет можно комбинировать.
Окуляры
Маркировка «х10» на окулярах обозначает увеличение в 10 раз. В продаже есть окуляры с увеличением от 2 до 20 раз.
Буква «К» на двух бортах говорит о том, что окуляр компенсационный. Он компенсирует остаточный хроматизм (меньше засветки, проще говоря, с «К» лучше, чем без «К»). Существуют широкоугольные окуляры с маркировкой «WF», у меня таковых нет, посему ничего сказать не могу.
Окуляры можно двигать вверх-вниз для тонкой фокусировки.
Объективы
Цифры на объективах означают увеличение и апертуру. Например, маркировка 40/0,65 означает увеличение в 40 раз и апертуру 0,65 (много апертуры это хорошо). Так же встречаются дополнительные параметры (160/0,17), первое — это длина трубы в мм (из тех что я встречал, все 160, так что на это можно не обращать внимания), второе — это толщина покровного стекла (стекло котором прижимают то, что кладут на предметное стекло), в общем, тоже малоинтересный параметр.
Объективов существует много (ахроматы, апохроматы, планахромат, планапохромат, и т.д.), отличаются по цене, кратности, и степени исправления хроматической аберрации.
На объективах фирмы OptiTech встречается маркировка (S) — это объектив ахромат с пружинным механизмом, который защищает препаратотраздавливания объективоммикроскопа.
Апохроматы — это объективы, у которых полностью исправлена хроматическая аберрация, но хроматическая разность увеличения и кривизна поля зрения не исправлены. На оправе объектива указана маркировка АПО, APO.
Планахроматы – это объективы у которых исправлена кривизна поля, хроматическая аберрация и хроматическая разность увеличения. Очень полезный объектив, для малых увеличений, дающий резкое изображение по всему полю. Маркируется кодом ПЛАН, PL, Plan.
Планапохромат – это объектив с полной хроматической коррекцией, плоским полем и исправленной хроматической разностью увеличений. Это наиболее совершенный и дорогой объектив для микроскопа. Объектив маркируется кодом ПЛАН-АПО, Plan-apo.
Здесь я не планировал описывать преимущества тех или иных объективов, об этом можно прочесть в сети, скажу только, что у меня простые объективы. В продаже есть объективы с увеличением от 2,5 до 100 крат. К этому можно добавить, что посадочные места объективов и окуляров универсальные, то есть, нет привязки к конкретному микроскопу. Желательно иметь несколько объективов и окуляров разной кратности, чтоб можно было их комбинировать (разные объекты — разная оптика).
Электронные микроскопы позволяют добиться гораздо большего увеличения, чем оптические. Все дело в использовании пучка электронов вместо светового потока, благодаря чему электронный микроскоп обеспечивает увеличение до 200 000 раз. Что касается разрешающей способности, то она в 1000 раз превосходит разрешающую способность оптического светового микроскопа. В конструкцию электронного микроскопа входят специальные магнитные линзы, которые управляют движением электронов.
Рентгеновские микроскопы основаны на использовании электромагнитного излучения с длиной волны от 0,01 до 1 нм, что позволяет исследовать с их помощью очень малые объекты. Исходя из разрешающей способности рентгеновские микроскопы по их мощности можно позиционировать как нечто среднее межу оптическими и электронными микроскопами (разрешающая способность около 2-20 нм).
Сканирующие зондовые микроскопы. Это уже специализированный класс, в котором для построения изображения используется специальный зонд для сканирования поверхности. Благодаря такому микроскопу получают трехмерное изображение с очень высоким разрешением (вплоть до атомарного). Благодаря рекордному разрешению (менее 0,1 нм) такие микроскопы позволяют видеть молекулы и атомы, а также воздействовать на них (при этом объекты могут изучаться не только в вакууме, но и в газах и жидкостях).
Увеличение считается очень просто: надо объектив умножить на окуляр, то есть х10*х40=400 крат.
Насколько я понимаю, при равных объективах и окулярах, в микроскоп за 3000 рублей будет видно почти то же самое, что и в микроскоп за 30000. Если я ошибаюсь, то надеюсь профессионалы меня поправят.
О фотоаппарате
Насмотревшись глазом решил, что пора переходить к фото. Начал приставлять к окуляру разные домашние фотогаджеты (HTC Sensation, китайская вебка, ipad, фотоаппараты «Sony DSC-H20» 10Мп и древний «Samsung digimax a4» 4Мп). В процессе тестирования пришёл к выводу, что фотографии лучше получаются у «Samsung digimax a4» 4Мп. Объясняется это тем, что в данном случае не нужен большой объектив, а важно, чтобы линза фотоаппарата была как можно ближе к срезу объектива. Иными словами нужно, чтобы стекло фотоаппарата было близко к стеклу окуляра микроскопа. У Samsung линза ближе, а объектив меньше, поэтому выбор пал на него. Сонька была бы предпочтительней, но не судьба.
К объективу фотика я приклеел (на клей «момент») окуляр Кх7.
Фотоаппарат разобрал, чтобы подпаять к кнопке спуска проводки и сделал отдельное питание, а то батарейки тяжёлые и садятся быстро.
При разборке фотика необходимо быть осторожным с конденсатором фспышки, может хорошенько тряхнуть.
Собственно вставляем изделие в трубу, подстраиваем фокус (если глазом видно, то фотоаппарат сам сфокусируется) и чик-чик. У меня экранчик маленький, пока на компьютер фотографии не перебросишь, не узнаешь, что получилось.
Просмотр рекомендуется начинать с меньшего увеличения.
Лезвие строительного ножа:
Увеличение в 26 раз. (х7*3.7) Свет сверху. (грязь на лезвии это ржавчина):
Увеличение в 26 раз. (х7*3.7 + Zoom
Волос
Увеличение в 26 раз. (х7*3.7) Свет снизу:
Свет сверху:
Увеличение в 140 раз (х7*20/0.40). Свет снизу (отчётливо видны чашуйки):
Увеличение в 280 раз. (х7*40/0.65) Свет снизу:
Моя кровушка
Увеличение в 26 раз. (х7*3.7) Свет снизу:
Увеличение в 280 раз (х7*40/0.65). Свет снизу (круглые штучки это эритроциты):
Увеличение в 280 раз (х7*40/0.65 + Zoom
Няшная муха
Увеличение в 26 раз (х7*3.7). Свет сверху (длина тельца мухи
