Микроскоп из фотоаппарата

Один из самых простых и доступных способов, но при наличии всего необходимого. Понадобится фотоаппарат с объективом 400 мм, 17 мм. Ничего разбирать и вынимать не нужно, камера останется рабочей.

Делаем микроскоп из фотоаппарата своими руками:

• Соединяем объектив 400 мм и 17 мм.
• Подносим к линзе фонарик, включаем.
• На стекло наносим препарат, вещество или другой микропредмет изучения.

Фокусируем, фотографируем исследуемый предмет в увеличенном состоянии. Фото с такого самодельного микроскопа получается достаточно четким, прибор может увеличить волос или шерсть, чешуйку лука. Больше подходит для развлечения.

Микроскоп из мобильного телефона

Второй упрощенный способ изготовления альтернативного микроскопа. Нужен любой телефон с камерой, лучше без автоматического фокуса. Дополнительно понадобится линза от маленькой лазерной указки. Она обычно небольшая, редко превышает 6 мм. Важно не поцарапать.

Фиксируем изъятую линзу на глазке фотокамеры выпуклой стороной наружу. Прижимаем пинцетом, расправляем, можно по краям сделать оправу из кусочка фольги. Она удержит маленькое стеклышко. Наводим камеру с линзой на предмет, смотрим на экран телефона. Можно просто наблюдать или сделать электронный снимок.

Если на данный момент нет под рукой лазерной указки, то таким же способом можно использовать прицел от детской игрушки с лазерным лучом, нужно само стеклышко.

Микроскоп из веб-камеры

Подробная инструкция изготовления USB-микроскопа из веб-камеры. Можно использовать самую простую и старую модель, но это будет влиять на качество изображения.

Дополнительно нужна оптика из прицела от детского оружия или другой подобной игрушки, трубка для втулки и другие подручные мелочи. Для подсветки будут использоваться LED-светодиоды, вынутые из старой матрицы ноутбука.

Делаем микроскоп из веб-камеры своими руками:

• Подготовка. Разбираем камеру, оставляем пиксельную матрицу. Оптику снимаем. Вместо нее на этом месте фиксируем бронзовую втулку. Она должна совпадать по размеру с новой оптикой, можно выточить из трубки на токарном станке.
• Новую оптику от прицела нужно закрепить в изготовленной втулке. Для этого просверливаем два отверстия примерно по 1,5мм, сразу же делаем на них резьбу.
• Втыкаем болтики, которые должны пойти по резьбе и совпасть размером. Благодаря вкручиванию можно будет регулировать расстояние фокуса. Для удобства на болтики можно надеть бусинки или шарики.
• Подсветка. Используем стеклотекстолит. Лучше брать двухсторонний. Делаем кольцо подходящего размера.
• Для светодиодов и резисторов нужно вырезать небольшие дорожки. Спаиваем.
• Устанавливаем подсветку. Для фиксации нужна гайка с резьбой, размер равен внутренней стороне изготовленного кольца. Припаять.
• Обеспечиваем питание. Для этого из провода, который будет соединять бывшую камеру и компьютер, выводим два провода +5V и -5V. После чего оптическую часть можно считать готовой.

Можно поступить более простым способом и изготовить автономную подсветку из газовой зажигалки с фонариком. Но, когда это все работает от разных источников, получается загроможденная конструкция.

Для усовершенствования домашнего микроскопа можно соорудить подвижной механизм. Для него отлично подойдет старый флопповод. Это когда-то используемое устройство для дискет. Его нужно разобрать, вынуть устройство, которое двигало считывающую головку.

По желанию делаем специальный рабочий столик из пластика, оргстекла или другого подручного материала. Нелишним будет штатив с креплением, который облегчит использование самодельного прибора. Здесь можно включить фантазию.

Встречаются и другие инструкции, схемы, как сделать микроскоп. Но чаще всего в основе вышеперечисленные способы. Они могут лишь незначительно отличаться, в зависимости от наличия или отсутствия ключевых деталей. Но, голь на выдумки хитра, всегда можно придумать что-то свое и блеснуть оригинальностью.

Фото микроскопа своими руками

Как сделать самодельный микроскоп

Как сделать самодельный микроскоп

В этой статье речь пойдёт о том, как из подручных средств можно сделать несложный оптический прибор «породы» микроскопов. Увеличительные способности данного самодельного прибора намного превышает возможности даже самой сильной лупы. Благодаря микроскопу можно увидеть много интересных и необычных вещей.

В таком самодельном приборе как микроскоп применяются два готовых оптических узла – штатные объективы от малоформатного фотоаппарата, который наверняка есть у каждого в кладовке, типа «ФЭДа» или «Зенит», до съёмочной восьмимиллиметровой кинокамеры. Достать эту оптику очень просто, так как со времён Советского Союза у многих осталась такая аппаратура, а если же дома таких вещей не найти, то на барахолках и блошиных рынках любого города можно дешево купить любые объективы и линзы.

Конструкция самодельного микроскопа:

• Подставка, к которой крепится кронштейн;
• Фотообъектив;
• Удлинительное кольцо;
• Тубус;
• Горловина «микроскопа»;
• кинообъектив или фотообъектив.

Для примера мы берём объектив от немецкой камеры «Зоннар» с фокусным расстоянием в десять миллиметров. На него возложена роль окуляра нашего самодельного микроскопа. В качестве объектива здесь подойдёт объектив «Индустар — 50» от списанного «ФЭДа». Также понадобится удлинительное кольцо номер четыре с присоединительной резьбой М39х1 (самое длинное), которое применяется для макросъёмки.

Если используется объектив от «Зенита», то понадобится кольцо № 3 с резьбой М42х1. Кино – и фотообъективы объединяют в единое оптическое целое благодаря жесткому светонепроницаемому тубусу. Удлиненное кольцо играет роль связующего звена между объективом микроскопа, подставкой и тубусом.

Для сопряжения миниатюрного кинообъектива с задним концом тубуса прекрасно подойдёт верхняя коническая часть от пластмассовой бутылки подходящего размера из – под напитков или парфюмерии вместе с горловиной.

Подставка для такого микроскопа изготавливается, как правило, из тонкой доски или же многослойной фанеры с толщиной шесть – десять миллиметров. Для кронштейна прекрасно подойдёт алюминиевая полоска шириной до пяти сантиметров и толщиной от одного до полутора миллиметров.

Кронштейн также можно изготовить из пары пластинок из текстолита, связав их между собой и с подставкой уголками из алюминия. Лучше всего придавать кронштейну такую форму, которая обеспечивает оптическому узлу удобный наклон для работы.

Тубус, склеенный из картона, на корпусе удлинительного кольца фиксируют на клей. Длина такого тубуса во многом зависит от формы и размеров горловины пластмассовой бутылки, при этом отрезать горло у бутылки нужно так, чтоб её цилиндрическая часть была не менее двадцати миллиметров в длину, что обеспечит соосность оптических узлов при стыковке. В горлышке горловины нужно укрепить необходимый объектив, к примеру, от простой съёмочной камеры «Спорт» любой модификации.

Фокусирование оптической системы на объективе наблюдения производится благодаря дистанционному кольцу фотообъектива. Тубус лучше всего сделать составным, то есть из отдельных секций, которые входят с небольшим трением одна в другую. Это позволит расширить пределы фокусировки. Внутренние поверхности тубуса и горловины лучше сего покрыть простой черной матовой краской. Если обеспечить прибор столиком для поддержки предметного стекла и зеркальцем, то тогда можно будет рассматривать объекты в проходящем свете.

Как сделать микроскоп из лупы — MOREREMONTA

Главная страница -> Для детей старшего возраста -> Как сделать микроскоп в домашних условиях. Конструкция микроскопа из линз

Микроскоп является довольно сложным оптическим прибором, с помощью которого можно производить наблюдения за невидимыми или плохо видимыми невооружённым глазом объектами. Любознательным людям он позволяет проникнуть в тайны “микрокосмоса”. Микроскоп можно попробовать сделать самим. Конструкций самодельных микроскопов довольно много и в этой статье мы рассмотрим одну из них.

Одна из наиболее удачных конструкций была предложена Л. Померанцевым. Для изготовления микроскопа вам нужно приобрести в аптеке или оптическом магазине две одинаковые линзы по +10 диоптрий, желательно диаметром около 20 миллиметров. Одна линза нужна для окуляра микроскопа, другая – для объектива. Но прежде давайте разберёмся в единицах измерения линз.

Что такое диоптрия линзы

Диоптрия – единица оптической силы (рефракции) линзы, обратная фокусному расстоянию. Одна диоптрия соответствует фокусному расстоянию в 1 метр, две диоптрии – 0,5 метра и т.д. Для определения числа диоптрий надо 1 метр разделить на фокусное расстояние данной линзы в метрах. И наоборот, фокусное расстояние можно определить, разделив 1 метр на число диоптрий. Фокусное расстояние линзы +10 диоптрий равно 0.1 метра или 10 сантиметрам. Знак плюс обозначает собирательную линзу, знак минус – рассеивающую.

Как смастерить самодельный микроскоп

Из бумаги склейте трубку длиной десять сантиметров по диаметру линз. Затем разрежьте её пополам, чтобы получились две трубки длиной по пять сантиметров. В них вставьте линзы.

В один конец каждой трубки вклейте картонное или склеенное из узкой полоски бумаги колечко с отверстием диаметром десять миллиметров. На это колечко изнутри положите линзу и прижмите её картонным цилиндриком, смазанным клеем. Внутри трубка и цилиндрик должны быть окрашены чёрной тушью. (Это надо сделать заранее)

Обе трубки вставьте в тубус – третью трубку длиной 20 сантиметров и таким диаметром, чтобы трубки окуляра и объектива входили в него туго, но могли передвигаться. Внутри тубус также должен быть окрашен в чёрный цвет.

На листе фанеры начертите две концентрические окружности: одну радиусом 10 сантиметров, другую радиусом 6 сантиметров. Получившийся круг выпилите, и разрежьте по диаметру на две части. Из этих полукругов сделайте корпус микроскопа С-образной формы. Полукруги соединяют тремя деревянными колодочками, толщиной 3 сантиметра каждая.

Верхняя и нижняя колодочки должны быть длиной по 6 и шириной по 4 сантиметра. Они выступают на 2 сантиметра за внутренний край фанерных полукругов. На верхней колодочке закрепите тубус с трубками и регулировочный винт. Для тубуса в колодочке вырежьте желобок, а для регулировочного винта просверлите сквозное отверстие и выдолбите квадратное углубление.

А – трубка с линзами; Б – тубус; В – корпус микроскопа; Г – соединительные колодочки; Д – регулировочный винт; Е – предметный столик; Ж – диафрагма; З – зеркальце; И – подставка.

Регулировочный винт – это деревянный стерженёк, на который туго насажен цилиндрик, вырезанный из резинки для карандаша или из намотанной изоляционной ленты. Лучше всего для этой цели использовать небольшой отрезок подходящей резиновой трубки.

Сборка винта производится так. Колодочку разрезаем по длине пополам. В отверстие одной половины продеваем стрежень винта, насаживаем на него, резиновый цилиндрик, затем другой конец продеваем в отверстие второй половины колодочки и склеиваем обе половины. Резиновый цилиндрик должен поместиться в квадратном углублении и свободно в нем вращаться. Колодочку с винтом приклеиваем к фанерным полукругам, сделав на концах их вырезы для стрежня винта. На концы стержня насаживаем ручки – половинки катушки от ниток.

Теперь тубус с трубками прикрепите к колодочке с помощью скобы, выгнутой из жести. Предварительно в скобе сделайте вырезы для винта и прибейте её или привинтите шурупами к колодочке.

Резиновый цилиндрик регулировочного винта должен плотно прижиматься к тубусу при вращении винта тубус будет медленно и плавно передвигаться вверх и вниз.

Микроскоп можно сделать и без регулировочного винта. В этом случае тубус достаточно приклеить к верхней колодочке, а наводить прибор на предмет только передвижением трубок с линзами в тубусе.

К нижней колодочке сверху прибейте или приклейте предметный столик – фанерную пластинку с отверстием диаметром около 10 миллиметров посредине. По бокам отверстия прибейте две выгнутые полоски жести – зажимы, которые будут придерживать стёклышко с рассматриваемым препаратом.

Снизу к предметному столику прикрепите диафрагму – деревянный или фанерный кружочек, в котором по окружности просверлите четыре отверстия разных диаметров: например, 10, 7, 5 и 2 миллиметра. Диафрагму закрепите гвоздём так, чтобы её можно было вращать и чтобы её отверстия при этом совпадали с отверстием предметного столика. С помощью диафрагмы изменяют освещение препарата, регулируют толщину пучка света.

Размеры предметного столика могут быть, например, 50х40 миллиметров, размер диафрагмы – 30 миллиметров. Но эти размеры можно или увеличить или уменьшить.

Ниже предметного столика к той же колодочке прикрепите зеркальце размером 50х40 или 40х40 миллиметров. Зеркальце приклеивают к дощечке, по бокам в неё забивают два гвоздика без шляпок (патефонные иголки). Этими гвоздиками дощечка вставляется в отверстие жестяной скобочки, привинченной шурупом к колодочке. Благодаря такому креплению зеркальце можно поворачивать – устанавливать с разным наклоном, направляя пучок света на отверстие предметного столика.

Третьей соединительной колодочкой корпус микроскопа прикрепите к подставке. Её можно вырезать из толстой доски любых размеров. Важно, чтобы микроскоп держался на ней устойчиво, не шатался. Снизу на колодочке вырежьте прямой шип, а в подставке выдолбите гнездо для него. Шип смажьте клеем и вставьте в гнездо.

Регулируют микроскоп, поворачивая зеркальце, передвигая винтом тубус и трубки с линзами в тубусе, увеличивая изображение в 100 раз и более.

3 комментария к “ Как сделать микроскоп в домашних условиях. Конструкция микроскопа из линз ”

Сделаю такой ребенку, а то он мой рабочий микроскоп sititek постоянно берет для своих опытов. Я думаю, на первое время будет вполне достаточно и такой модели.

Думаю, ваш сын будет рад. Пусть и он участвует в создании микроскопа. Мы с моим младшим сыном делали такой микроскоп вместе и он был полностью в восторге больше от того, что помогал его делать, чем о наличии своего личного микроскопа в собственности 🙂

В статье расскажем как сделать как сделать микроскоп своими руками с увеличением х200, пошаговая инструкция и результатами экспериментов: луковая кожица, кровь, лист.

Здравствуйте! все, вы когда-нибудь мечтали исследовать микроскопический мир? Могу поспорить, что большинство из вас скажет ДА! Но инструменты, которые требуются, очень дорогие. Но есть решение, которое дает достойные результаты, которое будет стоить всего несколько долларов. Микроскопы используют линзы высокой мощности, чтобы сделать изображение с большим увеличением. Просто если у нас есть мощный объектив мы сможем это сделать. В обычных микроскопах изображение сфокусировано прямо на наших глазах. Это требует очень сложной конструкции линзы. Используя смартфон и мощный объектив, мы можем сделать это очень простым способом. Просто нужно держать объектив перед камерой смартфона, прикасаясь друг к другу. Затем через камеру вы можете увидеть сильно увеличенное изображение. Но для того, чтобы постоянно наблюдать за образцом, мы должны создать установку. Итак, давайте приступим!

Подготовка объектива

В этом проекте мы используем линзы высокой мощности, эти линзы очень дороги на рынке. Но мы можем найти их в головке устройства чтения DVD / CD. На самом деле они обладают высокой способностью увеличения для считывания записанных данных в микромасштабе.

Как показано на изображениях, безопасно снимите линзу с ридера. Даже небольшая царапина испортит его.

Материалы и инструменты

В этом проекте мы собираемся использовать объектив высокой мощности, который можно найти в DVD/CD-ридере с камерой смартфона, чтобы получить сильно увеличенное изображение. В списке материалов я упомянул медную доску, она понадобится для подставки под смартфон. Можно использовать любой материал.

Материалы:

1. 1/2 дюйма ПВХ трубы (около 20 см)

2. Стеклянный лист — около 25 см х 16 см

3. 2 мм диаметром 1 ‘1/2 дюйма длиной гайки и болта

4. Медная доска или Акрил

5. Объектив от DVD/CD-ридера

6. Акриловый клей

Инструменты:

1. Ножовочная пила

3. Горячий клеевой пистолет

Платформа для телефона

Чтобы получить четкое представление об образце, нам нужно, чтобы вся установка была устойчивой. Для этого мы используем медный лист, чтобы он соответствовал смартфону. Размеры листа будут всего на 2 мм больше, чем у смартфона по длине и ширине

Теперь у нас есть платформа, которая подходит для нашего смартфона. Следующий шаг — сделать отверстия для объектива и четыре винта. Перед этим я должен кое-что рассказать о дизайне. Для держателя телефона требуется механизм, позволяющий идеально сфокусировать установку на наблюдаемом образце. Для этого я буду использовать четыре винта, которые позволят изменить расстояние между линзой и образцом. Эти винты будут размещены в четырех углах платы держателя. При сверлении отверстия для камеры уделите время и отметьте точку, где находится камера.

После сверления отверстий самое время поместить четыре гайки болтов в углы. С помощью сильного клея поместите их идеально выровненными. Следите за тем, чтобы клей не пролился на резьбу винтов.

После установки четырех гаек самое время разместить линзу. Перед установкой линзы очистите неровные края просверленного отверстия. Затем поместите линзу на просверленное отверстие. 2 мм отверстие идеально облегают линзу и она не падает. Затем приклейте линзу небольшим количеством клея. Это очень сложная часть. Будьте осторожны, любое крошечное смещение может привести к ложному результату. Подставка для телефона готова!

Создание подиума для микроскопа

До этого момента мы завершили держатель. Итак, теперь нам нужна подиум для образца. Я выбрал стеклянную пластину для этой цели. Это позволяет помещать образец непосредственно на подиум. В то время как смартфон может свободно перемещаться и наблюдать любую часть образца. Это может немного запутать вас, но это будет ясно на изображениях.

Для того, чтобы видеть через этот микроскоп, нам нужно освещение. Чтобы освободить место для освещения, я поднял сцену с помощью четырех труб из ПВХ, нарезанных на одинаковую длину около 5 см. Затем мы устанавливаем метод освещения под стеклянной сценой. В моем случае Я использую фонарик телефона. Это легко и идеально подходит для этого проекта. Я испробовал много источников света, но смартфон-фонарик дал лучшие результаты.

Проверяем наш самодельный микроскоп

Теперь у нас есть готовый микроскоп. Посмотрим, как с этим работать. Прежде всего мы должны сбалансировать платформу телефона. Для этого, повернув четыре винта, вы можете изменить высоту держателя телефона. Держите высоту примерно на 2-3 мм. Хорошо, теперь вы должны поместить камеру вашего телефона идеально выровненной с объективом на платформе телефона. Это можно сделать, включив приложение камеры и выровняв его до получения идеального изображения.

После этого нам нужен образец для наблюдения. Как вы можете видеть на изображении, я поместил 2 луковичные ткани. Поскольку у нас достаточно места, можно разместить более одного образца. Затем включите вспышку. Теперь вы можете сдвинуть платформу телефона на стекло, пока изображение с камеры не покажет сфокусированное изображение ткани. Фокусировка может быть выполнена с помощью двух винтов, которые наиболее близко расположены к камере.

Результаты экспериментов под самодельным микроскопом

Вы не поверите результатам этого микроскопа. Трудно поверить, что возможно получить такие результаты с помощью этого простого микроскопа DIY. Примерно увеличение составляет около 200x. Ниже будут результаты под данным самодельным микроскопом.

Луковая кожица под микроскопом

клеточные стенки и ядрышки хорошо видны.

Верхний слой эпидермиса листа под микроскопом

Клетка крови под микроскопом своими руками

Клетки крови кажутся красными, когда они слипаются. В распределенном виде они могут быть видны как маленькие пузырьки или рыбья икра.

Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ

Давно известно, что простенькие безделушки, собственноручно сделанные родителем для своего ребятенка, ценятся им куда выше, нежели хитроумные покупные подарки. При этом авторитет старшего в глазах малолетки заметно возрастает. Одну из подобных рукотворных «мелочей» и предлагаем здесь вниманию читателя. Речь пойдет о несложном оптическом приборе из «породы» микроскопов. Способность увеличивать последнего намного превышает возможности самой сильной лупы, микроскоп позволит ребенку увидеть массу интересного, рассматривая, например, насекомых и растения, а взрослому поможет при необходимости оценить качество заточки режущего инструмента.

Самодельный микроскоп из оптики от старого фотоаппарата

В самодельном микроскопе использованы два готовых оптических узла — штатные объективы: от малоформатного фотоаппарата (типа «ФЭДа», «Зенита») и до съемочной восьмимиллиметровой кинокамеры. Добыть кинооптику вполне реально, поскольку тысячи любительских киноаппаратов осели мертвым грузом после массового распространения электронной видеотехники.

Итак, как же из фотоаппарата сделать микроскоп?

Для нашего микроскопа был взят объектив «Зоннар» (от немецкой камеры) с фокусным расстоянием 10 мм, на который возложили роль окуляра микроскопа. В качестве объектива самоделки подошел объектив «Индустар-50» от старого «ФЭДа». Еще понадобилось удлинительное кольцо №4 с присоединительной резьбой М39х1 (самое длинное), применяемое при макросъемке. Если использован объектив от «Зенита», потребуется кольцо №3 с резьбой М42х1. Фото- и кинообъективы объединяют в единое оптическое целое с помощью жесткого светонепроницаемого тубуса. Удлинительное кольцо послужит связующим звеном между объективом микроскопа, тубусом и подставкой. Для сопряжения миниатюрного кинообъектива с задним концом тубуса подойдет верхняя коническая часть (вместе с горлышком) подходящей пластмассовой бутылочки от напитков или парфюмерных снадобий.

Наш оптический прибор в собранном виде показан на рисунке. Подставка изготовлена из тонкой доски либо многослойной фанеры толщиной 6. 10 мм. Для кронштейна подойдет алюминиевая полоска шириной до 50 мм и толщиной 1. 1,5 мм. Можно сделать кронштейн из пары пластинок из текстолита, связав их между собой и с подставкой уголками из алюминия. Желательно придать кронштейну форму, обеспечивающую оптическому узлу удобный для «работы» наклон. Тубус, склеенный из картона, на корпусе удлинительного кольца фиксируют на клею. Длина тубуса зависит от размеров и формы горловины от пластмассовой бутылочки (при этом отрезать горловину следует так, чтобы ее цилиндрическая часть оказалась длиной не менее 20 мм, что обеспечит при стыковке соосность оптических узлов). В горлышке горловины укрепим киносъемочный объектив, например, от простейшей съемочной камеры «Спорт» (любой модификации).

Фокусирование оптической системы на объекте наблюдения осуществляется с помощью дистанционного кольца фотообъектива. Тубус лучше изготовить составным (из отдельных секций, входящих с легким трением одна в другую), что расширит пределы фокусировки. Внутренние поверхности тубуса и горловины желательно покрыть черной матовой краской. Если оснастить прибор столиком для поддержки предметного стекла и зеркальцем, появится возможность рассматривать объекты в проходящем свете.

Главная
Последние публикации, новое на сайте.

Ремонт и строительство
Дом и квартира, дизайн и архитектура, проекты домов. Обзоры, советы.

Сад, огород, усадьба
Садоводство и огородничество, приусадебное хозяйство.

Декоративно — прикладное искусство
Резьба по дереву, выжигание, чеканка, плетение и многое другое.

Идеи мастеру
Сделай сам, различные оригинальные и полезные самоделки.

Мебель своими руками
Самостоятельное изготовление мебели, чертежи, схемы.

Как собрать Микроскоп своими руками… с помощью объективов Minolta :: Lens-Club.ru

Как собрать Микроскоп своими руками… с помощью объективов Minolta

Minolta MD 50 mm f/ 1.7   (посмотреть технические характеристики)

Minolta MD Rokkor 85 mm f/ 2   (посмотреть технические характеристики)

Предисловие:

Собирая информацию в сети, я наткнулся на интересную статью повествующую о том, как с помощью советских объективов и соединительных колец можно собрать систему способную фотографировать маленькие объекты с довольно большим увеличением. Вот она. Меня заинтересовал вариант, когда к Юпитер-9 85мм через соединительное кольцо прикрепляют перевернутый Гелиос 44 58мм, при этом увеличение получаемое системой – 1.00 / 0.68 (1 к 0,68).

Запасшись переходным перевертышным кольцом 49мм/49мм я решил воспользоваться своими любимцами: объективами Minolta. 

Cистема:

Итак, система которую я использовал, представляет собой фотоаппарат Olympus E-PL1, к которому через переходник MD-m4/3 присоединен Minolta MD Rokkor-X 85mm f2.0 к которому, в свою очередь, через соединительное кольцо в перевернутом состоянии присоединен Minolta MD 50mm f1.7.   

Групповое фото:

В сборке

В разобранном виде

Пару слов о функционировании системы. Мы имеем два кольца наводки резкости и две диафрагмы. Чем пользоваться? Во-первых, фокусировочное кольцо перевертыша не работает! Это вроде бы тривиально, но у меня заняло несколько минут это понять. Во-вторых – на глубину резкости больше всего влияет диафрагма именно перевертыша. Таким образом, система работает так:

1. Наводка резкости – фокусировочным кольцом базового объектива (перевертыш не работает)

2. Управление глубиной резкости – диафрагмой перевертыша. Диафрагму базового объектива лучше всего оставить максимально открытой и не трогать.

Условия съемки

Как уже выше было сказано, Olympus E-PL1, ISO400, естественно штатив. Поскольку требования к освещенности повышенные: сильная лампа и пару отражателей по кругу.

В качестве объекта использовалась бисерина и стекляшка. Для отображения масштаба на фотографии присутствовала так же… спичка!

Тест

Ниже приведены модельные съемки с изменением диафрагм от f1.7 до f22. Диафрагма базового объектива — максимально открытая…

Результат мне очень понравился, особенно возможность регулировать глубину резкости без потери качества изображения. 

Сравнение с макрокольцами.

Здравый смысл говорит,  что похожий снимок должно быть возможно получить используя простые макрокольца. Воспользовавшись тем же объективом Minolta MD 50mm f1.7 я прикрепил ~65мм макроколец дополнительного фокусного расстояния. Ниже приведены сравнительные фото.

Как видно с приведенных фотографий мне не удалось получить сравнимый уровень увеличения, к тому же присутствует очень значительная потеря качества, видимо из-за дифракции.

Вывод

При использовании 85мм объектива с 50мм перевертышем можно довольно легко собрать систему позволяющую фотографировать с 1.00 к 0.60 увеличением (пересчитал по пропорции к размеру диагонали матрицы) с очень приличным качеством изображения. Соотношение 1.00 к 0.60 означается что объект размером 1см отображается на матрице как объект ~ 1.67см, т.е. увеличивается. Получить такую же картинку с таким же качеством используя макрокольца не представляется возможным.

Комментарии:

5.

Извините, но комментарии могут добавлять только авторизованные пользователи

Микроскоп из фотоаппарата

Предыдущая моя заметка касалась попытки улучшить макрорежим недорогого фотоаппарата с несменным объективом. Очевидно, это предельно «бюджетный» вариант, не позволяющий получить выдающиеся результаты. В полный кадр* редко удастся снять объект меньше 10 мм. Если речь идёт о съёмке объектов 1 мм и меньше о бюджетном варианте придётся забыть. Серьёзная макросъёмка требует определённых материальных затрат. Первое и главное – придётся обзавестись фотоаппаратом со сменными объективами. Только специальные оптические конструкции позволят получить требуемые кадры.
Условно макрофотографию можно разделить на два направления: съёмка динамичных объектов и съёмка статичных объектов. Динамичные объекты требуют от фотографа максимальной мобильности и коротких выдержек. Соответственно, оптическое устройство в идеале не должно быть громоздким и должно быть светосильным. Наводка на резкость должна быть достаточно оперативной. Под эти требования подходят современные полу- и профессиональные зеркальные фотоаппараты с малошумящей светочувствительной матрицей, оснащённые специальными макрообъективами, позволяющими делать снимки в масштабе 1:1 и даже 5:1, то есть снять во весь кадр динамичный объект 6 мм и более.
Палеонтологические объекты по определению статичны. Это позволяет фотографу не спешить, что, в том числе, означает возможность получения снимка с меньшими материальными затратами, но с увеличением, недостижимым при съёмке динамичных объектов. Оговорюсь сразу: есть ещё один фактор, влияющий на затраты, необходимые для получения конечного кадра: требуемое качество фотографии. Можно задать очень высокую планку, пожелав выжать физический максимум качества (в первую очередь резкости) из снимка. Это сразу приведёт к необходимости приобретать дополнительное профессиональное оборудование, программное обеспечение, затрачивать на один снимок часы и даже дни труда. Если ограничить себя получением изображения, где, по меньшей мере, однозначно различимы детали, ради которых делался снимок, то все затраты на его получение резко уменьшаются. Я сторонник второго подхода, о нём и буду говорить.
Теория получения макрофотоснимков подробно описана в интернете (см., например здесь), а потому я не буду на ней останавливаться. Я покажу вам конкретные несложные и действенные приёмы получения приемлемых по качеству макрофотографий.
Начнём с… Нет, не с фотоаппарата, а с того, на что он будет крепиться. Необходимо использовать преимущество, данное нам статичностью объекта съёмки, и закрепить фотоаппарат на штативе. Существуют специализированные штативы и головки для макросъёмки. Если Вы почувствуете, что макросъёмка, это ваше всё, покупайте такие. Они очень удобны, правда и очень дороги. Если вы не фанат макросъёмки, купите лучше универсальный штатив. Он пригодится во многих ситуациях. Я остановил свой выбор на штативе Velbon Sherpa из углепластика. Причём мой штатив имеет центральную штангу, которую можно перевернуть на 180 градусов.

Штатив с центральной штангой, перевёрнутой в макро-положение.

Этот трюк необходим для превращения «обычного» штатива в макро штатив. Можно ли обойтись без штатива? Можно, но вам придётся как-то закрепить фотоаппарат, чтобы всё было удобно, и он смотрел бы вниз. Почему вниз, а не как у Barsik-а «прямо»? Потому, что так мы снимаем вопрос с креплением образца, т.к. сам по себе образец размером несколько миллиметров стоять не будет. Если вы знаете удобный способ фиксации образца, снимайте в «горизонтальной геометрии» без штатива. О штативе всё.
Теперь… Да, теперь фотоаппарат. Как я уже говорил, фотоаппарат должен предоставлять возможность менять объективы. Обычно это так называемый «зеркальный» фотоаппарат, зеркало в нём позволяет в видоискатель видеть 1:1 то, будет запечатлено на снимке. Совсем недавно это был бы плёночный фотоаппарат, но теперь у вас в руках будет цифровой. Годится любой. В основном у вас 3 варианта получения макро фотографии: макрообъективом, составным объективом и объективом с кольцами. Ради первого способа не стоит ничего писать, тут всё понятно, навёл и щёлкнул. Чем ближе, тем крупнее. Составной объектив – оптическая конструкция из двух объективов, состыкованных «нос к носу» специальным кольцом, у которого с двух сторон резьба под светофильтр стыкуемых объективов.

Составной объектив в сборе на фотоаппарате

К примеру, на фотографии объективы с резьбой под светофильтр 58х0,75. Увеличение такой оптической конструкции тем больше, чем больше отношение фокусных расстояний первого и второго объективов f1:f2. У меня составлены объективы с f1 = 100мм и f2 = 50 мм. Это объективы, которые можно использовать не только для макро, а потому приобретение их можно считать целесообразным. Желающие могут поэкспериментировать с другими парами. Первый объектив вставляется в фотоаппарат, им можно грубо настраиваться на резкость, он будет отрабатывать диафрагму, необходимую для правильной экспозиции. Второй объектив устанавливается на бесконечность и открывается полностью. Такой парой можно получать увеличение заметно больше, чем то, что даёт просто макро объектив, но оно фиксировано для данной пары. Увеличение, меняющееся в достаточно широких пределах можно получить из одного объектива с фокусным расстоянием не более 50 мм, отнесённым от фотоаппарата на некоторое расстояние. Отнести объектив от фотоаппарата позволяют либо специальные удлинительные кольца (макро кольца), либо макромех. Каждый вариант имеет свои достоинства и недостатки. И кольца, и меха уменьшают светосилу оптической системы. В этом смысле они равны. Кольца более компактны, а потому мобильны.

Вверху — кольца с байонетным креплением, внизу — с резьбовым.

Они могут передавать всю необходимую информацию между объективом и фотоаппаратом для автоматической настройки на резкость и съёмки. Мех позволяет отнести объектив от фотоаппарата на большее расстояние, но он громоздкий и обычно не обеспечивает электронной связи объектива и фотоаппарата. Таковы основные плюсы и минусы. Понимание, что и когда лучше использовать, приходит с опытом. Этим опытом трудно поделиться, его нужно приобрести самостоятельно. Я же продолжу своё повествование исходя из того, что мы собираем цифровой микроскоп. Собирать его будем на основе макромеха. Как я только что говорил, мех не обеспечивает электронной связи объектива и фотоаппарата, то есть не может обеспечить управление мотором автофокуса и диафрагмой**. Но, о, чудо! Нам это оказывается не очень то и нужно, и это потому, что наш объект съёмки статичен. Наводку на резкость мы вообще будем осуществлять перемещением объекта съёмки, а правильную экспозицию отрабатывать, поставив фотоаппарат в режим приоритета выдержки. Да ещё и повернём объектив «носом» к фотоаппарату. Ну а теперь обо всём подробнее.
Наводка на резкость теперь осуществляется руками. Автоматика объектива больше не работает (и работать не должна). И это хорошо, потому что руками мы всегда наведём на резкость точнее, чем автоматика фотоаппарата. Поможет нам в этом угловой видоискатель (или специальная лупа на окуляре, но угловой видоискатель удобнее).Он стоит денег, скажете вы? А я в самом начале предупреждал относительно материальных затрат!

Угловой видоискатель

Но… Необходимости в нём нет, он лишь сильно упрощает дело. Он, кстати, очень полезен и в обычной съёмке, так что его приобретение – просто улучшение вашей экипировки как фотографа. Угловой видоискатель может увеличить изображение в окуляре в 2,5 раза, что очень упрощает точную фокусировку. Далее, существует широко известный в узких кругах способ улучшить свойства объектива при съёмке макро. Для этого его нужно перевернуть передней линзой к фотоаппарату. И вот тут всё становится гораздо интереснее. Во-первых, оказывается, что ни макромех, ни кольца не обязаны быть «родными» для вашего фотоаппарата. Достаточно переходника с байонета (или резьбы) вашего фотоаппарата на байонет или резьбу макромеха! Во-вторых, сам объектив также не обязан быть «родными» для вашего фотоаппарата! Это значит, что вы можете использовать резьбовой объектив старой советской техники, важно лишь, чтобы он был качественным. Можно приобрести в комиссионном качественный неавтофокусный объектив известного производителя. У меня на этой ниве работает объектив Carl Zeiss MC Flektogon 2.4/35 , купленный в начале 80-х годов прошлого века в ГДР.

Объектив Carl Zeiss MC Flektogon 2.4/35. Очень хорошо справляется со своими задачами!

Для стыковки объектива с макромехом нужно специальное реверсивное (оборачивающее) макрокольцо. Это макрокольцо похоже на вышеописанное для стыковки двух объективов. С одной стороны у него резьба под светофильтр объектива, с другой — байонет или резьба для макромеха. В моём случае это 49х0,75 на 42х1,0 (49х0,75 – резьба под светофильтр на объективе Flektogon, 42х1,0 – посадочная резьба для объектива на макромехе, который изначально был для советских Зенитов).

Объектив, кольцо и мех перед сборкой. В собранном виде объектив будет развёрнут передней линзой к меху.

Теперь необходимо решить вопрос с освещением объекта съёмки. Очень хорошо справляется с этим специальная макровспышка. Только вот за те деньги, что просят за неё, можно было бы купить неплохой ноутбук. Так что, конечно, правильно использовать именно её, но… Есть другой выход – обычная вспышка. Она также недёшева, но её можно использовать и при обычной фотосъёмке. В этом случае придётся позаботиться о равномерности освещения, т.к. обычная вспышка на коротких дистанциях – очень узко направленный источник света. Нужно будет использовать отражатели и рассеиватели. Главное преимущество вспышки – короткий импульс, нивелирующий возможное дрожание конструкции, работающей у нас объективом. Если не ставить задачу получения фотографии только максимально возможного качества, вполне достаточно осветить объект несколькими (достаточно двух) лампами накаливания по 40 – 100 ватт каждая. Расположение ламп должно быть таково, чтобы тени на объекте не портили картины, но подчёркивали то, что мы собираемся показать.
Ещё одна особенность, о которой нужно упомянуть. Нельзя производить фотосъёмку, просто нажимая пальцем на спуск. Дрожание всей конструкции, вызванное нажатием кнопки спуска, будет неприемлемо велико. Нужно использовать или пульт дистанционного управления или задержку срабатывания затвора. Пульт дистанционного управления может быть проводным или безпроводным (инфракрасным). И тот и другой можно или купить или сделать самому. Альтернатива – опция задержки спуска на 10 секунд (как раз примерно столько времени успокаивается дрожание фотоаппарата после нажатия на кнопку спуска.
Теперь нам осталось сфокусироваться на объекте съёмки. Фокусировка собственно объективом невозможна. Нужно либо двигать фотоаппарат, либо объект съёмки. Проще и правильнее – второе. Если второе никак, то возможно и первое. Нужно обеспечить плавный и регулируемый по высоте подъём площадки, на которой лежит образец. Сделать это можно разными способами. Один из самых удобных – расположить объект съёмки на тубусе микроскопа, сняв окуляр. Вертикальное перемещение тубуса микроскопа осуществляется плавно, а контроль высоты поднятия ведётся по микрометренному винту. Если нет возможности приспособить микроскоп, можно использовать любой легко управляемый подъёмник, на который нужно наклеить миллиметровую шкалу с нониусом. Шкала нониуса обычно имеет те же 10 делений, что и основная шкала, а по длине равна только 9 её делениям. Её несложно сделать в графическом редакторе, распечатать на принтере и приклеить к подвижной и неподвижной частям опоры. Точное знание величины перемещения подвижной части площадки, на которой находится объект съёмки, необходимо, если наш объект имеет размер по оси съёмки больше глубины резко изображаемого пространства (ГРИП), и он должен быть на резкости весь или почти весь. Например, размер объекта по оси съёмки (толщина) 2 мм. ГРИП 0,2 мм. Чтобы весь объект был на резкости, нужно 2 мм : 0,2 мм +1 снимков, т.е. 11 (полагаем, что самый верх объекта – в зоне максимальной резкости первого кадра). После каждого снимка поднимаем объект съёмки на 0,2 мм, для этого нам и нужна шкала с нониусом.

Вся система «цифрового микроскопа» в сборе

На фото:
1 – Штатив;
2 – Фотоаппарат;
3 — Угловой видоискатель;
4 – Макромех;
5 – Объектив;
6 – Лампы освещения;
7 — Пульт дистанционного управления;
8 – Штативная лупа в качестве подъёмника объекта;
9 – Объект съёмки.
Получив серию снимков, в которой у каждого снимка резкой, а потому годной является только часть кадра, нужно собрать их в результирующий резкий кадр. Для этого существуют бесплатные и платные программы (Фотошоп, Helicon Focus). Если же снимков, которые нужно объединить, 3-7, это бывает проще сделать вручную в Фотошопе, без которого затевать макросъёмку вообще не стоит. Для получения «стопки» снимков в Фотошопе существует простой, но мощный приём. Стопка кадров – несколько фотографий одного и того же объекта, чем-то отличающихся друг от друга, кроме расположения объекта на каждом снимке. С нашем случае каждый кадр будет резким в области, отличной от таковой на предыдущем кадре. Алгоритм получения выровненной стопки следующий. Берём последний кадр за основу. (1) Открываем предыдущий. (2) Выделяем весь кадр (Ctrl+a) и копируем его в буфер (Ctrl+c). (3) Переходим в основной кадр, становимся на самый верхний слой и вставляем скопированное (Ctrl+v). Переходим к шагу (1), и так до исчерпания кадров стопки. Теперь «подгоняем» каждый последующий кадр к кадру основы. Делаем невидимыми все слои, кроме основы и подгоняемого. Режим наложения подгоняемого кадра (внимание!) делаем «Difference». Так как кадры очень похожи, в этом режиме результирующее изображение будет почти чёрным с редкими серыми участками. Встаём на подгоняемый слой и нажимаем клавиши Ctrl+t. Двигая изображение за появившиеся управляющие квадратики, добиваемся максимально равномерного чёрного цвета. Это и будет соответствовать наилучшему наложению. Хитрость в том, что проще всего совместить кадры, именно добиваясь этой равномерной черноты, нежели как-то иначе. Последовательно, слой за слоем, совмещаем все кадры с основой. Меняем режим наложения всех надров на «Normal». После этого добавляем белую маску слоя к каждому слою, кроме основы, и на каждой маске закрашиваем мягкой кистью чёрным цветом всё нерезкое. Потом складываем все слои и получаем полностью резкий снимок. Готовим его окончательный вид для интернета и… Всё!
———————————————-
* «В полный кадр» означает полностью использованную высоту кадра (матрицы фотоаппарата). Стандартный классический размер плёночного кадра – 24х36 мм., соотношение сторон 2:3.
** Конечно, за очень дополнительные деньги объектив, установленный на мех, тоже можно электрически связать с фотоаппаратом. Но это для больших энтузиастов.

Добавить в избранное

Как сделать штатив для фотоаппарата, микроскоп, телескоп и веб-камеру из фотоаппарата своими руками

Цифровой микроскоп из веб камеры

Всем давно известно, что весь окружающий мир имеет в своей структуре тонкую организацию, строение которой невозможно различить человеческим глазом. Вся вселенная оставалась долгое время недосягаемой и непознанной, пока ученными не был изобретен микроскоп.
Что такое микроскоп мы все знаем еще со школы. В нем мы рассматривали бактерий, живые и мертвые клетки, предметы и объекты, которые все мы видим каждый день. Через узкий смотровой объектив они чудесным образом превращались в модели из решеток и мембран, нервных сплетений и кровеносных сосудов. В такие моменты осознаешь, насколько этот мир велик и многогранен.
С недавнего времени микроскопы начали делать цифровыми. Они намного удобней и эффективнее, ведь теперь не надо пристально вглядываться в объектив. Достаточно взглянуть на экран монитора, и перед нами предстает увеличенное цифровое изображение рассматриваемого объекта. Представьте, что такое чудо техники можно сделать своими руками из обычной веб-камеры. Не верите? Предлагаем вам убедится в этом вместе с нами.

Необходимые ресурсы для изготовления микроскопа

• Перфорированные пластина, уголок и кронштейны для крепления деревянных деталей;
• Отрезок профильной трубы 15х15 и 20х20 мм;
• Небольшой фрагмент стекла;
• Веб-камера;
• Светодиодный фонарик;
• Болт М8 с четырьмя гайками;
• Винты, гайки.

• Электродрель или шуруповерт со сверлом на 3-4 мм;
• Плоскогубцы;
• Отвертка крестовая;
• Термоклеевой пистолет.

Пошаговая инструкция по сборке цифрового микроскопа

Для штативной основы микроскопа используем перфорированные пластины и уголки из металла. Их используют для соединения деревянных изделий. Они легко скрепляются болтами, а множество отверстий позволяет это сделать на требуемом уровне.

Шаг первый – монтируем основание

Плоскую перфорированную пластину обкладываем с тыльной стороны мягкими мебельными подпятниками. Их просто наклеиваем по углам прямоугольника.

Самоклейка для дорожек

Следующим элементом будет кронштейн или уголок с разносторонними полками. Скрепляем короткую полку кронштейна и пластину-основание болтом с гайкой. Подтягиваем их плоскогубцами для надежности.

Два мелких кронштейна монтируем на край пластины по обеим ее сторонам. К ним прикрепляем еще два уголка подлиннее так, чтобы у нас образовалась небольшая рамка. Это будет основание для смотрового стекла микроскопа. Его можно сделать из небольшого отрезка тонкого стекла.

Мой самодельный микроскоп из веб-камеры

Как сделать микроскоп из веб-камеры

Если разобрать подходящую (с настраиваемым фокусом) веб-камеру, то можно снять объектив и перевернуть его. В этом случае камера превращается в . микроскоп!

Я использовал вот такую камеру Vimicro USB Camera (на чипсете VC0345 с сенсором OmniVision OV7670) с объективом из двух линз:

Так как в кабеле камеры были добавлены провода для микрофона, что вызывало неудобства в использовании, то я отпаял штатный кабель и припаял другой USB-кабель:

В качестве предметного столика для наблюдения объектов на просвет я использую матовое стекло:

Стекло установлено на пластиковую трубку, а снизу я освещаю его белыми светодиодами фонарика:

Такой микроскоп представляет собой микроскоп проходящего света и позволяет наблюдать интересующий объект в проходящем свете в светлом поле. В результате получается теневое изображение объекта.

Главная проблема заключается в удержании веб-камеры на нужном расстоянии от наблюдаемого объекта, поэтому я делаю много кадров и выбираю лучший:

Для этого я использую написанную мной программу CamScope:

Увеличение моего самодельного цифрового микроскопа

Визуальное (геометрическое) увеличение показывает во сколько раз наблюдаемый объект на экране компьютера больше, чем в натуральную величину. Для оценки этого параметра можно использовать, например, расстояние между штрихами штангенциркуля. Это увеличение зависит от используемого монитора и определяется произведением увеличения объектива на собственное увеличение камеры.
Собственное увеличение камеры определяется отношением размера картинки на экране (например, диагонали) на размер светоприемной матрицы.

Для моего микроскопа на экране ноутбука расстояние между соседними штрихами штангенциркуля (1 миллиметр) составляет 9 сантиметров:

Таким образом, увеличение моего самодельного микроскопа составляет 90 крат .

Оптическое увеличение микроскопа определяется апертурным числом объектива. Апертурное число $F$ (англ. F-number, optical speed – оптическая скорость) прямо пропорционально фокусному расстоянию объектива $f$ и обратно пропорционально диаметру $D$ его входного зрачка: $F = $. Эта величина теоретически (из-за волновой природы света) не может превысить 1500 раз.

Для определения линейных размеров предметов в увеличенном виде я определил, что расстояние между штрихами штангенциркуля (1 мм) на снимке составляет 365 пикселей:

Пиксели ЖК-дисплеев

С помощью такой “модифицированной” камеры я получил вот такие изображения пикселей LCD-панели ноутбука:

Слева показано, что при наведении объектива камеры область монитора с белым цветом светятся все три группы субпикселей – красные (R), зеленые (G) и синие (B).
При этом сам пиксель имеет квадратную форму, хотя субпиксели являются прямоугольными, а длина стороны пикселя составляет около 0,25 мм.
На левом изображении видно, что ширина промежутка между красными и синими пикселями больше, чем между синими и зелеными и между зелеными и красными. Но изображение перевернуто, т.е. истинный порядок следования субпикселей RGB. Это подтверждается тестом.
Справа показано, что для создания желтого цвета пикселя светятся только красные (R) и зеленые (G) субпиксели.

А вот изображение субпикселей монитора другого ноутбука при свечении белым цветом вместе с фрагментом символа:

А вот такую картинку я получил для белого цвета на экране телефона Nokia 2710 Navigation Edition:

Вот такая интересная форма у пикселей ЖК-телевизора (воспроизводится голубой цвет):

Поваренная соль

Песок

Глина

Биологические объекты

Слюна

Слюна является одним из популярных объектов наблюдения под микроскопом. Как утверждается, по слюне можно выполнять диагностику.

Волос

Комар

Перо птицы

Видна структура пера – стержень, несущий бородки, которые держат бородочки.

Семя колокольчика

Семена колокольчика очень маленькие – масса одного семечка около 0,2 миллиграмма.

Лист винограда

Тычинка и пестик цветка

Ость колоска ржи

Как видно на снимке, ость имеет зазубрины.

Плесень

Я исследовал выросшую на моркови плесень:

Вот так она выглядит при рассмотрении в мой импровизированный микроскоп:

Кока-кола

Шероховатые поверхности

Матовое стекло

Линза Френеля

Расстояние между бороздками составляет около 0,3 мм.

Печатные платы и радиодетали

Надпись припоем на печатной плате

вид надписи без увеличения:

Если прижать камеру лицевой стороной (без объектива) к темной поверхности, то свет, проходящий с тыльной стороны, высвечивает на оптическом сенсоре проводники печатной платы камеры:

Для ослабления этого эффекта я постарался затемнить тыльную часть печатной платы камеры.

Продолжение следует

Делаем телескоп своими руками из объектива фотоаппарата

Когда есть телескоп, можно смотреть на звезды. Когда есть фотоаппарат, – снимать их во всей красе. А что делать, когда фотоаппарат есть, а телескопа нет? Фотографировать природу, людей, котят? Нет! Красоту звездного неба можно рассмотреть и при помощи фотографических линз, сделав из них настоящий телескоп. Только не торопитесь расставаться с дорогостоящей техникой. Чтобы собрать телескоп своими руками из объектива фотоаппарата, достаточно иметь под рукой подержанный или неработающий фотоприбор. Для создания телескопа нам понадобятся лишь его линзы.

Однако мы все-таки рекомендуем использовать фотоаппарат по его прямому назначению. Собранный самостоятельно телескоп будет, скорее, игрушкой, а не полноценным оптическим прибором. И лучше потратить свободное время на выбор подходящего телескопа для имеющегося фотоаппарата, с помощью которого вы сможете запечатлеть все многообразие звездного неба. Вы сможете сфотографировать Луну, планеты, туманности, галактики и скопления. Поверьте, астрофотография – это невероятно увлекательное хобби! Если вы заинтересовались, обязательно приобретите и комплект для фотоаппарата (для телескопа), в который включены разные переходники и адаптеры. Не каждый фотоприбор можно установить на место окуляра телескопа. Иногда требуются дополнительные аксессуары.

Но если астрофотография вас пока не интересует, переходим к изобретательству!

Как сделать телескоп из фотоаппарата своими руками

Проще всего сделать телескоп по схеме Кеплера. Он будет не особо мощным, не слишком светосильным, но поглядеть на Луну получится. Перед сборкой оптического прибора нужно запастись исходными материалами.

• Очковая линза в 1 диоптрию диаметром 30 мм (купить ее можно в аптеке или магазине оптики)
• Объектив от фотоаппарата
• Два листа плотной бумаги или ватмана
• Черная тушь
• Кисти, клей, ножницы

А вот теперь можно начать собирать телескоп из объектива фотоаппарата!

Вначале берем лист ватмана и тщательно закрашиваем его с одной стороны черной тушью. Даем высохнуть.

Далее аккуратно сворачиваем ватман в рулон таким образом, чтобы внутрь можно было установить очковую линзу. Она станет объективом. Аккуратно проклеиваем бумагу и получаем оптическую трубу. Обратите внимание, что окрашенная сторона должна быть внутри – чернение снижает потери света и улучшает яркость изображения. Длина трубы – 90 см. Да, наш телескоп будет габаритным – этого, увы, не избежать.

Второй лист ватмана используем для создания еще одной части трубы. Ее длина должна составлять 30–40 см. В ней мы фиксируем объектив от фотоаппарата. Он будет исполнять роль окуляра.

Вторую часть трубы необходимо установить внутрь основной. Из-за разности диаметров, скорее всего, она будет сильно болтаться. Аккуратно проложите все пространство вокруг нее слоями проклеенной бумаги, обязательно сохраняя соосность центров объектива и окуляра. Оставьте небольшой зазор, чтобы внутреннюю трубу можно было перемещать вдоль ее оси. Меняя ее положение, можно будет добиться улучшения резкости телескопа.

И вот все готово! Вы смотрите на телескоп из фотоаппарата, собранный своими руками!

4glaza.ru
Август 2017

Использование материала полностью для общедоступной публикации на носителях информации и любых форматов запрещено. Разрешено упоминание статьи с активной ссылкой на сайт www.4glaza.ru.

Производитель оставляет за собой право вносить любые изменения в стоимость, модельный ряд и технические характеристики или прекращать производство изделия без предварительного уведомления.

Другие обзоры и статьи о телескопах и астрономии:

Обзоры оптической техники и аксессуаров:

Статьи о телескопах. Как выбрать, настроить и провести первые наблюдения:

Источники:
http://acdc.foxylab.com/microscope
http://www.4glaza.ru/articles/delaem-teleskop-svoimi-rukami-iz-obektiva-fotoapparata/
http://podvodnyj-mir-i-vse-ego-tajny.ru/%D1%84%D0%BE%D1%82%D0%BE%D0%B0%D0%BF%D0%BF%D0%B0%D1%80%D0%B0%D1%82-%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D0%BE%D0%B9-%D1%81%D1%8A%D0%B5%D0%BC%D0%BA%D0%B8/

Как создать свою собственную камеру для микроскопа с помощью вашего IPhone

Это видео, созданное ребятами из Instructables, показывает, как превратить ваш смартфон в цифровой микроскоп, способный фотографировать клетки.Показанная здесь установка является жизнеспособной заменой недостаточно финансируемых классных комнат, которые в противном случае не смогли бы проводить эксперименты, требующие микроскопа.

Недавно мы рассмотрели два специальных супермакрообъектива — Canon MP-E 65 мм и объектив NANOHA 5X Super Macro.

Здесь, на LensVid, вы можете увидеть еще много интересных проектов, сделанных своими руками.

Через: Gizmodo.

После того, как мы недавно рассмотрели как новые объективы Tamron 150-500 мм, так и Sigma 100-400 мм, мы…

Более 3.Спустя 5 лет после A7 III, Sony объявила сегодня о преемнике модели…

Компания DJI только что представила новую камеру DJI RONIN 4D — полнокадровую кинокамеру профессионального уровня…

Sigma анонсировала новый компактный светосильный зум-объектив формата APS-C размером 18-50 мм…

Сделай сам, Фото Снаряжение Сделай сам, Макро, Микроскоп, Супермакро LensVid

Политика конфиденциальности и использования файлов cookie

Превратите свой мобильный телефон в мощный научный микроскоп

Используя скотч, резину и крошечный стеклянный шарик, исследователи превратили iPhone в дешевый, но мощный микроскоп, способный отображать крошечные клетки крови. Они также добавили спектроскоп для мобильных телефонов клинического уровня, который может измерять некоторые жизненно важные функции.

Приложив несколько долларов и немного терпения, вы можете сделать то же самое со своим телефоном.(См. Инструкции ниже.)

«Меня все еще поражает, как можно создавать инструменты почти исследовательского уровня с дешевой бытовой электроникой», — сказал физик Себастьян Вахсманн-Хогиу из Калифорнийского университета в Дэвисе, руководитель исследования 2 марта в PLOS ONE . «А с мобильными телефонами вы можете записывать и передавать данные где угодно. В сельской или отдаленной местности вы можете получить диагноз у профессионального патологоанатома на другом конце света ».

Подобные лабораторные устройства могут стоить тысячи долларов и быть чрезвычайно громоздкими.Другие исследователи создали лабораторные комплекты для мобильных телефонов, но этот новый микроскоп — самый компактный, простой и недорогой из созданных до сих пор. Другое новое устройство команды — светорасщепляющий спектрометр — выглядит грубоватым, но может иметь достаточно высокое разрешение, например, для измерения уровня кислорода в крови.

Инженер-электрик Айдоган Озкан из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, который помог разработать отмеченный наградами микроскоп за 10 долларов для мобильных телефонов, сказал, что простота новых прототипов является большим преимуществом.

«Они еще больше уменьшают эту фигню. Но нам также необходимо сосредоточиться на внедрении этих инновационных разработок в полевых условиях, их испытании, улучшении и спасении жизней людей », — сказал Озкан, не участвовавший в новом исследовании. «В этом смысле все мы, работающие над этой технологией, находимся в одной лодке».

Два существующих дизайна мобильного телефона-микроскопа вдохновили на создание новой итерации, в том числе Ozcan’s и еще один под названием CellScope, разработанный биоинженером Дэниелом Флетчером из Калифорнийского университета в Беркли.Поскольку обе модели выступают из камеры мобильного телефона и имеют несколько тонких деталей, Wachsmann-Hogiu решил создать более простой и компактный дизайн.

Команда засунула стеклянный шар шириной 1 мм в резиновое кольцо и надела его на камеры iPhone и iPhone 4. Изображения увеличены в 350 раз, но имеют очень тонкую плоскость фокуса. Чтобы избежать размытия, команда создала программное обеспечение, способное объединить резкие части в одну четкую фотографию. Они также создали прототип спектрометра мобильного телефона (на основе обнаруженного ими патента), используя узкую трубку из ПВХ, изоленту и специальную решетку, способную разделять свет на составляющие его цвета.

Создание микроскопа стоит около 20 долларов, а изготовление спектрометра — несколько долларов, но, по словам Вахсманн-Хогиу, затраты на оба варианта легко могут упасть ниже 10 долларов. Крошечные линзы можно было бы сделать из пластика, а не из стекла, и в конечном итоге можно было бы добиться экономии за счет масштаба.

Команда работает над улучшением изображения своего прототипа микроскопа и предоставлением ему возможности обнаруживать микробы по флуоресценции. Они также создают приложение для телефона, чтобы сшивать изображения, подсчитывать клетки крови и определять уровень оксигенации крови.

Озкан сказал, что надеется на новые потребительские технологии как на возможность сделать еще более дешевые и мощные лаборатории на кристалле.

«В бытовой электронике есть фантастические компоненты, — сказал Озкан. «Это на несколько порядков более удивительно, чем научное сообщество могло представить всего несколько десятилетий назад».

Инструкции по превращению собственного мобильного телефона в микроскоп приведены ниже.

Изображение: стандартные изображения с микроскопа (верхний ряд) по сравнению с изображениями с микроскопа iPhone (нижний ряд).Кровь при серповидно-клеточной анемии слева, кристаллы справа. (PLoS ONE / Себастьян Ваксманн-Хогиу и др. / Центр биофотоники Калифорнийского университета в Дэвисе)

Образец цитирования: «Платформа на базе сотового телефона для разработки биомедицинских устройств и образовательных приложений». Захари Дж. Смит, Кайкин Чу, Алисса Р. Эспенсон, Мехди Рахимзаде, Эми Грышук, Марко Молинаро, Денис М. Дуайр, Стивен Лейн, Деннис Мэтьюз и Себастьян Ваксманн-Хогиу. PLoS ONE *, Vol. 6, вып.3.2 марта 2011 г. DOI: 10.1371 / journal.pone.0017150 *

iphone-microscope-iris-sizing

Микроскоп для мобильного телефона — Шаг 1

См. Также:

DIY Контрольный микроскоп для печатных плат | КУРОКЕСУ

Несмотря на то, какой у вас хороший микроскоп, штатив по-прежнему является очень важной частью окончательной сборки. И хотя есть много коммерческих, сделанных из чугуна, они могут стоить больше, чем сама головка микроскопа.Я решил сделать подставку из разложенного повсюду широко доступного материала — это МДФ (древесноволокнистая плита средней плотности). Преимущества — стабильность в течение долгого времени при отсутствии воздействия воды, дешевая грязь, простота обработки.

Обзор

В общем, его можно сделать вручную из любого материала, который у вас есть. Вот ключевые требования, которые я пытался учесть:

• Тяжелый. МДФ, используемый в этом стенде, должен весить ~ 2,5 кг.
• Достаточно прочный — следует минимизировать изгиб.
• Регулируемая высота с сохранением соосного движения.Используется макро-ползунок для регулировки расстояния до объектива.
• Быстрая регулировка положения.
• Неэкзотические детали и материалы.

Быстрый эскиз на выходные и подставка готовы к изготовлению.

Строительство

Детали

Детали для производства

Детали

В этом проекте используется несколько видов деталей:

• Детали из МДФ — легко режутся и сверлятся любыми доступными инструментами
• Винты, гайки, столярный клей — запчасти из обычного строительного магазина
• Макрослайдер — ключевая деталь, которая заставляет эту штуковину вести себя как настоящий микроскоп.Можно получить на eBay менее чем за 10 $.
• Изменения в последнюю минуту — Я заменил некоторые деревянные детали на шарнирный зажим для волшебной руки . Также получено с eBay.
• Объектив микроскопа и фотоаппарат. Вы можете использовать все, что вам нужно. Я использовал детали из своего магазина (модели 3D STEP доступны на Github):
• Кольцо света. Микроскоп не может собрать много света от сцены, поэтому дополнительный свет необходим. Я позаимствовал кольцевой свет из стереомикроскопа.

Изготовление

Строительство всего стенда заняло у меня около 15 минут.В зависимости от имеющихся у вас инструментов и выбранных материалов это может занять больше времени. Я тоже не рисовал.

• Подготовить деревянные детали — я использовал подручный материал. Резка дисковой пилой — это быстрое и эффективное задание. Также помогает поддерживать перпендикулярные кромки и резку под углом 45 скосов. Настоятельно рекомендуется.

Инструменты для ускорения работы. Режет как масло.

• Болты у меня были слишком длинными — пришлось обрезать несколько сантиметров. Ненужная задача, но быстрее, чем идти в местный хозяйственный магазин.Пришлось импровизировать.

Обрезной болт

• Склейка — это элементарная работа. Естественно — используйте столярный клей и несколько зажимов, чтобы закрепить всю штуковину, пока она высохнет.

Результаты

После высыхания было просверлено несколько дополнительных отверстий и установлено дополнительное оборудование, и он стал обычным микроскопом. Был удивлен, насколько это было тяжело! Конечно, когда объекты сильно увеличиваются, даже крошечные вибрации будут усилены и будут видны в вашем кадре. Рекомендуется устойчивый стол.

Боковой профиль агрегата в сборе

Проверка печатной платы при минимальном увеличении

Увеличение…

Рекомендация по программному обеспечению

Раньше я пробовал много программных пакетов для записи видео с USB-камеры и / или экрана. Некоторые из них были лучше, некоторые хуже, а некоторые безнадежны. Но когда я тестировал Open Broadcaster Software, был в хорошем смысле удивлен. Он может записывать USB-видео, экран, смешивать просмотры, имеет переходы между сценами и, кроме того, может транслировать прямую трансляцию на Youtube (или другой сервис) в прямом эфире.Об этом определенно стоит упомянуть!

Есть некоторые незначительные проблемы (для записи требуются разрешения администратора) и он зависит от других библиотек, но похоже, что все эти «функции» обсуждаются и хорошо известны. Как только запустишь — совпадения нет. Лучшее программное обеспечение для записи!

Главное окно Open Broadcaster Software (OBS)

СДЕЛАЙТЕ НАУКУ БОЛЕЕ ДОСТУПНОЙ: СМАРТФОН СОВЕРШЕНСТВОВАТЬ С МИКРОСКОПИЕЙ В МАССЫ

Кендзи Ёсино

Гриннелл Колледж
3633 Шоссе 146, Гриннелл, Айова, США;
kmyoshino @ gmail.com

1. ВВЕДЕНИЕ

Почти два года назад я построил первый прототип подставки для переделки микроскопов для смартфонов. Поскольку инструкция была размещена онлайн, почти два миллиона человек посмотрели сборку видео, и учителя, студенты и профессионалы написали мне письма с четырех континентов. сказать, как они использовали дизайн, иногда изменяя его в соответствии со своими конкретными потребностями, и передавали его другим.

Рисунок 1: Смартфон микроскоп.Люк Сондерс

Я — главный сторонник того, чтобы домашняя наука стала более доступной. Эта подставка для микроскопа, сделанная своими руками, превратит любой смартфон или планшет с цифровым камеру в цифровой микроскоп с увеличением до 325 ×. Его низкая стоимость и прочный дизайн делают его идеальным для обучения как внутри помещений. и вне класса. А его особенности — особенно по сравнению с более дорогими оптическими световыми микроскопами — делают его жизнеспособной заменой недостаточно финансируемые классы, а также специалисты вне сферы образования.

2. СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Осенью 2013 года я заметил проект на онлайн-форуме, который я часто посещал. Люди делали макроснимки на смартфоны и коллимирующая линза от лазерной указки. Это был достаточно простой проект. Все, что вам нужно было сделать, это прикрепить заколку для бобби к задней части вашего смартфона. с самой широкой частью над объективом камеры. Вы можете вставить линзу между двумя зубцами заколки для бобби и получить работающую макро-камеру. Вроде, как бы, что-то вроде.

Это был очень простой способ взлома, но его сложно было использовать.Поскольку фокусное расстояние объектива было очень маленьким, было трудно сфокусировать снимок и держите телефон неподвижно во время фотосъемки. В конце концов я положил телефон на деревянный брусок на столе, чтобы стабилизировать его, но потом не смог отрегулировать фокус. Я положил монету, которую пытался сфотографировать, в блокнот и, изменив количество страниц под ней, смог поднять ее на несколько тысячных. дюйма. Этот метод обеспечивал необходимую точную настройку, необходимую для фокусировки, но был утомительным и неэффективным.Была также проблема осветительные приборы. Фокусное расстояние объектива было невероятно коротким, до такой степени, что оно должно было быть практически поверх всего, что я пытался сфотографировать. отсекая большую часть света от образца.

Поскольку я пытался найти возможные решения каждой из этих проблем — столик для камеры, внешний источник света и регулируемый образец Стадия — я понял, что на самом деле занимаюсь конструированием микроскопа. Несколько быстрых вычислений показали, что увеличение было больше 100 ×, более чем достаточно для просмотра растительных клеток.

Я набросал несколько возможных дизайнов и отправился в строительный магазин. Двадцать минут хождения по проходам закончились тем, что я вынес брелок. фонарик, гайки, болты, фанера, оргстекло и пара дополнительных лазерных указок. Позже той ночью я смотрел на эпидермальные клетки красного лука и мои собственные щечные клетки с моим iPhone.

Используя калибровочные микрометрические слайды, я определил, что одна линза лазерной указки может обеспечить до 175 раз (с цифровым зумом телефона).Дополнение второй линзы, установленной поверх первой, увеличивает увеличение приблизительно до 325 ×.

По сравнению с другими микроскопами эта конструкция очень недорогая. Его сборка стоит всего около 10 долларов и может быть легко собрана с минимальным потреблением энергии. инструменты. Для работы подставки требуется смартфон или планшет с камерой, но многие студенты и преподаватели регулярно владеют и носят такие устройства.

Рисунок 2: Бузина 275 ×.Кендзи Ёсино

Использование интеллектуальных устройств делает его гораздо более интуитивным в использовании, чем другие микроскопы. Интерфейс смартфона — тот, который большинство студентов становятся все более и более знакомыми. Функция автофокуса на камере также выполняет большую часть тонкой настройки для пользователя. И манипулируя Образцы более интуитивно понятны, потому что перемещение образца приводит к перемещению изображения в том же направлении.

Рисунок 3: Двигательный нерв человека 275 ×.Кендзи Ёсино

Поскольку такая конструкция позволяет просматривать изображение на экране смартфона, учащимся не нужно по очереди смотреть в окуляр обычного микроскоп. Несколько студентов могут просматривать образец одновременно. Когда я демонстрирую функции микроскопа на научных мероприятиях, я часто подключите мой телефон к проектору, чтобы вся комната могла видеть то, что просматривается. Этот микроскоп также позволяет пользователям делать фотографии или видео, к которому можно получить доступ в любое время.Фотографии можно распечатать, изменить в цифровом виде и даже использовать в качестве основы для художественных проектов.

Рисунок 4: Кошачий язык 60 ×. Кендзи Ёсино

Размер и долговечность стойки также делают ее гораздо более подходящей для полевых работ, чем тяжелые и хрупкие световые микроскопы. И как ничего Подставка для микроскопа стоит больше пары долларов, при повреждении легко заменить любые детали. Его также можно использовать для просмотра предметы, не являющиеся слайдами; он ограничен только тем, что может поместиться на предметном столике.В отличие от световых микроскопов, эта конструкция также может облегчить просмотр непрозрачных предметов.

3. МАТЕРИАЛЫ

Необходимо следующее (все размеры указаны в дюймах):

• Три болта с квадратным подголовком 4½ × 5/16
• Девять гаек 5/16
• Две барашковые гайки 5/16
• Пять шайб 5/16
• Сплошная фанера ¾ × 7 × 7 для основания
• Сплошное оргстекло ⅛ × 7 × 7 для подиума камеры
• Сплошное оргстекло ⅛ × 3 × 7 для предметного столика
• Один кусок оргстекла ⅛ × 2 × 5 для предметного стекла (два при использовании второй линзы)
• Цельный лом оргстекла (∼2 × 4) для предметного стекла (необязательно, но полезно)
• Одна линза фокусировки лазерной указки (используйте две для увеличения увеличения)
• Светодиодный индикатор щелчка (необходим только для просмотра образцов с задней подсветкой)

4.ИНСТРУМЕНТ

Необходимы дрель, разные насадки и линейка.

Рисунок 5: Материалы для подставки. Люк Сондерс

5. ПОДГОТОВКА

На изготовление подставки для микроскопа уходит всего около 10 долларов на материалы и 20 минут времени. Сначала снимите линзу фокусировки с лазерный указатель. Начните с откручивания корпуса и извлечения батареек. Линза фокусировки находится прямо за носовым обтекателем. Используя задний конец карандаша, вытолкните внутренний блок из передней части корпуса.Откручивание пластиковой крышки на передней части этого узла должно освободить линзу.

Сделайте отметки на двух передних углах фанерного основания ¾ дюйма с обеих сторон и передних краев. Сделайте еще одну отметку по центру доски, ¾ дюйма снизу. Сложите платформу из оргстекла поверх фанеры. Обязательно выровняйте края. Сместите предметный столик так, чтобы он выступает на ¾ дюйма от передней части основания. Когда они выровняются, просверлите все детали. Чтобы микроскоп располагался ровно, вам понадобится для растачивания отверстий под болты под основанием.

Вставив болты, переверните основание и добавьте шайбу и гайку, чтобы прикрепить каждый из болтов к основанию. Просверлите отверстие того же диаметра, что и линза в ступени камеры, в соответствии с передними двумя болтами.

Чтобы убедиться, что светодиодный свет находится по центру под линзой, используйте только что просверленное отверстие, чтобы отметить положение источника света. Используйте лопаточную коронку, чтобы создать углубление для света, но не просверливайте основание полностью.

Вставьте объектив в предметный столик камеры, осторожно вдавив его в отверстие.Теперь вы готовы к сборке.

Рисунок 6: Объектив встроен в камеру. Люк Сондерс

Добавьте барашковые гайки крыльями вниз и шайбы к двум передним болтам. Затем добавьте предметный столик. Добавьте гайку к каждому болту, а затем поместите сцена камеры сверху. Прежде чем закрепить сцену на месте, убедитесь, что она ровная. Добавьте и затяните последние три гайки и поместите светодиодный индикатор на основании, и подставка для микроскопа готова к использованию.

6. ЭКСПЛУАТАЦИЯ

Для работы с микроскопом совместите линзу камеры смартфона или планшета с линзой фокусировки на верхней части предметного столика. Самый легкий способ сделать это — открыть приложение камеры и смотреть на экран, когда вы опускаете устройство. Поместите объект, который хотите просмотреть, на образец оргстекла. сдвиньте, а затем поместите предметное стекло на регулируемый предметный столик.

Сфокусируйте объект, медленно поворачивая барашковые гайки с обеих сторон, следя за тем, чтобы обе гайки вращались в одном направлении.Однажды образец находится в фокусе, вы можете сделать снимок или видео или использовать цифровой зум на своем устройстве для дальнейшего увеличения.

Использование предметного стекла из оргстекла обязательно для просмотра всего, что тоньше монеты. Фокусное расстояние линзы очень короткое, а образец сцену можно поднять близко к ней, но не всегда достаточно близко из-за гаек, удерживающих сцену камеры. Использование прозрачного слайда решает эту проблему. и упрощает работу с образцами во время просмотра.С двумя объективами фокусное расстояние становится еще меньше, и для фокусировки требуются две слайды из оргстекла.

7. ИЗМЕНЕНИЯ

На столике камеры можно установить два объектива. Это увеличило увеличение примерно до 325 ×. Я встроил одну линзу сверху и еще один снизу. При попытке такой настройки следует соблюдать осторожность, чтобы линзы не соприкасались, и старайтесь установить их на ровном уровне. возможный. В противном случае на изображении могут появиться аберрации.

Рисунок 7: Пружина сжатия между камерой и предметным столиком. Люк Сондерс

Установка пружин сжатия между камерой и предметным столиком вокруг болтов обеспечивает стабилизацию предметного столика и позволяет регулировка с помощью гаек. Без пружины предметный столик может наклониться в ту или иную сторону, если нагрузка на предметный стол несбалансирована или если отверстия для установки болтов слишком большие.

8.НАБЛЮДЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ

С момента выпуска дизайна в октябре 2013 года микроскоп попал в руки студентов, преподавателей, ученые и другие специалисты.

Учитель, работающий над степенью магистра технологического образования в Бразилии, проводит исследование по использованию микроскопа в школах, в которых нет научная лаборатория и студенты которой не имеют доступа к обычным микроскопам. Другой учитель из Чили изучает возможности применения этого микроскоп в «уязвимых» школах, чтобы увидеть, как он помогает практическому обучению естествознанию.В Великобритании команда «уличных музыкантов» использует микроскоп как часть интерактивных демонстраций на публичных мероприятиях в Имперском колледже в Лондоне. Они одобрили этот дизайн микроскопа, потому что он позволял членам публике использовать свои телефоны и брать что-то из проекта, чтобы показать другим. Кроме того, учителя из Франции, Аргентины и Индии, студенты которых раньше не имели доступа к микроскопам, использовали этот микроскоп в своих классах.

Естественно, микроскоп для смартфонов был принят научными музеями для пропаганды естественнонаучного образования.Научный центр Айовы и Аризоны Научный центр использовал это устройство, чтобы познакомить своих посетителей с микроскопией и обучить их.

Самодельная природа микроскопа также сделала его фаворитом в общественных местах, таких как Зона 515 Де-Мойна. HiveBio, сообщество, поддерживающее DIY Биологическая лаборатория в Сиэтле, штат Вашингтон, широко использовала микроскоп в своих общественных семинарах для достижения своей цели по созданию доступного и доступное лабораторное пространство для участников для проведения исследований и экспериментов.На своем первом семинаре DIY Digital Microscope в ноябре 2013 года HiveBio предложили членам сообщества собраться, а затем использовать микроскопы для просмотра различных образцов. Микроскоп смартфона также используется в семинары организации «Введение в микроскопию» и семинары по модельным организмам.

Radical Mycology, массовая организация, занимающаяся обучением отдельных людей и сообществ и обучением их навыкам выращивания грибов. и другие грибы, недавно применили микроскоп для полевой идентификации.Питер Маккой, основатель Radical Mycology, использует свой смартфон микроскоп для выявления спор и других характеристик на жабрах грибов.

Помимо образования, другие работающие профессионалы нашли применение микроскопу. Менее чем через неделю после того, как инструкции были опубликовано, дезинсектор, занимающийся борьбой с вредителями, написал, что держит подставку для микроскопа в своем грузовике для быстрой и легкой идентификации. насекомых.

Преобразование смартфона в микроскоп представляет собой альтернативу дорогим микроскопам.Его дизайн и особенности делают его идеальным как для официальных и неформальное научное образование, и это служит жизнеспособным вариантом для недостаточно финансируемых научных классов, которые в противном случае не смогли бы проводить эксперименты требуется микроскоп.

9. ИЗБРАННЫЕ ИЗДАНИЯ

Сюда входят Radical Mycology Питера МакКоя, издание 2016 г., февраль 2016 г .; предстоящий; Журнал MAKE , март 2015 г .; Wired UK , сентябрь 2014 г., The Grinnell Magazine , зима 2013 г .; Midi Libre , июль 2013 г .; Общество науки.org; Instructables.com; Видео.

Создайте свой собственный микроскоп по дешевке

Вы когда-нибудь задумывались, как можно построить свой собственный микроскоп по гораздо меньшей цене, чем его покупка? Что ж, стоимость создания микроскопа больше примерно 20 долларов, но по сравнению со средней стоимостью научных микроскопов, она могла бы составить 3 цента!

У вас, вероятно, уже есть большинство инструментов, которые вам нужны, прямо в вашей лаборатории или дома! Если у вас есть смартфон, значит, у вас уже есть камера для вашего нового микроскопа.Вы сможете собрать этот микроскоп примерно за час, как только соберете все необходимые принадлежности.

Материалы, необходимые для создания собственного микроскопа:

Портативный микроскоп без подставки:

* Не требуется, если вы делаете подставку из оргстекла.

Нет необходимости делать основание для микроскопа. Однако подумайте о том, сколько фотографий вашего смартфона, когда телефон упирается в что-то неподвижное (особенно при большом увеличении), по сравнению с неустойчивым «от руки».Представьте, насколько больше любое движение будет усилено увеличительной линзой! Затем подумайте, насколько недорого и быстро можно сделать подставку из оргстекла для самодельной установки микроскопа!

Основание микроскопа:

• Фанера 1 дюйм (8 дюймов x 12 дюймов) — основание
• Деревянный лом — для размещения под рабочей поверхностью (чтобы не повредить столешницу)
• 1/8 «оргстекло (8» x 10 «) — подставка для смартфона (камера)
• Оргстекло 1/8 «(8» x 10 «) — предметный столик
• 1/8 «оргстекло (4» x 6 «) — предметное стекло
• (4) болты с квадратным подголовком 6 дюймов x 5/16 дюймов
• (10) гайки 5/16 дюйма
• (2) барашковые гайки 5/16 дюйма
• (6) шайбы 5/16 дюйма
• Карманный портативный мини-6 светодиодный фонарик-фонарик или аналогичный фонарь для образцов с подсветкой

инструментов:

• Сверло
• Большое сверло (5/16 дюйма)
• Сверло среднего размера (11/64 дюйма)
• Малое сверло (1/16 дюйма)
• Плоскогубцы
• Сверла разные
• Линейка
• Маркер черный
• Карандаш

Если у вас еще нет недорогой лазерной указки, которую вы готовы разобрать, чтобы вытащить линзу фокусировки, вы можете приобрести лазерные указки в магазине примерно за 5 долларов.Если у вас возникли проблемы с поиском лазерной указки, обратитесь в местный зоомагазин, потому что владельцы кошек любят эти лазерные указки за то, что они часами забавляют своих кошек.

Убедитесь, что лазерная указка не является лазерной указкой «два в одном» с белым светом, потому что она не подходит для этой цели. Кроме того, убедитесь, что кончик лазерной указки представляет собой изогнутую, а не плоскую поверхность. Практически все линзы небольших лазерных указок будут работать как макрообъективы, особенно если у них изогнутая поверхность, которую можно привинчивать и снимать.

Пошаговое руководство по созданию собственного микроскопа

Шаг 1. Снимите линзу фокусировки с лазерной указки

• Открутите изогнутый наконечник лазерной указки.
• Отвинтите пластиковый кожух (обычно черный), в котором находится линза фокусировки. Возможно, вам понадобится плоскогубцы, чтобы лучше понять корпус, в котором находится фокусирующая линза.
• Вытяните линзу фокусировки.
• Используйте кончик канцелярской скрепки или постучите корпусом фокусирующей линзы по столешнице, если необходимо, чтобы ослабить линзу

Шаг 2: Отметьте места для кареточных болтов на фанере

• Используйте линейку и черный маркер, чтобы отметить точку в каждом углу дерева, равную 1.5 дюймов со всех сторон.
• Отметьте все четыре угла фанеры.

Шаг 3. Просверлите отверстия в фанере

• Положите фанеру на кусок дерева.
• Используйте сверло большего размера (5/16 дюйма), чтобы просверлить четыре отверстия в фанере.

Шаг 4: Совместите элементы из оргстекла с фанерой, чтобы просверлить отверстия

Шаг 5: Сделайте отверстие для линзы фокусировки

• С помощью линейки найдите центр куска оргстекла размером 8 x 10 дюймов на одной линии с двумя передними болтами с квадратным подголовком.
• Подумайте, есть ли у вашего смартфона чехол:
  • Фокусирующий объектив должен располагаться как можно ближе к камере смартфона.
  • Если у смартфона есть чехол, вам нужно вставить фокусирующую линзу в оргстекло настолько, чтобы часть фокусирующей линзы выступала из верхней части плексигласа, чтобы плотно прилегать к линзе камеры смартфона. .
  • Если у смартфона нет футляра, то встраивание фокусирующей линзы в оргстекло так, чтобы верхняя часть фокусировочной линзы находилась на одном уровне с оргстеклом, по-прежнему позволяет ей находиться почти на одном уровне с камерой смартфона.
• Примите меры, чтобы избежать растрескивания оргстекла во время сверления:
  • Используйте крошечное сверло (1/16 дюйма), чтобы просверлить начальное отверстие в оргстекле, чтобы избежать его растрескивания.

• • Используйте сверло большего размера (5/16 дюйма) для просверливания зенковки в оргстекле для линзы фокусировки, , но не просверливайте оргстекло полностью.
  • Не нажимайте сильно при сверлении оргстекла, чтобы не растрескать его:
    • Слегка нажмите, чтобы сверло начало проходить через оргстекло, а затем позвольте канавкам сверла и усилию, создаваемому сверлом, потянуть его вниз, когда вы осторожно надавливаете на сверло.

• Проверьте, подходит ли линза фокусировки к оргстеклу.
• Если линза не подходит, используйте наждачную бумагу или напильник, чтобы аккуратно сбрить часть оргстекла.
  • Продолжайте регулярно проверять, плотно ли входит линза фокусировки в оргстекло.

• Как только линза войдет в отверстие с зенковкой, просверлите центр отверстия с зенковкой до конца через оргстекло с помощью среднего сверла (11/64 дюйма), чтобы сделать отверстие для линзы для визуализации образца. ниже.

Шаг 6: Отметьте расположение светодиода

• Поместите кусок оргстекла размером 8 x 10 дюймов на болты с квадратным подголовком.
• Отметьте карандашом внутри отверстия фокусной линзы в оргстекле.
• Теперь это пятно отмечает место, где должен быть расположен центр вашего светодиодного светильника.
• Если ваш светодиодный светильник не сидит ровно на поверхности фанерного основания, используйте сверло для зенковки по дереву, чтобы зенковать светодиодный светильник в фанере.
  • Следите за тем, чтобы не просверлить фанерное основание полностью.

Шаг 7: Добавьте кареточные болты, шайбы и гайки

• Вставьте болты с квадратным подголовком в нижнюю часть фанерного основания.
• Переверните фанеру и добавьте шайбы на верхнюю часть всех четырех болтов с квадратным подголовком.
• Закрепите болты с квадратным подголовком и шайбы к фанерному основанию, добавив гайки непосредственно рядом с шайбами.

Шаг 8. Поместите фокусирующую линзу в камеру из оргстекла (смартфон)

• Обратите внимание, что линза фокусировки (от лазерного указателя) имеет две разные стороны — изогнутую сторону и плоскую поверхность.
  • Плоская поверхность линзы фокусировки — это линза, которая должна плотно прилегать к линзе камеры вашего смартфона.
• Осторожно вдавите фокусирующую линзу в платформу из оргстекла размером 8 x 10 дюймов.

Шаг 9: Добавление предметного столика

• Добавьте барашковые гайки и шайбы к двум передним болтам с квадратным подголовком.
• Добавьте предметный столик размером 4 x 8 дюймов поверх шайб.
• Добавьте гайки с обеих сторон предметного столика.
• Также добавьте гайки к двум задним болтам с квадратным подголовком.
• Используйте устройство или приложение на смартфоне, чтобы убедиться, что предметный столик ровный и ровный.

Шаг 10: Добавление камеры (смартфона) Stage

• Добавьте плексиглас размером 8 x 10 дюймов (столик камеры) на все четыре болта с квадратным подголовком прямо над гайками (ранее добавляемых поверх предметного столика).
• С помощью устройства или приложения на смартфоне убедитесь, что предметный столик ровный и ровный.
• Добавьте гайки ко всем четырем болтам с квадратным подголовком прямо на столике камеры.

Выше вы видите два стержня волос для бровей.

Если вы хотите увеличить увеличение, вы можете использовать вторую линзу фокусировки непосредственно под линзой первой фокусировки. Слегка вставьте его в нижнюю часть предметного столика из оргстекла (8 x 10 дюймов).

Используйте меньшее слайд из оргстекла 1/8 дюйма (2 x 4 дюйма) для ваших образцов.

Ниже вы можете увидеть волосяной фолликул и стержень брови (слева), а также клетки внешней оболочки корня из другого фолликула брови при использовании функции масштабирования смартфона (справа).

Вы построили свой собственный микроскоп — что теперь?

Ваш самодельный микроскоп будет иметь много преимуществ:

• Отлично подходит как портативный микроскоп.
• Отличный стартовый микроскоп для начинающих микроскопистов (младших школьников в вашей лаборатории, например, студентов-ротационных студентов, студентов или студентов-медиков, не занимающихся исследованиями).
• Он может служить дополнительным микроскопом, если у вас есть коммерческий микроскоп, которым пользуются другие сотрудники лаборатории.
• Этот тип микроскопа также отлично подходит для младших школьников (учащихся начальных классов, K-12), особенно когда у школ нет средств на приобретение серийно выпускаемых микроскопов.
• Позволяя членам вашей лаборатории заниматься практической работой по созданию одного из этих микроскопов, они лучше понимают, как работает каждый компонент микроскопа.

Создание собственного оборудования может быть таким же увлекательным и увлекательным занятием, как и сама наука! Творчество и воображение приводят к великим открытиям.Наслаждайтесь своим новым микроскопом и всем, что вы используете для исследования.

Дополнительные советы, приемы и приемы для проведения экспериментов можно найти в Bitesize Bio DIY в Lab Hub.

Первоначально опубликовано 23 января 2018 г. Проверено и обновлено 15 декабря 2020 г.

Вам это помогло? Тогда поделитесь, пожалуйста, со своей сетью.

Создайте сложный микроскоп с использованием Lego, 3D-печати, Arduinos и Raspberry Pi

В мире магии был Гудини, который первым изобрел трюки, которые используются до сих пор.А сжатие данных есть у Якоба Зива.

В 1977 году Зив, работая с Авраамом Лемпелем, опубликовал эквивалент книги Houdini on Magic : статья в IEEE Transactions по теории информации под названием «Универсальный алгоритм последовательного сжатия данных». Алгоритм, описанный в статье, стал называться LZ77 — от имен авторов в алфавитном порядке, и год. LZ77 не был первым алгоритмом сжатия без потерь, но он был первым, который мог творить чудеса за один шаг.

В следующем году два исследователя выпустили уточнение, LZ78. Этот алгоритм стал основой для программы сжатия Unix, используемой в начале 80-х; WinZip и Gzip, появившиеся в начале 90-х; и форматы изображений GIF и TIFF. Без этих алгоритмов мы, скорее всего, отправили бы по почте большие файлы данных на дисках вместо того, чтобы отправлять их через Интернет одним щелчком мыши, покупать нашу музыку на компакт-дисках вместо потоковой передачи и просматривать каналы Facebook, в которых нет движущихся анимированных изображений.

Зив продолжал сотрудничать с другими исследователями по другим инновациям в области сжатия.Именно его полная работа, охватывающая более полувека, принесла ему Почетная медаль IEEE 2021 «За фундаментальный вклад в теорию информации и технологию сжатия данных, а также за выдающееся лидерство в исследованиях».

Зив родился в 1931 году в семье русских иммигрантов в Тверии, городе, который тогда находился в управляемой британцами Палестине, а теперь является частью Израиля. Электричество и гаджеты — и многое другое — очаровывали его в детстве. Например, играя на скрипке, он придумал схему, как превратить свой пюпитр в лампу.Он также попытался построить передатчик Маркони из металлических частей фортепиано. Когда он подключил устройство, весь дом потемнел. Он так и не заставил этот передатчик работать.

Когда в 1948 году началась арабо-израильская война, Зив учился в средней школе. Его призвали в Армию обороны Израиля, и он недолго прослужил на передовой, пока группа матерей не провела организованные акции протеста, требуя отправить самых молодых солдат в другое место. Переназначение Зива привело его в израильские ВВС, где он прошел обучение на радарного техника.Когда война закончилась, он поступил в Технион — Израильский технологический институт, чтобы изучать электротехнику.

После получения степени магистра в 1955 году Зив вернулся в мир обороны, на этот раз присоединившись к Национальной исследовательской лаборатории обороны Израиля (ныне Rafael Advanced Defense Systems) для разработки электронных компонентов для использования в ракетах и ​​других военных системах. Проблема заключалась в том, вспоминает Зив, что ни один из инженеров в группе, включая его самого, не обладал более чем базовым пониманием электроники.Их образование в области электротехники было больше сосредоточено на энергосистемах.

«У нас было около шести человек, и мы должны были учить себя сами, — говорит он. — Мы выбирали книгу, а затем вместе занимались, как религиозные евреи, изучающие еврейскую Библию. Этого было недостаточно».

Целью группы было создание телеметрической системы с использованием транзисторов вместо электронных ламп. Им нужны были не только знания, но и запчасти. Зив связался с Bell Telephone Laboratories и запросил бесплатный образец ее транзистора; компания отправила 100.

«Это покрыло наши потребности на несколько месяцев, — говорит он. — Я считаю, что первым в Израиле сделал что-то серьезное с транзистором».

В 1959 году Зив был выбран в качестве одного из немногих исследователей из оборонной лаборатории Израиля для обучения за границей. По его словам, эта программа изменила эволюцию науки в Израиле. Его организаторы не направляли отобранных молодых инженеров и ученых в определенные области. Вместо этого они позволяют им учиться в аспирантуре любого типа в любой западной стране.

«В то время для того, чтобы запустить компьютерную программу, нужно было использовать перфокарты, и я их ненавидел. Вот почему я не стал заниматься настоящей информатикой ».

Зив планировал продолжить работу в сфере связи, но его больше не интересовало только оборудование. Он недавно прочитал Теория информации (Прентис-Холл, 1953), одна из самых ранних книг по этой теме, написанная Стэнфордом Голдманом, и он решил сосредоточить свое внимание на теории информации. А где еще можно изучать теорию информации, кроме Массачусетского технологического института, где начинал пионер в этой области Клод Шеннон?

Зив прибыл в Кембридж, штат Массачусетс., в 1960 году. Исследование включало метод определения того, как кодировать и декодировать сообщения, отправляемые по зашумленному каналу, минимизируя вероятность и ошибки, в то же время сохраняя простоту декодирования.

«Теория информации прекрасна, — говорит он. — Она говорит вам, что самое лучшее, что вы можете когда-либо достичь, и [она] говорит вам, как приблизить результат. наилучший возможный результат «.

Зив противопоставляет эту уверенность неопределенности алгоритма глубокого обучения.Может быть ясно, что алгоритм работает, но никто точно не знает, является ли это наилучшим возможным результатом.

Находясь в Массачусетском технологическом институте, Зив работал неполный рабочий день в оборонном подрядчике США. Melpar, где он работал над программным обеспечением для исправления ошибок. Он нашел эту работу менее красивой. «В то время для того, чтобы запустить компьютерную программу, нужно было использовать перфокарты, — вспоминает он. — И я их ненавидел. Вот почему я не углублялся в настоящую информатику».

Вернувшись в лабораторию оборонных исследований , проработав два года в США, Зив возглавил Департамент коммуникаций.Затем в 1970 году вместе с несколькими другими сотрудниками он поступил на факультет Техниона.

Там он встретил Авраама Лемпеля. Эти двое обсуждали попытки улучшить сжатие данных без потерь.

Современным уровнем сжатия данных без потерь в то время было кодирование Хаффмана. Этот подход начинается с поиска последовательностей битов в файле данных, а затем их сортировки по частоте, с которой они появляются. Затем кодировщик создает словарь, в котором наиболее распространенные последовательности представлены наименьшим числом битов.Это та же идея, что и в азбуке Морзе: самая частая буква в английском языке, e, представлена ​​одной точкой, в то время как более редкие буквы имеют более сложные комбинации точек и тире.

Кодирование Хаффмана, которое до сих пор используется в формате сжатия MPEG-2 и в формате JPEG без потерь, имеет свои недостатки. Требуется два прохода через файл данных: один для расчета статистических характеристик файла, а второй — для кодирования данных. А хранение словаря вместе с закодированными данными увеличивает размер сжатого файла.

Зив и Лемпель задались вопросом, могут ли они разработать алгоритм сжатия данных без потерь, который работал бы с любыми типами данных, не требовал предварительной обработки и обеспечил бы наилучшее сжатие этих данных, цель, определяемую чем-то, известным как энтропия Шеннона. Было неясно, была ли вообще возможна их цель. Они решили выяснить.

Зив говорит, что они с Лемпелем «идеально подходили» для решения этого вопроса: «Я знал все о теории информации и статистике, а Абрахам был хорошо вооружен булевой алгеброй и информатикой.»

Эти двое пришли к идее, что алгоритм будет искать уникальные последовательности битов одновременно с сжатием данных, используя указатели для ссылки на ранее обнаруженные последовательности. Этот подход требует только одного прохода через файл, поэтому он быстрее, чем кодирование Хаффмана.

Зив объясняет это так: «Вы смотрите на входящие биты, чтобы найти самый длинный отрезок битов, для которого было совпадение в прошлом. Предположим, что первый входящий бит равен 1. Теперь, поскольку у вас есть только один бит, вы никогда не видели его в прошлом, поэтому у вас нет другого выбора, кроме как передать его как есть.»

«Но тогда вы получите еще один бит», — продолжает он. «Скажите, что это тоже 1. Итак, вы вводите в свой словарь 1-1. Скажем, следующий бит — 0. Итак, в вашем словаре теперь 1-1, а также 1-0 ».

Вот где появляется указатель. В следующий раз, когда поток битов включает 1-1 или 1-0, программное обеспечение не передает эти биты. Вместо этого он отправляет указатель на место, где эта последовательность впервые появилась, вместе с длиной совпадающей последовательности. Количество бит, которое вам нужно для этого указателя, очень мало.

«Теория информации прекрасна. Он говорит вам, что самое лучшее, что вы можете когда-либо достичь, и (он) говорит вам, как приблизиться к результату «.

«Это в основном то, что они делали при публикации TV Guide , — говорит Зив. — Они запускали синопсис каждой программы один раз. Если программа появлялась более одного раза, они не переиздали синопсис. Они просто сказали, вернитесь на страницу x ».

Декодирование таким способом еще проще, потому что декодеру не нужно идентифицировать уникальные последовательности.Вместо этого он находит расположение последовательностей, следуя указателям, а затем заменяет каждый указатель копией соответствующей последовательности.

Алгоритм делал все, что намеревались сделать Зив и Лемпель — он доказал, что возможно универсально оптимальное сжатие без потерь без предварительной обработки.

«В то время, когда они опубликовали свою работу, тот факт, что алгоритм был четким и элегантным и легко реализуемым с низкой вычислительной сложностью, был почти несущественным, — говорит Цачи Вайсман, профессор электротехники в Стэнфордском университете, специализирующийся на теории информации.«Это было больше о теоретическом результате».

В конце концов, однако, исследователи осознали практическое значение этого алгоритма, говорит Вайсман. «Сам алгоритм стал действительно полезным, когда наши технологии начали работать с файлами большего размера, превышающими 100 000 или даже миллион символов».

«Их история — это история о силе фундаментальных теоретических исследований, — добавляет Вайсман. — Вы можете получить теоретические результаты о том, что должно быть достижимо, и спустя десятилетия человечество получит выгоду от реализации алгоритмов, основанных на этих результатах.»

Зив и Лемпель продолжали работать над технологией, пытаясь приблизиться к энтропии для небольших файлов данных. Эта работа привела к созданию LZ78. Зив говорит, что LZ78 кажется похожим на LZ77, но на самом деле сильно отличается, потому что он предвосхищает следующее. «Скажем, первый бит — это 1, поэтому вы вводите в словарь два кода, 1-1 и 1-0», — объясняет он. Вы можете представить эти две последовательности как первые ветви дерева ».

«Когда приходит второй бит, — говорит Зив, — если он равен 1, вы отправляете указатель на первый код, 1-1, а если он 0, вы указываете на другой код, 1-0.Затем вы расширяете словарь, добавляя еще две возможности к выбранной ветви дерева. Если вы будете делать это неоднократно, у последовательностей, которые появляются чаще, вырастут более длинные ветви «.

«Оказывается, — говорит он, — это был не только оптимальный [подход], но и настолько простой, что сразу стал полезным».

Джейкоб Зив (слева) и Абрахам Лемпель опубликовали алгоритмы сжатия данных без потерь в 1977 и 1978 годах, оба в IEEE Transactions on Information Theory.Эти методы стали известны как LZ77 и LZ78 и используются до сих пор. Фото: Якоб Зив / Технион

В то время как Зив и Лемпель работали над LZ78, они оба были в творческом отпуске из Техниона и работали в компаниях США. Они знали, что их разработка будет коммерчески полезной, и хотели запатентовать ее.

«Я работал в Bell Labs, — вспоминает Зив, — поэтому я подумал, что патент должен принадлежать им. Но они сказали, что невозможно получить патент, если это не аппаратное обеспечение, и им было не интересно пытаться.»(Верховный суд США не открывал дверь для прямой патентной защиты программного обеспечения до 1980-х годов.)

Однако работодатель Lempel, Sperry Rand Corp., был готов попробовать. Она обошла ограничение на патенты на программное обеспечение, создав оборудование, реализующее алгоритм, и запатентовав это устройство. Сперри Рэнд последовал этому первому патенту с версией, адаптированной исследователем Терри Велчем, под названием алгоритм LZW. Наибольшее распространение получил вариант LZW.

Зив сожалеет о том, что не смог напрямую запатентовать LZ78, но, по его словам, «нам понравился тот факт, что [LZW] был очень популярен.Он сделал нас знаменитыми, и мы также получили удовольствие от исследований, к которым он нас привел «.

Одна из последующих концепций получила название сложности Лемпеля-Зива — меры количества уникальных подстрок, содержащихся в последовательности битов. Чем меньше уникальных подстрок, тем сильнее можно сжать последовательность.

Позднее эта мера стала использоваться для проверки безопасности кодов шифрования; если код действительно случайный, его нельзя сжать. Сложность Лемпеля-Зива также использовалась для анализа электроэнцефалограмм — записей электрической активности в головном мозге — чтобы определить глубину анестезии, диагностировать депрессию и для других целей.Исследователи даже применили его для анализа популярных текстов песен, чтобы определить тенденции повторяемости.

За свою карьеру Зив опубликовал около 100 рецензируемых статей. Хотя работы 1977 и 1978 годов являются самыми известными, у теоретиков информации, пришедших после Зива, есть свои фавориты.

Для Шломо Шамаи, выдающегося профессора Техниона, статья 1976 года представила алгоритм Виннера-Зива, способ охарактеризовать пределы использования дополнительной информации, доступной декодеру, но не кодеру.Эта проблема возникает, например, в видеоприложениях, которые используют тот факт, что декодер уже расшифровал предыдущий кадр и, таким образом, его можно использовать в качестве дополнительной информации для кодирования следующего.

Для Винсента Пура, профессора электротехники в Принстонском университете, это статья 1969 года, в которой описывается граница Зива-Закая, способ узнать, получает ли сигнальный процессор наиболее точную информацию из данного сигнала.

Зив также вдохновил ряд ведущих экспертов по сжатию данных на занятиях, которые он преподавал в Технионе до 1985 года.Вайсман, бывший студент, говорит, что Зив «глубоко увлечен математической красотой сжатия как способа количественной оценки информации. Получение у него курса в 1999 году сыграло большую роль в том, что я встал на путь моих собственных исследований «.

Не только он был так вдохновлен. «Я взял у Зива уроки теории информации в 1979 году, в начале учебы в магистратуре, — говорит Шамай. — Прошло более 40 лет, а я до сих пор помню этот курс. Это заставило меня задуматься над этими проблемами. проводить исследования и получать докторскую степень.Д. »

В последние годы глаукома лишила Зива большую часть зрения. Он говорит, что статья, опубликованная в журнале IEEE Transactions on Information Theory в январе этого года, является его последней. Ему 89 лет.

«Я начал писать статью два с половиной года назад, когда у меня еще было достаточно зрения, чтобы пользоваться компьютером, — говорит он. — В конце концов Юваль Кассуто, младший преподаватель Техниона, завершил проект». В документе обсуждаются ситуации, в которых большие информационные файлы необходимо быстро передавать в удаленные базы данных.

Как объясняет Зив, такая потребность может возникнуть, когда врач хочет сравнить образец ДНК пациента с прошлыми образцами от того же пациента, чтобы определить, была ли мутация, или с библиотекой ДНК, чтобы определить, есть ли у пациента генетическое заболевание. Или исследователь, изучающий новый вирус, может захотеть сравнить его последовательность ДНК с базой данных ДНК известных вирусов.

«Проблема в том, что объем информации в образце ДНК огромен, — говорит Зив, — слишком много для того, чтобы сегодня его можно было отправить по сети в считанные часы или даже, иногда, дни.Если вы, скажем, пытаетесь идентифицировать вирусы, которые очень быстро меняются во времени, это может занять слишком много времени «.

Подход, который описывают он и Кассуто, включает использование известных последовательностей, которые обычно появляются в базе данных, чтобы помочь сжимать новые данные, без предварительной проверки конкретного совпадения между новыми данными и известными последовательностями.

«Я действительно надеюсь, что это исследование может быть использовано в будущем», — говорит Зив. Если в его послужном списке есть какие-либо признаки, Кассуто-Зив — или, возможно, CZ21 — добавит к его наследию.

Эта статья появится в выпуске печати за май 2021 года как «Conjurer of Compression».

Подключение камеры к микроскопу

Дополнительная информация о том, как подключить камеру к микроскопу:
Youtube Video | Подкаст, выпуск

Подключение камеры к микроскопу может быть чем-то вроде науки. Есть несколько решений. Некоторые из решений довольно недорогие, другие представляют собой самодельные решения, в то время как другие коммерческие варианты могут быть более дорогостоящими (но также могут доставить вам меньше всего проблем).У каждого подхода есть свои преимущества и недостатки. За последние годы я опробовал несколько подходов и теперь хотел бы дать вам краткий обзор возможностей.

Сначала некоторые основы

Есть несколько вариантов подключения камеры к микроскопу. Система камеры может быть подключена через специальную фототрубку на тринокулярной головке или может быть подключена к одному из окуляров микроскопа. В зависимости от настройки между камерой и объективом микроскопа может быть либо промежуточная оптика, либо нет.

• Изображение, создаваемое объективом микроскопа, может быть снято датчиком камеры напрямую, без окуляра или другой промежуточной оптики. Здесь объектив микроскопа создает реальное изображение непосредственно на датчике камеры. Объектив дает относительно большое изображение по сравнению с маленьким сенсором многих камер. Если сенсор не большой, может быть довольно много пустого увеличения и яркость изображения низкая.
• Изображение, создаваемое объективом микроскопа, можно также пропустить через уменьшающую линзу до того, как достигнет сенсора камеры.Таким образом, изображение, создаваемое объективом микроскопа, уменьшается в размере, чтобы лучше соответствовать небольшому размеру сенсора цифровой камеры. Редукционная линза создает реальное изображение на датчике камеры. Без уменьшающей линзы изображение было бы слишком увеличено. Редукционная линза также дает более яркое изображение. Это улучшение первого пункта сверху. Эту систему используют окулярные камеры для микроскопов. Редукционная линза не является компенсирующим фотоокуляром и, следовательно, не исправляет ошибки линзы, вызванные объективами.
• Изображение, создаваемое объективом микроскопа, сначала проходит через обычный окуляр. Таким образом создается виртуальное изображение , которое нельзя использовать для непосредственного создания изображения. Затем камера (со своим объективом) улавливает виртуальное изображение и проецирует его на датчик. Камера работает как глаз, который преобразует виртуальное изображение в реальное. Эта система используется в афокальной фотографии, в которой обычная компактная камера (со своим объективом и всем остальным) крепится перед окуляром.
• Изображение, создаваемое объективом микроскопа, проходит через фотопроекционный окуляр (фотоокуляр), который затем проецирует реальное изображение на сенсор зеркальной камеры. Объективов камеры нет. Проекционный окуляр исправляет оптические ошибки, возникающие из-за объектива микроскопа. Эти фотопроекционные окуляры являются компенсирующими оптическими элементами. Это означает, что они предназначены для исправления различных ошибок линз, которые создают объективы, включая кривизну поля и хроматическую аберрацию.Поэтому эти проекционные окуляры зависят от производителя и должны соответствовать целям производителя. Помимо качества изображения, еще одним преимуществом является то, что между камерой и окулярами сохраняется парфокальность (т. Е. Оба изображения находятся в фокусе одинаково, и нет отклонения фокуса).

Давайте теперь посмотрим на несколько реальных приложений:

Подключение веб-камеры (самодельное решение)

Это была одна из моих ранних попыток подключить камеру к микроскопу.Я полностью снял веб-камеру и снял всю оптику. Если оставить оптику веб-камеры на месте (которая используется в афокальной фотографии), изображение будет слишком маленьким, поскольку большинство веб-камер имеют широкоугольную оптику. Затем я поместил электронику с прикрепленным датчиком в отдельную пластиковую коробку и прикрепил к ней короткую металлическую трубку для удобного размещения на тринокулярной головке. Не использовалась промежуточная оптика, и изображение проецировалось напрямую с объектива микроскопа. Убедитесь, что синий фильтр все еще находится перед датчиком (они довольно чувствительны к красному), в противном случае вам придется использовать синий фильтр «дневного света» (для фотографии) поверх галогенной лампы микроскопа.

Преимущества:

• Это было недорогое решение и работало достаточно хорошо. Пластиковый корпус был совсем не дорогим, а короткую металлическую трубку я получил от старого выброшенного телескопа. Мне повезло, что диаметр был в самый раз.
• Веб-камера выводит на экран компьютера прямое изображение, которое можно легко сфокусировать.
• Веб-камера прошла через компьютер, поэтому не было дрожания камеры, что привело к более стабильному изображению.

Недостатки:

• Разрешение камеры было довольно низким (640 × 480 пикселей), но это можно решить, используя другую веб-камеру.
• Гораздо большим недостатком было то, что объектив давал относительно большое изображение, а сенсор камеры был довольно маленьким. По этой причине было много пустого увеличения.Промежуточная оптика (уменьшающие линзы) уменьшила бы размер изображения и, следовательно, также сделала бы более яркое и резкое изображение. Однако эта оптика мне не была доступна.
• Некоторое отсутствие парфокальности также может быть проблемой. Фокус камеры и окуляров не одинаковый. Объективы давали изображение на фототрубке на глубине 10 мм. Конечно, это место было недоступно для веб-камеры. Если отклонение слишком велико, это может стать проблемой для объектива, чтобы сдвинуть расстояние во время фокусировки.
Веб-камеры
• часто имеют синий фильтр, закрывающий датчик, чтобы уменьшить эффект инфракрасного света, который придает всему изображению красноватый оттенок. Если убрать этот фильтр с оптикой, то нужно добавить синий фильтр поверх подсветки микроскопа или в конденсор

Подключение аналоговой видеокамеры (самодельное решение)

Принцип был таким же, как и в решении с веб-камерой. Я заказал модуль цветной камеры наблюдения, без корпуса, только электронику, и установил его в алюминиевый корпус, который мой друг сделал для меня с помощью соответствующих инструментов.Я подключил камеру и к видеомагнитофону, и к телевизору. Преимущества и недостатки были очень похожи на решение веб-камеры.

Преимущества

• Возможен быстрый просмотр видео на телевизоре. Это делает его пригодным для использования в классных комнатах с телевизионными экранами.Нет необходимости передавать сигнал через компьютер.
• Скорость в реальном времени и выше, чем при использовании более медленных веб-камер.

Недостатки

• В отличие от веб-камер, требуется отдельный источник питания.
• Аналоговое видео сейчас несколько устарело и разрешение ниже, чем у современных веб-камер.
• Камера наблюдения должна быть совместима с телевизионной системой (NTSC, PAL или SECAM).
• Захват неподвижных изображений на компьютере (или просто просмотр изображений на компьютере) требует аналогового видеовхода, который есть не на каждом компьютере.

Подключение SLR

«Знаменитые» производители микроскопов имеют специальные решения для получения изображений для своих микроскопических систем. Это было самое дорогое решение, но оно также дало наилучшие результаты. Изображение с объектива микроскопа обрабатывается специальным фотопроекционным окуляром, который затем проецирует его прямо на датчик зеркальной (однообъективной) камеры. Проекционный окуляр исправляет все оставшиеся ошибки объектива от объективов.Я много работал с этой системой, и разрешение снимков очень высокое. Теперь у меня есть 18-мегапиксельная зеркальная камера, и это разрешение намного выше, чем разрешение микроскопа и образца.

Преимущества:

• Обеспечивает наилучшее качество изображения.Проекционный окуляр корректирует хроматическую аберрацию, а также создает плоское поле зрения (так что стороны изображения не находятся в фокусе).
SLR
• обладают широким динамическим диапазоном (как яркие, так и темные области можно снимать одновременно, без большой потери информации).
• Некоторые SLR позволяют делать снимки в формате RAW. Они способны захватывать даже более высокую глубину цвета для более широкого динамического диапазона.
SLR
• имеют высокое разрешение, часто намного выше, чем у специализированных камер для микроскопов (за ту же цену).
• Сенсор зеркальных фотоаппаратов достаточно большой, поэтому соотношение сигнал / шум высокое. Это делает его подходящим для фотосъемки при слабом освещении или фотосъемке с высоким ISO и очень коротким временем выдержки.
• Можно соединить SLR с системой вспышки для микроскопа, для микровспышки . Однако я никогда этого не пробовал.
• SLR также может управляться с компьютера для автоматической фотосъемки (называется привязанная съемка ).
• Некоторые современные цифровые SLR также позволяют записывать видео.Если нужно, это большое преимущество.

Недостатки:

• Как правило, высокая стоимость как зеркальной камеры, так и связанных с ней переходных трубок, проекционных окуляров и т. Д. Проекционный окуляр и фототрубка зависят от производителя и могут быть относительно дорогими, особенно когда компоненты больше не производятся. Я где-то читал, что для SLR-камер также доступны переходные трубки, не относящиеся к конкретным производителям, но для этого нужно провести некоторое исследование.Для достижения наилучших результатов проекционный окуляр должен соответствовать объективам и размеру сенсора камеры.
• Требуется специальная тринокулярная насадка с фототрубкой. Невозможно подсоединить SLR и фототрубку перед окулярной трубкой (которая выходит на 45 градусов по горизонтали) из-за ее веса.
• Дрожание камеры во время съемки может быть намного сильнее, чем у других камер, и может немного размыть изображение, но для этого есть решения (большая выдержка, использование блокировки зеркала).
• Live-view на экране компьютера не всегда возможен, это зависит от SLR.
• Фотопроекционный окуляр должен быть от того же производителя, что и объективы микроскопа, в противном случае ошибки объектива не будут исправлены должным образом.
• В моей системе используется фотопроекционный окуляр, разработанный для аналоговых 36-мм пленочных фотоаппаратов. Моя нынешняя цифровая камера имеет меньший размер сенсора, поэтому есть дополнительное увеличение и поле зрения не такое широкое. Может потребоваться сшивание изображений вместе с программным обеспечением для создания панорамы.Однако поле зрения намного шире, чем у веб-камеры и аналогового видео (сверху). Существуют различные проекционные окуляры для датчиков меньшего размера, они больше не производятся и поэтому относительно дороги.
SLR
• нельзя использовать для афокальной фотографии, слишком большой диаметр объектива.
• Не каждый производитель микроскопов может предлагать переходные трубки для SLR и соответствующие компенсирующие фотоокуляры, и может возникнуть необходимость в использовании продуктов, не зависящих от производителя.Однако они могут не обеспечивать высочайшее качество изображения.

Подключение компактной камеры (афокальная фотосъемка)

К счастью, можно делать снимки хорошего качества и с помощью обычных цифровых компактных фотоаппаратов. Это решение более экономично. Передняя линза компактной камеры должна быть достаточно маленькой, что обычно и бывает. Камера устанавливается на штатив, и снимок делается через окуляр микроскопа. Необходимо увеличить масштаб, а также правильно отрегулировать расстояние между камерой и окуляром.Доступны несколько адаптеров, которые позволяют закрепить компактную камеру на основании окуляра без каких-либо модификаций камеры. Эти зажимы используют разъем штатива камеры.

Преимущества

• Тринокулярная насадка не нужна, можно использовать уже имеющуюся камеру.
• Также можно делать снимки от руки, без штатива, если достаточно света для короткой выдержки (но иногда это немного сложно).
• Благодаря высокому разрешению компактных камер можно получить большой объем информации об изображении.
• Также можно увеличивать и уменьшать масштаб.
• Многие современные компактные камеры также позволяют записывать видеоклипы (HD)!

Недостатки

• Существует вероятность виньетирования, если система неправильно настроена. Для правильной фотосъемки также необходимо использовать штатив, который занимает много места.
• Невозможно достичь теоретически лучшего качества изображения (по сравнению с подключением зеркальной фотокамеры к проекционному окуляру), но часто потеря качества не имеет значения.Причина этого в том, что на световом пути (объектив камеры) попросту больше линз, а также потому, что обычные окуляры не предназначены для фотографии.
• Сначала необходимо проверить пригодность компактной камеры для микроскопии, не все компактные камеры могут работать одинаково хорошо (зависит от диаметра объектива камеры). Если объектив камеры больше выходного зрачка окуляра, то есть вероятность виньетирования (решение: увеличить больше).
• Кривизна поля может быть проблемой.В этом случае сторона изображения не в фокусе, а центр в фокусе. Этот эффект можно уменьшить, увеличив масштаб.
• Установка на штатив не очень удобна. Можно сделать переходную трубку, которая подключается непосредственно к камере. Затем эту трубку можно вставить в микроскоп как глазок. Можно использовать компактные камеры с резьбой для фильтра и подсоединять к этой резьбе переходную трубку.

Использование камеры мобильного телефона

Да, это тоже работает! Линза объектива мобильного телефона меньше изображения, создаваемого окуляром, поэтому это работает.Камера фокусируется на бесконечность.

Преимущества

• Быстро, просто, без дополнительных затрат и адаптации микроскопа.
• Есть приложение для iPhone для микроскопии, которое рассчитывает увеличение, стоит попробовать.
• Фотографии могут быть отправлены прямо с телефона, если это необходимо.

Недостатки:

• Для удержания камеры на правильном расстоянии от окуляра необходима очень устойчивая рука.Неправильное расстояние от камеры до окуляра приведет к виньетированию.
• Камера обычно широкоугольная и покрывает все поле зрения. Изображение находится в круге. По этой причине пиксели тратятся впустую.
• Решение несколько импровизировано (приходится держать мобильный телефон в руке), и я не использовал его регулярно.

Подключение специальной камеры микроскопа

Это мое любимое решение из-за его высокого удобства. Можно делать микроскопические наблюдения, не глядя в окуляр, только через монитор компьютера.Иногда это может быть более расслабляющим. Эти камеры подключаются непосредственно к компьютеру и полностью управляются через компьютер. Полное ручное управление возможно с камерой, которая у меня есть. Это абсолютно необходимо (особенно, когда нужно делать панорамные снимки). Перед камерой установлены уменьшающие линзы, поэтому яркость изображения и поле обзора увеличиваются (по сравнению с ранее сделанной веб-камерой). И для тех из вас, у кого нет тринокулярной головы: эти камеры можно установить вместо окуляра!

Преимущества

• Самый удобный, относительно небольшой (по сравнению с подключением SLR).
• Датчик изображения (в сочетании с уменьшающим объективом) также покрывает широкое поле зрения, но не делает изображение круговым (как при использовании камер мобильных телефонов).
• Камера может оставаться на микроскопе, и мне не нужно отсоединять ее, как это было в моей зеркальной фотокамере.
• Нет дрожания затвора, и все снимки сохраняются на жестком диске компьютера. Таким образом, можно сделать много снимков для покадровой съемки, не беспокоясь о том, что карта памяти заполнится.
• Тринокулярная насадка не требуется! Эти камеры достаточно легкие, чтобы их можно было использовать вместо окуляра.
• Эти камеры часто имеют байонет C или CS, к которому подсоединяется редукционный объектив. Следовательно, можно заменить уменьшающую линзу для получения другого увеличения.К сожалению, эти уменьшающие линзы трудно получить в одиночку, без камеры.

Недостатки

• По сравнению с разрешением камеры, эти системы довольно дороги (но вполне приемлемы). Я заплатил более 260 долларов (200 евро) за 3,1-мегапиксельную камеру микроскопа с уменьшающей линзой. Однако для моих целей более высокое разрешение не требуется.
• Также необходимо иметь под рукой работающий компьютер для съемки, поскольку камера не может сохранять изображения.
• Еще одним недостатком является то, что кабель USB подключается слишком медленно, чтобы обеспечить высококачественную запись видео. Движения не записываются плавно. Использование более низкого разрешения может решить проблему.
• Редукционный объектив нельзя сравнивать с компенсирующим фотопроекционным окуляром, который исправляет ошибки объектива (и зависит от производителя).

Другие возможности, которые я не пробовал

• Использование камеры, специально разработанной для микроскопа.Эти решения предлагают более крупные производители микроскопов. У камеры есть крепление, которое подходит только к микроскопам определенного производителя. Часто оптика камеры также совпадает с оптикой оставшегося микроскопа (компенсация ошибок объектива и т. Д.). Иногда эти камеры также имеют другие функции, которые обычно не встречаются в цифровых камерах, такие как автономная работа (подключение к компьютеру не требуется), подключение к локальной сети или даже отдельная панель управления камерой. Я предполагаю, что эти камеры интересны исследовательским учреждениям, которые хотят иметь готовое решение.
• Снятие объектива компактной камеры и прикрепление изготовленного на заказ адаптера (с уменьшающим объективом или без него) к корпусу камеры. Эти адаптеры могут быть разработаны специально для камеры. Вам может быть интересна эта ссылка: Изготовление адаптеров для цифровых фотоаппаратов и микроскопов
• Присоединение специального адаптера к компактной камере для удобной афокальной фотографии. Объектив камеры остается на камере. Адаптер проходит над объективом камеры и может быть подключен к окуляру без использования штатива.
• Использование зажима для удержания камеры при афокальной фотографии. Я нашел один немецкий магазин, специализирующийся на любительской астрономии (!!), продающий эти держатели для микроскопов и телескопов. Держатель крепится к трубке микроскопа и вмещает компактную камеру. Проверьте следующие ссылки, чтобы понять, что я имею в виду (я не связан с этим магазином): Ссылка 1 | Ссылка 2 | Ссылка 3 | У Amazon их тоже есть

Есть ли у вас предложения по подключению камеры? Используйте раздел комментариев ниже, чтобы поделиться своими мыслями!