Modulare DIY-Mikrokamera als Weihnachtsbastelei

mwinkler · Dezember 04, 2015, 21:48:40 NACHMITTAGS

Liebe Freunde,

hier eine kleine, kostengünstige Lösung für eine Mikro-Cam mit Live-View.
Wir benötigen dazu:

- ein altes Android-Handy: hier ein Sony-Erricson Xperia Arc S mit 8Mp-Cam aus dem Jahr 2012
- 2 Kabelbinder
- eine alte Arzneimitteldose: hier Neurexan (für die Nerven :-)
- 4 breite Haushaltsgummies
- Skalpell
- ein Visitenkarten-Pappkarton (80g/qm o.Ä.)

1. Die Zutaten im Überblick

2. Da das Handy schon gebraucht war, hat das Plastik-Deckglas so einige Kratzer drin.
Es hat keine Linsenfunktion und kann weg. Ich entferne es daher mit dem Skalpell.

3. Das Cover kommt wieder auf das Handy. Aus einem Stück Teppichstopper schneide ich ein kleines Quadrat und ein "Guckloch" für die Linse.
Der Stopper ist wichtig, wenn später die Dose zentriert werden soll. Den Stopper klebt man mit Sekundenkleber entweder auf die Dose oder aufs Handy. Aus einem idiotischen Grund habe ich mich fürs Handy entschieden, würde heute aber die Dose nehmen :-) Wichtig ist das nur EINE Verbindung geklebt wird! Die ungeklebt Seite wird später durch die Haushaltgummies fixiert. Der zweite Stopper im Bild dient nur zur Ansicht. Wir benötigen also nur einen.

4. Die Arzneimitteldose spanne ich in den Schraubstock und bohre mit einem 6er-Metallbohrer die grobe Form vor.
Mit dem Skalpell schnitze ich das Loch weiter zurecht und entfernen die Grate. Um die Dose ziehe ich fest 2 Kabelbinder auf mittlerer Höhe. Die Kabelbinder werden eingekürzt. Sie dienen dazu den Haushaltgummies auf der Dose halt zu geben.

5. Ich verspanne den ersten Gummi: Erst um die Dose legen - dann über dem Kabelbinder-Nippel eine 8 formen - dann übers Handy ziehen.

6. Die 2 nächsten Gummies folgen auf der Gegenseite, finden also am anderen Kabelbinder halt.

7. Hier in der Aufsicht. Grob kann die Kamera jetzt schon zentriert werden.

8. Die Arzneimitteldose kann mit wenig Spiel über eines meiner Okulare gestülpt werden.
Um eine satte Führung zu erreichen, schneide ich einen Streifen aus Pappe, den ich ziemlich genau einmal aufrolle und in die Dose stecke. Die Höhe der Pappe
habe ich so bestimmt, dass die Kamera das volle Bild im Okular sieht. Der schräge Zuschnitt der Pappe erleichtert das Überstülpen über das Okular.

9. Leicht kegelförmig wird die Pappe in die Dose gedreht, damit sie einfach über das Okular rutscht.

10. Fertig gemountet sieht die Lösung so aus. Hier allerdings noch im Prototypen-Status :-). Die Kamera muss jetzt noch durch Zurchechtzupfen der Gummies zentriert werden. Mit der Brillenkorrektur an den Okularen stelle ich die Kamera und das 2te Okular fürs Auge in etwa gleich scharf.

11. Als Foto-Applikation für Android eignet sich "CameraZoomFx" ganz gut. Dort gibt es ein Feature, welches die Kamera
erst auslößt, wenn das Bild für ein oder wahlweise zwei Sekunden zuvor stabil war.

12. Um die Fotos später an den PC zu übertragen verwende ich "AirDroid", welches auf dem Handy installiert wird. Das Handy habe ich im WLAN eingebucht und kann dann die AirDroid-Oberfläche mit dem Webbrowser meines PCs bedienen. Auf dem PC muss ich damit keine Zusatz-Software mehr installieren. Fotos können über das Webinterface bequem ausgewählt, heruntergeladen oder gelöscht werden. Auch die Fernbedienung der Kamera ist so möglich.

13. Zum Vermessen meiner Bilder habe ich zunächst einen Zollstab unter das Mikro gelegt und mit dem Objektiv mit der kleinsten Vergrößerung fotografiert. Dann habe ich mit der Gimp-Fotosoftware die Pixel pro Millimeter ausgemessen. Per 3-Satz habe ich entsprechend die Pixel/Millimeter für die anderen Objektive errechnet.

13. Nun lassen sich mit der Gimp-Fotosoftware schöne Raster (Grid) ins Bild einfügen, auch halb-transparent. Wahlweise kann man das Raster auch nur in einen kleinen Bereich einfügen. Dazu wird einfach der entsprechende Bereich vorher ausgewählt und dann erst der Filter angewendet.
Die Funktion für das Raster findet man unter: Filter->Render->Muster->Gitter

14. Hier nun ein Test-Foto mit voller Auflösung 400x (link mit voller Auflösung ist unter dem Bild)

http://winkler-solutions.de/shared/DIYcam/dry.jpg

15. ... und 400x Phase (link mit voller Auflösung ist unter dem Bild)

http://winkler-solutions.de/shared/DIYcam/phase.jpg

16. Selbst bei mehreren Aufnahmen hintereinander sitzt mein Adapter so fest, dass sich das Handy nicht währendessen verschiebt. Hier eine Brennessel, die ich aus 5 Aufnahmen gestacked habe. Die verwendet Software heisst "Zeren Stacker" und ist wirklich sehr brauchbar.
(link mit voller Auflösung ist unter dem Bild)

http://winkler-solutions.de/shared/DIYcam/brenn.jpg

So, bin gespannt auf eure Kommentare und Anregungen!

Idealerweise würde ich gerne noch besser die 8Mp meiner Kamera ausnutzen, d.h. also den Bildbereich "in" das Bild im Okular legen, so dass ich quasi meine 8Mp nur mit Nutz-Information fülle und nicht mit schwarzem Rand.

Dazu wäre allerdings eine anderes Okular nötig, oder? Wie ist das?

LG aus Pforzheim

Matthias

mwinkler · Dezember 04, 2015, 23:05:22 NACHMITTAGS

Betretenes Schweigen, das tut weh!

Aber der "bang for the buck" ist hier unschlagbar. Come on!

smashIt · Dezember 04, 2015, 23:09:44 NACHMITTAGS

nur damit du dir nicht so ignoriert vorkommst:
ich hab garkein schmartfohn und medikamentendose

beamish · Dezember 04, 2015, 23:11:23 NACHMITTAGS

Hallo Matthias,

kein betretenes Schweigen, vielleicht Sprachlosigkeit... :-)

Wiedermal eine wunderbare Lösung, um das am Mikroskop gesehene auch anderen zeigen zu können. Sieht jetzt schon gut aus und bin mir sicher, Du verfeinerst das noch! (Kann die Handy_Kamera zoomen?)

Herzlich
Martin

vbandke · Dezember 04, 2015, 23:12:02 NACHMITTAGS

Guten Abend, Matthias,

Ich liebe solche Basteleien ..... anzuschauen. Schon beim Einsatz der Teppichmessers kriegte ich schon die Krise (und hätte einige Fitzelchen Fleisch weniger).

Ansonsten ... Nette Idee

Mit besten Grüßen

Volker

Lupus · Dezember 04, 2015, 23:13:59 NACHMITTAGS

Hallo Matthias,

ZitatIdealerweise würde ich gerne noch besser die 8Mp meiner Kamera ausnutzen, d.h. also den Bildbereich "in" das Bild im Okular legen, so dass ich quasi meine 8Mp nur mit Nutz-Information fülle und nicht mit schwarzem Rand.

Dazu wäre allerdings eine anderes Okular nötig, oder? Wie ist das?

für eine formatfüllendere Aufnahme bräuchtest Du ein Okular mit größerem Bildwinkel, z.B. ein KPL-W 16x/15 mit 55°. Gibts nur nicht so oft.

Aber das ganze Smartphone-Bildformat wirst Du nicht schaffen....

ZitatBetretenes Schweigen, das tut weh!

Was tut weh? Der Neid auf das unschlagbare Preis-Leistungsverhältnis?

Hubert

mwinkler · Dezember 04, 2015, 23:20:44 NACHMITTAGS

Hoi Martin,

ja, ich hab schon eine Idee für eine Verfeinerung!

Ich automatisiere das Stacking mit einem Rasberry-Pi: Stepper-Motor an die Schärfe und dann Kamera automatisch auslößen lassen.
.... ein Rasberry-Pi liegt hier noch irgendwo... :-)

Macht jemand sowas, Auto-Stacking, oder selektiert man die Bilder besser von Hand vor?

Matthias

mwinkler · Dezember 04, 2015, 23:26:44 NACHMITTAGS

Hoi Hubert,

danke für den Input:
Weitwinkel-Okular also!
Hab' gerade eins gesehen, aber die 150 Euro investiere ich dann doch lieber an anderer Stelle.

@Martin:
Ja, zoomen kann die Kamera schon. digital :-(

mwinkler · Dezember 04, 2015, 23:53:45 NACHMITTAGS

Ähm, zwecks Vergrößerung des Bildes:

Wenn ich das Okular weiter rausziehe wird auch das Bild größer, oder
geht das nicht? Oder verliere ich dann zuviel Licht?

Matthias

Klaus Herrmann · Dezember 05, 2015, 00:36:20 VORMITTAG

Hallo Matthias,
unglaublich, was man mit "Haushalts-Schrott" basteln kann. Und dann bekommt man auch noch erstaunliche Ergebnisse. Es wäre nicht der erste Prototyp, der später als ausgereifte Lösung vermarktet wird.

Die Haare beim letzten Bild sind zwar von der Brennnessel - und auch schön abgelichtet - aber soweit sichtbar sind des keine Brennhaare. Im Wanner "Mikroskopisch-Botanisches Praktikum" Seite 137 sind sie sehr schön abgebildet.

mwinkler · Dezember 05, 2015, 01:04:48 VORMITTAG

Hi Klaus,

ich glaube das Brennhaar hab' ich auch gestacked. Aber bin erst beim 3 Preparat
drauf gestossen.

In trocken:
http://winkler-solutions.de/shared/DIYcam/brenn2.jpg

Matthias

JaRo · Dezember 05, 2015, 08:07:59 VORMITTAG

Hallo,
tolle Bastelei. Zu dem automatischen Stacken. Es gibt Lösungen (Stackshot-Rail) dafür, aber die sind sehr teuer. z.B.
https://www.cognisys-inc.com/store/focus-stacking.html
Ich mache das immer noch per Hand. Mit ein wenig Übung kommt man da auch schon sehr weit. Raspberry Pi wäre natürlich eine interessante Idee. Habe ich auch noch irgendwo...
Insbesonder für waagerechte, selbstgebaute Systeme (die nicht auf einem Mikroskop basieren) bietet sich aber ein automatisches Bewegen an (kann man gleich mit realiseren). Ich glaube einige Stackingprogramme (z.B. Zerene, aber ich bin da nicht der Experte), bieten sogar eine Steuerung für einen solchen Schlitten. Da ich aber bisher aus Kostengründen, und weil es mit etwas Übung fast genauso gut funktioniert und eigentlich sogar ein bisschen meditativ ist

, noch immer per Hand am Rad drehe, kann ich da nicht so viel zu sagen.
Wäre aber auf jeden Fall interessant.
Viele Grüße
Jan

Klaus Herrmann · Dezember 05, 2015, 09:33:57 VORMITTAG

Hallo Matthias,

Zitatich glaube das Brennhaar hab' ich auch gestacked

ja sieht stark danach aus, aber es hat seine Funktion schon erfüllt: das "Köpfchen" ist schon abgebrochen. Intakte präpariert man sich von Frischmaterial unter dem Stereomikroskop. Vorsichtig ist die Mutter des Brennhaars!

Lupus · Dezember 05, 2015, 10:19:18 VORMITTAG

Hallo Matthias,

ZitatÄhm, zwecks Vergrößerung des Bildes:

Wenn ich das Okular weiter rausziehe wird auch das Bild größer, oder
geht das nicht? Oder verliere ich dann zuviel Licht?

was heißt Vergrößerung des Bildes?

Wenn Du das Okular herausziehst dann steigt entsprechend der Tubuslängenvergrößerung die Objektivvergrößerung. Bis das Okular herausfällt wirst Du nicht sehr viel Effekt erzielen. .... Aber wenn Du damit einen größeren Bildkreis auf dem Smartphone-Display meinst: Da hilft etwas Nachdenken ungeheuer.

Was soll sich am fest eingebauten Bildfeldwinkel des Okulars und damit an dem, was die Kamera (wie auch das Auge) beim hineinsehen wahrnimmt, ändern, wenn man das Okular etwas herauszieht?

Hubert

mwinkler · Dezember 05, 2015, 10:31:27 VORMITTAG

Moin,

ich dachte die ganz Zeit schon, dass irgendwas in den Details der Bilder nicht stimmt! Wenn man z.B. das Bild unter Punkt 15. aufzoomt sieht man das:

Schaut man entlang der schwarzen Linien, sieht man Details in der Helligkeit, aber es sieht so aus also, ob die Farben "ausgelaufen" sind.

Zunächst hatte ich es für jpeg-Kompressionartefakte gehalten, es ist jedoch das "Chroma-Subsampling" der Kamera. Das Sony-Handy hat
ein 2x2 Subsampling: Grob gesprochen bedeutet es, dass der Helligkeitswert pro reelem Pixel ermittelt wird, während der Farbwert jedoch aus 2x2 also 4 Pixeln gemittelt wird. Wenn man es weiss, kann man es oben im Bild wunderbar sehen. Färbt man das Bild in S/W sieht es schon eher stimmig aus. Untem im Bild würde das wohl dem 4:2:0 Modell entsprechen.

Ich dachte schon es liegt ein optischer Fehler im Aufbau vor. Jetzt brauche ich mich nicht bemühen, da noch mehr Details rausholen zu wollen. Ich glaube kaum dass man den HW-Treiber des Handys modifizieren kann. Sony wird schon seinen Grund gehabt haben, dass so zu implementieren. Ich nehme an das Farbrauschen des Sensors wird sonst zu stark (im Dunkeln?).

m.