Foto en Microscoop

Gepubliceerd: 06 April 2021

 

Zodra je met een microscoop aan de gang gaat, wil je ook foto's nemen van wat je ziet. In het begin omdat het vooral “leuk” is, maar na verloop van tijd is het noodzakelijk om waarnemingen goed vast te leggen. Ik wil daarnaast ook artikelen van de juiste afbeeldingen voorzien. Kiezen tussen alle mogelijkheden en wijs worden uit alle goedbedoelde adviezen is een ervaring op zich. Ik zag al gauw door de boompjes het bos niet meer. Stapje voor stapje heb ik de, voor mij, juiste oplossing gevonden. Ik denk dat iedere gemmoloog met foto-aspiraties een dergelijk proces doorloopt.

Smartphone gebruiken?

Om te zien wat voor mij werkt, ben ik een paar oplossingen gaan proberen. De eerste, en de simpelste, is het gebruik van een smartphone. Er zijn zelfs speciale opzetstukken voor zodat de fooncamera goed voor het oculair hangt. Hier was ik gauw klaar mee. Ik vind het helemaal niets.

microscoop
Foto van een hydrothermale smaragd met smartphone door een oculair genomen, Het kan, resultaat valt zeker niet tegen, maar ik vind het ontzettend onhandig en lastig om de goede uitsnede te vinden.

 

Twee of drie buizen op de microscoop?

Als de smartphone afvalt is de geëigende oplossing om een camera te verbinden met de microscoop. Daar zijn twee systemen voor. In het ene vervang je één van de twee oculairen door een camera, in het tweede systeem is er een aparte buis voor de camera. Dat eerste systeem heb ik wel geprobeerd, maar viel ook al snel af. Het is een gedoe om steeds oculair te monteren en te demonteren. Daarbij grotere kans dat je van die kleine schroefjes kwijtraakt, en dat er vuil in de buis komt. Resultaat: mijn microscoop heeft gewoon een derde buis.

microscoop
De drie buizen op een stereomicroscoop. Links de twee oculairen voor het oog, rechts de fotobuis (waar een raspberry pi computertje op is aangesloten, zie verderop in het verhaal)

 

Wat voor camera?

Die eerste twee vragen zijn snel beantwoord. Maar nu wordt het lastiger. Ik heb eerst wat ervaring opgedaan met een goedkope webcam. Deze was met een dikke usb kabel verbonden met de PC. Op zich kon ik daar redelijke foto's mee maken, maar het grote probleem was wel dat het ding teveel nadacht. Het lukt me niet om de goede witbalans te vinden, en hij wilde nogal eens instellingen negeren. Daarnaast zorgde de (dikke) USB-kabel voor een meer trillingsgevoelige camera. De pogingen met deze camera staan hier. Het leverde wel een eerste set van algemene, zeg maar strategische, eisen op.

Eis 1: Kwaliteit van de foto's

Hoe goed is goed genoeg? Er is foto- en microscoopapparatuur die in prijs volledig door het dak vliegen. Daar kan ik nooit tegenop met mijn mogelijkheden. Moet ik dus ook niet willen. Concreet betekent dat, dat als je bijvoorbeeld een leuke foto hebt gemaakt van rutiel in kwarts, dan vervolgens niet op internet op zoek moet gaan naar een betere. En accepteer, dat wanneer je trots laat zien aan anderen wat je hebt gemaakt, er soms een berichtje terugkomt met een veel “mooiere” foto vanaf het web.

Wat verder mee speelt, mijn gemmologische microscoop is primair om met mijn ogen in 3D (“diepte zien”) te gebruiken , en je kan er daarnaast ook 2D (“plat”) foto's mee maken. Dat heeft gevolgen voor de geometrie van de objectieven (die staan enigzins scheef om die diepte te kunnen zien), maar dat is suboptimaal voor fotografie (daar wil je ze juist recht naar beneden hebben staan).

Mijn basiscriterium is: de foto's moeten goed genoeg zijn om een idee over te brengen, of als illustratie te dienen bij een eigen artikel.

Dat leidt ook naar een mentale, langzaam reflex geworden, basisinstelling: als ik ergens niet zelf-geproduceerd beeldmateriaal als ondersteuing zie, interesseert het me gelijk een stuk minder. De eigen waarneming is in deze tijden van nepnieuws een belangrijk kwaliteitscriterium geworden.

Eis 2: Zoveel mogelijk instellen tijdens maken foto, zo min mogelijk in nabewerking

Ik ben gemmoloog, geen fotograaf. Verwerken in “raw” hou ik liever als zwarte magie ver van me. Dus als het resultaat zonder die kunst voldoende is, graag.

Eis 3: Modulair en flexibel

Ik hou er van als ik onderdelen kan uitwisselen. Dat geldt natuurlijk voor lenzen, maar als het kan ook voor de andere onderdelen van de hardware. Handig als er iets kapot gaat, hoef je niet alles te vervangen. Komt er een verbeterde versie, volstaat wellicht het upgraden van een enkel onderdeel. Verder wil ik zo min mogelijk aan de microscoop zelf vast hebben zitten. Hoe zwaarder, hoe meer trillingsgevoelig het geheel wordt. Ik wil het graag zelf kunnen aanpassen of bouwen, zodat het helemaal in mijn workflow past.

Eis 4: Wifi verbinding

Dikke kabels zijn vervelend, die komen de mechanische stabiliteit ook niet ten goede. Wifi is dan de oplossing, maar dan wel wifi waarmee alle instellingen op afstand kunnen worden gedaan, en je niet aan de camera zelf moet gaan prutsen om een knopje of zo in te drukken.

Eis 6: Zo min mogelijk gewicht aan de microscoop

Spreekt wel voor zich. Als de microscoop speciaal voor fotografie gemaakt is, heeft hij wel voldoende stabiliteit om een zware camera te dragen. De gemmologische microscopen vallen in mijn ervaring daarbij toch wat tegen.

Eis 7: DIY

Ik heb geen enkel probleem om zelf aan de gang te gaan met software en electronica/hardware. Optiek & co laat ik liever aan een leverancier over.

De mogelijkheden

Aangezien de webcam geen optie was, kwam na inventarisatie als eerste de (digitale) spiegelreflex-camera boven drijven. Dat voelde bij mij niet goed. Het voldoet aan een groot aantal eisen niet, en ik zou mezelf in T2 – Canon – C-Mount – etc etc adapters en merken moeten verdiepen. Geen één van deze oplossingen is echt modulair, en ik kan er zelf niet veel softwarematig aan finetunen. Fotobladen en artikelen doorgeworsteld, geschrokken van prijzen, onduidelijk of tweedehands nu wel of niet goed is.... Er zijn meerjarige opleidingen waar dit allemaal ter sprake komt, en na 1 1/2 jaar Gem-A opleiding had ik daar even helemaal geen zin in.

Uiteindelijk is fotografie voor mij een middel, geen doel.

Kortom: ik werd niet heel erg warm van dit alternatief, juist het tegenovergestelde.

Semi zelfbouw alternatief: de raspberry pi

Een PI is een micro-computertje, waar sinds twee jaar ook een camera met een C-Mount op kan worden aangesloten. Deze is 12 MP, en levert 4056 x 3040 pixels. Als ik vervolgens de mogelijkheden op papier langs mijn eisen legde, kon ik een hoop vinkjes zetten. Wat wel meehielp was dat ik hier al twee PI's had liggen, alleen de camera-component zelf ontbrak.

De keuze was toen redelijk snel gemaakt. Cameramodule besteld en gaan experimenteren.

microscoop
Standaar C-Mount verbinding voor lenzen. De diameter van de schroef is 1 inch (2,54 cm)

 

De software

Vrije (als in vrijheid van meningsuiting) en soms gratis (als in gratis bier) open source software was een jaar of tien geleden hot. Sindsdien heeft het voor veel applicaties een wat slechtere naam gekregen. In de praktijk ontbreken functies, en wordt het niet meer onderhouden. Soms staat er een groot bedrijf achter dat een uitgeklede versie vrij aanbiedt, maar al gauw overstapt op gesloten software en betaling vereist voor extra functies. Dat laatste hoeft niet erg te zijn, maar dan moet het wel doen wat ik wil.

Datzelfde geldt ook voor de camera-software. Wat er te vinden is, werkt wel op een bepaalde manier, maar onhandig. Het is daarbij te verouderd om zelf aan te passen. Er bleef dus geen andere keus die software zelf te maken. Ik dacht dat een weekje wel genoeg zou zijn om mijn bescheiden eisenpakket te kunnen realiseren:

  • Interactief en intuïtief
  • Goed kunnen scherpstellen
  • Filenaam zelf kunnen bepalen (erg makkelijk bij kopiëren en uitzoeken, ik werk op verschillende PC's)
  • Settings, m.n. whitebalancen eenvoudig in te stellen, en werkt op de camera, niet in nabewerking op JPG-bestanden
  • Alles op een scherm, als het even kan geen scrollbars

De “gekozen” applicatie

microscoop
Cameramodule en raspberry-pi aan de derde buis van de microscoop

 

De Pi en de camera zitten vast aan de derde (foto)buis. Zie de foto. Als je niet gewend bent aan dit soort apparatuur kan het misschien wat DIY en instabiel overkomen, maar het werkt prima. Het is vooral zaak geen metaal op de open printplaatjes te laten vallen, maar dat went snel. We moeten tenslotte ook voorzichtig zijn met refractometer-vloeistof.

microscoop
De User Interface van de applicatie. Links het preview beeld om een indruk van witbalans te krijgen en scherp te stellen. Daarnaast de kolom voor foto-instellingen. Rechts, tenslotte, het specificeren van de bestandsnaam.

 

De software laat het beeld zien, en kan tot 400% worden uitvergroot. Erg makkelijk bij scherpstellen. Daarnaast de instellingen voor de camera, en de parameters voor de bestandsnaam. Vooral dat laatste reuze makkelijk, ik hoef nou niet meer op te schrijven wat ik heb gedaan, staat allemaal in de bestandsnaam.

De instellingen voor de camera worden op de camera (dat wil zeggen de grafische processor in de Pi) zelf doorgevoerd. Dat lijkt vanzelfsprekend, maar op de webcam moest ik het in nabewerking doen in een fotobewerkingsprogramma. Omdat het beeld dan al is bewerkt door de camera zelf is er al informatie “verloren” gegaan. Deze instellingen hier werken direct op de camera, die een veel betere nauwkeurigheid heeft, te vergelijken met werken op het “raw” bestand. Door het histogram in de gaten te houden gaat het ook nog vrij makkelijk, en vooral intuïtief.

microscoop
Wat onverwacht het hart van de toepassing, de camera-settings. Ik had het histogram als gimmick toegevoegd, maar blijkt in de praktijk ontzettend handig.

 

Uiteindelijk kostte het maken van de software me 3 weken. Het programma is gebaseerd op componenten in Vue/Javascript, HTML/CSS/Sass, php/apache en C. Dit laatste voor het aanpassen van een bestaande interface naar de grafische processor. Meer hierover weten: de utility contactformulier staat op deze website tot je dienst, evenals de githubrepository.

Dit is een blog over edelstenen, dus dit is voldoende techniek.

Het resultaat

De foto's die ik eruit krijg zijn vergelijkbaar met wat ik met mijn eigen ogen zie. Het lijkt net iets minder, maar dat is voor een deel subjectief. Een monitor heeft een kleiner kleurengamma dan wat je met je ogen kan zien. De foto's zijn voor mij prima bruikbaar, hier een aantal voorbeelden.

the proof of the pudding is in the eating.

microscoop
Holte in een feloranje bumblbee jasper gevuld met kunsthars. De luchtbellen zijn duidelijk zichtbaar.

 

microscoop
Heathaze in een hydrothermale (synthetische) smaragd.

 

microscoop
Oppervlakte van een cultivé zwarte zoutwaterparel ("Tahiti parel"). De afstand tussen de laagjes nacre is 10 - 30 micrometer. Totale horizontale field of view is omstreeks 400 micrometer. Dit is de limiet die ik met mijn huidige opstelling kan bereiken. Opname is gemaakt met een 2x vergrotende Barlow ("voorzet") lens.