Микроскоп из вебкамеры. Переделываем WEB-камеру в маленький да удаленький USB-микроскоп за гроши

Попробую рассказать, как я сделал камеру для микроскопа из дешёвой веб-камеры Canyon CNR-WCAM820. Камера сделана на матрице 1/3", 2МР. Эту камеру я выбрал, прежде всего из-за её удобной для переделки на коленках конструкции. При этом камера остаётся не поврежденной, можно всё вернуть назад и использовать как обычную веб-камеру.

ПРЕДУПРЕЖДАЮ! Всё ниже изложенное вы можете повторить на свой страх и риск, и я не несу никакой ответственности за испорченные вами вещи. При этом вы лишаетесь гарантии на веб камеру!

Итак, начнём:

1. Разбираем камеру и выкручиваем всё ненужное (держатель и объектив)

2. Измеряем диаметр фланца объектива и из тонкого (1мм) алюминия вытачиваем кольцо такого же внешнего диаметра. Внутренний диаметр кольца равен диаметру оправы применяемой линзы редуктора фокуса. Я взял глазную линзу видоискателя старого фотоаппарата Зенит-Е. Эта линза плосковыпуклая одиночная. По стечению обстоятельств получилось, что она отлично подошла для моих апохроматов ЛОМО. Хроматизм увеличения компенсируется этой линзой довольно неплохо. Для ахроматов надо бы ахроматическую склейку, но и эта неплохо работает. Хотя хроматизм немного заметнее. Можно использовать первую (коллективную) линзу из окуляра 7х. Но тогда с конструкцией крепления придётся повозиться самому. :D

3. Из фольгированного текстолита 1.5мм (не обязательно фольгированного, может быть другой прочный материал) я вырезал второе кольцо. Его внешний диаметр должен быть таким, чтобы входил во внутрь макрокольца (у меня М39) и прижимался вторым таким макрокольцом. А внутреннее отверстие под оправу нашей линзы редуктора. Оба кольца надо покрасить чёрной матовой краской.

4. Теперь собираем "бутерброд". На оправу линзы надеваем алюминиевое кольцо и прижимаем гайкой от линзы видеоискателя. Поверх гайки приклеиваем текстолитовое кольцо. Лучше бы прикрутить такой же гайкой, но к сожалению в Зените она одна.

5. Ставим полученный редуктор на место объектива камеры, перед этим одеваем на камеру одно макро кольцо, и собираем корпус камеры. Выпуклая сторона линзы должна смотреть наружу.

6. Для крепления камеры к микроскопу (Биолам, МБР, МБИ) надо изготовить переходник из двух длинных макроколец. Я использовал всего 1 набор колец М42 и 2 набора М39. Этого вполне хватает как для крепления этой камеры, так и для крепления зеркалок. Итак берутся два длинных кольца и склеиваются сторонами с внутренней резьбой друг к другу. Для надёжности я клеил эпоксидной смолой, оборачивая тонкой синтетической тканью. Такой переходник выдержит многое. Переходник думаю можно сделать вклеив тонкое макро кольцо в переднюю часть выпотрашенного объектива Гелиос-44. В этом случае появится возможность плавного изменения длины тубуса для достижения правильного положения камеры относительно объектива.

7. Для установки камеры на микроскоп снимаем тубус, скручиваем с него конусное крепление и прикручиваем к нашему переходнику. К другому концу переходника прикручиваем одно тонкое макро кольцо, на него ставим нашу камеру и прижимаем кольцом, которое надето у нас на камеру. Скручиваем, но не затягиваем до конца. После подключения камеры к компьютеру и запуску программы (я использую замечательную и бесплатную программу Micam-1.4), получаем изображение на экране монитора. (Перед этим надо микроскоп настроить на резкость с окуляром и поместить какой ни будь объект в центр поля зрения). Тогда двигая камеру в стороны центрируем изображение. Затягиваем. Резкость должна быть примерно в том же положении как и с окуляром. Если положение фокусировки сильно отличается, надо подобрать общую высоту трубы из макро колец.

Микроскоп нужен не только для изучения окружающего мира и предметов, хотя это так интересно! Иногда это просто необходимая вещь, которая облегчит ремонт аппаратуры, поможет сделать аккуратные спайки, не ошибиться с креплением миниатюрных деталей и их точным местом. Но необязательно приобретать дорогостоящий агрегат. Есть прекрасные альтернативы. Из чего можно сделать микроскоп в домашних условиях?

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

Здравствуйте, хабрапользователи! В этом посте будет показано, как сделать из старой веб-камеры качественный микроскоп . Сделать это действительно просто. Если заинтересовало - продолжение под хабракатом.

Шаг 1: необходимые материалы

• Собственно, сама веб-камера
• Отвёртка
• Суперклей
• Пустая коробка
• Мозг и немного свободного времени

Шаг 2: Вскрытие веб-камеры

Для начала вскройте вашу камеру. Но будьте осторожны, остерегайтесь повреждения датчика CMOS.

Нужно продлить провода кнопки захвата, чтобы получать неподвижные изображения. Я также достал провода включения/выключения светодиодов. Они были серого и жёлтого цветов (у вас может отличаться).

Шаг 3: Работа с объективом

Теперь нам нужно перевернуть объектив над сенсором CMOS. Поместите его в 2-3 мм от этого сенсора и закрепите (например, суперклеем).

Шаг 4: Собираем камеру

После переворачивания объектива, соберите камеру назад. Теперь она готова к использованию в качестве микроскопа.

Шаг 5: Финальный этап

Сейчас нужно закрепить камеру на коробке, как показано на фото. Теперь она готова к получению изображений!
Также можно положить зеркало, для того чтобы свет распространялся по всему «объекту исследования» и под ним. Теперь наш микроскоп полностью готов!

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 (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 :

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: $F = { f \over D }$. 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):

Минералы

Поваренная соль

Песок

Глина

Биологические объекты

Человек

Слюна

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

Волос

Животные

Комар

Перо птицы

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

Растения

Семя колокольчика

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

Лист винограда

Помните школьные уроки биологии, на которых мы рассматривали подкрашенные йодом клеточки лука в микроскоп? Каким таинственным казалось тогда проникновение в этот загадочный невидимый мир!

Оказывается, каждому из нас под силу сделать настоящий микроскоп из веб-камеры своими руками. Для этого не нужны специальные знания, достаточно нескольких предметов, которые найдутся в любом доме. При этом веб-камеру мы не испортим, она сможет работать так же, как работала раньше. Итак, нам понадобится:

USB веб-камера;
. скотч;
. ножницы;
. стойка (стержень, укрепленный на основании вертикально), способная работать как штатив;
. предметный столик, на котором мы будем раскладывать объекты наших будущих исследований;
. подсветка - любой источник света достаточной яркости, можно использовать даже фонарик мобильного телефона.

Итак, начнем! Первый шаг - превращение самой камеры в микроскоп. Для этого просто выкрутите ее объектив и вставьте обратно, но другой стороной. Получается потрясающий эффект увеличения. Хорошо, если камера для микроскопа хотя бы мегапиксельная. Можно взять и меньше, но коэффициент увеличения соответственно тоже будет меньше.

Следующий шаг - штатив. Чем он устойчивее, тем проще будет настроить микроскоп из веб-камеры. Лучше выбрать для него жесткий стержень, который надо укрепить на краю основания достаточного размера, со стороной примерно сантиметров 20.

На штативе, на высоте около 10 см делаем предметный столик размером с пачку сигарет. В его центре нужно сделать отверстие для подсветки снизу. Для столика подойдёт плотный картон, который на штативе легко закрепить с помощью Г-образного уголка и скотча. Уголок можно взять готовый или вырезать из тонкой жестянки, например консервной банки.

Остается закрепить на штативе, собственно, сам микроскоп из веб-камеры. Учтите, что объектив должен свободно приближаться к предмету всего на несколько мм, поэтому если форма передней части корпуса этого не позволяет, то его нужно снять. Веб-камера-микроскоп крепится по аналогии с предметным столиком, но не к самому штативу, а к шариковой ручке или к чему-нибудь подобному. А уже после этого ручку закрепляем на штативе так, чтобы была возможность продвинуть ее вверх или вниз на пару сантиметров для настройки фокуса. Закрепить можно тонкой медной проволокой.

Наш микроскоп из веб-камеры почти готов. Теперь обязательно нужно подсветить предметный столик снизу. Если вы не нашли ничего подходящего, воспользуйтесь маленьким зеркальцем. Устройте его под столиком под углом так, чтобы оно отбрасывало зайчика от источника света на предметный столик. Источником света может быть или фонарик.

Теперь нужно сфокусировать камеру. Подключите ее. На предметный столик положите лист бумаги с напечатанным текстом и, передвигая веб-камеру на наших импровизированных салазках, настройте резкость. Теперь вы знаете примерное