Собираю цифровой микроскоп по модулям

В этом обзоре хочу поделиться своим опытом сборки и использования микроскопа. У меня уже есть готовый микроскоп с экраном, который мне присылали на обзор. Но тот микроскоп занимает место на столе, у него мало возможностей к модернизации и значительно меньше возможностей, чем у моего. Пробую ставить к микроскопу разные объективы, в том числе старые советские фотообъективы. Возможности этого микроскопа — отдает картинку по HDMI или по VGA и при этом одновременно по кабелю USB. То есть аналоговый и цифровой выход могут работать одновременно, можно видеть картинку на компе и делать фото или записывать видео.

В заголовке цена за голову, то есть только модуль микроскопа. Для того, чтоб появилась картинка, как минимум нужно добавить объектив и экран. Экраном может послужить ноутбук, планшет или любой монитор. Наверное почти любой, потому что эта штука может отдать картинку по HDMI или по VGA. То есть можно купить дешевый старый монитор и он будет экраном. Можно подключить планшет по USB и он тоже будет экраном, но по USB будет задержка.
Чтоб сформировать картинку на матрице этого микроскопа, нужен объектив. Опять же можно купить стандартный объектив для микроскопа, а можно использовать объектив от зенита или другой советской фототехники. Хотя не обязательно от советской, Canon, Nikon, Sony и прочие тоже подходят.
Так-как текста много, то сделал оглавление:
Внешность
Крепление
Задержка
Включение и выключение, меню
ПО для компьютера
Китайский объектив X100
Как крепить любые объективы?
Ставлю Гелиос-44 2/58
Объектив объектив от фотоувеличителя И96У-3,5/50
Ставлю Юпитер-37А
Ставлю Sigma 28-70
Ставлю Тамрон 80-210
Разница фото с разных микроскопов
Примеры фото с микроскопа
Лайфхак с термопастой и маркировкой элементов
Итог

Внешность

Микроскоп приходит в простой серой коробке, ни бренда ни красивой полиграфии.
В комплекте есть простая зарядка, кабель USB A-C, кабель HMDI, инструкция и диск.
На верхней части объектива три разъема и кнопки. На нижней резьба C-MOUNT для объектива, за ним матрица. В описании пишут, что матрица сони.

Крепление

Как закрепить микроскоп? У этого продавца Eakins есть другие модели, у многих есть отверстие с фоторезьбой, у этого микроскопа такого крепления нет. Но у него круглая форма, диаметр 60мм. Для крепления идеально подошел трубный хомут под 2 дюйма — хомут для крепления труб к стене. С комплектными резинками он идеально обхватывает корпус микроскопа.
У таких хомутов всегда есть гайка, за которую его крепят. В этом хомуте резьба М8, с помощью какой-то шпильки креплю этот хомут к струбцине, а струбцина крепится к полке над столом. Все — микроскоп закреплен.
При этом, когда он не нужен, его можно перекинуть на верхнюю часть полки. Если не до конца затянуть винты хомута, то микроскоп можно двигать вверх-вниз в резинках сантиметров на 5 — длина корпуса 55мм.

Для отображения картинки с микроскопа я приcпособил старый 20" монитор, без крепления он идеально вошел под полку. Он получает картинку от микроскопа по VGA кабелю.

Есть ли задержка?
При подключении по HDMI или VGA задержка не заметна, пайка не вызывает проблем. Только нужно привыкнуть смотреть в монитор, а не на детали. Но при пайке очень мелких деталей в монитор смотреть удобнее.
Микроскоп можно выключить без снятия питания, для этого нужно зажать кнопку on/off на 5 секунд.
Если микроскоп был выключен снятием питания, то при подаче питания он включается сам примерно за 8 секунд — дает сигналы на выход и включается зеленый светодиод.
Если микроскоп был выключен кнопкой on/off и потом было снято питание, то после подачи питания он находится в ждущем режиме, светится красный светодиод. Для включения нужно нажать кнопку on/off. Если микроскоп работает, то нажатие on/off замораживает кадр на экране. Заморозка только на экране, по USB микроскоп продолжает отдавать реальную картинку.
Тушка питается от USB, в режиме работы ток около 0,5А
Меню микроскопа появляется на мониторе через VGA или HDMI, через USB не передается. Появляется при нажатии на кнопку Menu, как ни странно. Есть русский язык.
Главная страница меню. Кнопками up и down можно выбирать строки меню, стрелка вправо это вход в пункт меню, стрелка влево — выход. Так же нажатие на menu это выход на уровень выше.
Подменю «Изображение». Настройка яркости, контрастности и прочего. Я поднял «уменьшение отражений», помогло от бликов на плате.
Подменю «Баланс белого». Можно настроить баланс белого по RGB, можно по белому листу. В автомате вполне нормально работает.
Подменю «Настройки». Выбор разрешения и соотношения сторон (камера перезагрузится), защита от мерцания, поворот на 180 и отзеркаливание изображения. Не понял что такое USB качество изображения. Ставил 0, 1, 20 (умолчание), 64 (максимум), делал скриншоты по USB и размер картинки не меняется.
Подменю «Линии разметки». Можно задать число, цвет, ширину вертикальных и горизонтальных линий разметки. Не знаю зачем они нужны.
При этом, если включить линии разметки, то после выхода на основной экран микроскоп подсказывает, что кнопками можно менять параметры линий.
Следующее подменю «Масштаб». Но в нем не масштабирование, а разметка. На английском это «Dividing rule» то есть линейка.
Есть 4 типа линеек, может быть линейки по верхнему и левому краю монитора, по центру (на фото ниже), крестик по центру, просто линии без засечек.
Можно выбирать цвет, отображать ли цифры и прочие параметры.
Последнее подменю это версия ПО.

Что установить для того, чтоб видеть картинку на компьютере?
Я установил программу от hayear, подсмотрел в этом обзоре. В ней куча параметров. Можно делать снимки с микроскопа, можно записывать видео. Можно регулировать параметры картинки, поворачивать, зеркалить, можно делать HDR фото из нескольких и очень много другого. Программа с большими возможностями, при этом бесплатная, HAYEAR Industrial Camera Measuring Software Скачать можно здесь:
В левом верхнем углу я выбрал UVC camera, появляется картинка и можно делать снимки и записывать видео. Так же в этой программе можно разворачивать картинку на весь экран, можно задействовать цифровое увеличение просто покрутив колесо мыши.

Тушка закреплена, монитор есть, нужен объектив. Я покупал этот самый простой объектив для этих типов микроскопов.
У этого же продавца можно купить комплект тушка+объектив на 700 руб дороже тушки. Я покупал объектив отдельно примерно за 1000 руб, дешевле взять его с тушкой в комплекте. Такой объектив обычно обозначается как 100X Lens, есть более продвинутая версии, но стоят дороже. У продавца, у которого я покупал сейчас его нет, но полно у других продавцов, в том числе у Eakins. На странице товара есть размеры, они совпадают с моими измерениями.

Регулировка только одна — по центру объектива можно крутить кольцо с насадкой, при этом внутри объектива двигается блок линз и происходит фокусировка. У других, более дорогих объективов есть регулировка зума, увеличения на объективе, у моего такого нет.

Максимальная дистанция, на которой может сфокусироваться этот объектив, это 16 см от передней линзы. Минимальная около 4 см. Положение микроскопа в креплении настроено так, что когда он закреплен на полке, то 15 см это расстояние до стола. То есть он может фокусироваться на любых объектах, которые лежат на столе или выше его. Такого расстояния вполне хватает для пайки, объектив не мешает. Но необходимо добавить внешнюю подсветку. Для этого у меня есть лампа под полкой и дополнительная лампа на прищепке.

При максимальном расстоянии увеличение минимально, при этом 1см линейки на 20' мониторе имеет размер 9см. то есть увеличение примерно в 9 раз.
При минимальном расстоянии увеличение максимально, при этом 1мм (0,1см) линейки на 20' мониторе имеет размер 90мм. то есть увеличение примерно в 90 раз.
Для того, чтоб уменьшить расстояние до объекта и увеличить увеличение приходится что-то подкладывать под объект, например эту же коробку от микроскопа.

Для крепления других объективов я купил такой переходник с C-mount на М42. По сути это простой адаптер с резьбы 25мм на 42мм. Он позволяет использовать с этим микроскопом другие объективы. По сути это просто блин, с одной стороны резьба 25мм, с другой 42мм.

Еще у меня есть несколько макроколец М42, они тоже пригодятся.
Пробую ставить другие объективы через переходник.
Для примера картинки буду использовать такую плату, на ней есть детали на разных уровнях.
На всех фото ниже фокусировался по контактам микросхемы по центру. Это фото для сравнения на стандартный объектив «100Х».
На фото видно, что контакты микросхемы справа уже не в резкости, то есть фокусировка по краям теряется. При этом надпись на микросхеме читается отлично, маркировка диода рядом (он выше микросхемы) читается, маркировка кварца видна не очень. SMD резистор слева тоже слегка не в фокусе. Можно подвигать фокус и тогда в фокусе будут детали по краям кадра, то тогда центр будет не в фокусе.

С чего начать? Конечно с всем известного портретника гелиос-44 2/58. Это неплохой советский портретный объектив, на барахолках стоит недорого.

Просто прикрутить его к переходнику CS-M42 не получится, не фокусируется, нужно увеличивать расстояние до матрицы. Для этого можно использовать макрокольца.
Если поставить только 2 кольца, около 24 мм, то можно сфокусироваться на бесконечность, но близко нельзя, потому что у него минимальная дистанция фокусировки 0.5 метра. С двумя переходниками на 24мм повесил его на верхнюю часть полки, расстояние до объектива аж 70см, но увеличение мало.
Для того, чтоб он мог сфокусироваться на плате, мне пришлось добавить после переходника 3 макрокольца. Итого нужно увеличить расстояние от объектива до переходника примерно до 3.2см.
При этом он может сфокусироваться на предметах в 20см от передней линзы, для этого нужно выкрутить фокусировку на объективе на минимум.
Увеличение при этом чуть больше, расстояние от передней линзы тоже чуть больше. Но так-как этот объектив славится своей большой светопропускной способностью, у него большая максимальная диафрагма, то глубина резкости мала.
То есть при F2 получается как-то так:
Прикрыл диафрагму до 4, глубина резкости стала больше, уже чуть видны надписи на кварце
Прикрыл диафрагму до 16, минимальное значение и все в резкости, но сильно упал контраст.
При этом 5мм это 110мм линейки на экране. То есть увеличение составило около 22 при расстоянии 22см от передней линзы.

С гелиосом поигрался, поехали дальше. Юпитер-37А 3,5-135. У него фокусное раза в два больше. При этом у него минимальное фокусное расстояние 1.2 метра.

При двух кольцах на 24мм он нормально фокусируется на бесконечность, но как сделать так, чтоб он снимал близко? Поставил все три макрокольца, выкрутил их резьбы до 35мм и тогда он показал картинку. При этом расстояние до платы и стола было 63см. То есть висит высоко и не мешает пайке, при этом увеличение хорошее, глубина резкости тоже неплохая.
Прикрыл диафрагму до 11, глубина резкости стала больше, уже четко видна надпись на кварце. Но так же падает контраст.
Как можно улучшить ситуацию? Контраст падает потому, что свет падает на переднюю линзу объектива, а у нее слабое просветление. Я убрал заливающий плату свет и дал узкий свет, направленный именно на эту микросхему — про этот фонарь я уже писал обзор, он меня часто выручает. И картинка стала значительно лучше, свет важен. Проверил с гелиосом — работает точно так же.
При этом 5мм это 110мм линейки на экране. То есть увеличение составило около 22 при расстоянии 63см от передней линзы.
Если еще удалить объектив от матрицы микроскопа, поставить еще макрокольца, то можно опустит объектив ниже и обеспечить большее увеличение. Но у меня нет столько макроколец. Возможно их можно напечатать на D3 принтере.

Специально купил и поставил объектив объектив от фотоувеличителя И96У-3,5/50
Его плюс — у него есть управление диафрагмой и он дешевый, минус — нет фокусировки. Еще у него резьба М39 и нужен переходник.

У него фокусное расстояние 50, почти как у гелиоса. С 1 кольцом он фокусируется на бесконечность, с 3 кольцами на 32мм от переходника CS-M42 он фокусируется на объекты на расстоянии 15см от его передней линзы.
При диафрагме F3.5 картинка примерно такая.
Или просто такая резкость или просто я нормально не сфокусировал, сложно двигать его вверх-вниз. Если бы была стойка фотоувеличителя, было бы проще.
Но мне фокусировать его сложно, потому что его приходится фокусировать только движением объекта или объектива вверх-вниз, с моим креплением это сложно.
Если прикрыть диафрагму до 7, то картинка становится лучше.
С расстояния 15 см увеличение большое, около 40, но фокусировка затруднена, не понравился. Линейку не фоткал.
Если у вас есть стойка фотоувеличителя или что-то другое, когда можно удобно фокусироваться движением вверх-вниз, то можно рассматривать этот объектив. Но нужны кольца.

У меня валяется несколько импортных объективов.
Начал со старой Sigma 28-70.

Закрепил ее в универсальном адаптере на М42, докинул 3 кольца между ним и переходником CS-M42 — итого между байонетом объектива и переходником 50мм. Выкрутил зум на максимум, при этом объектив фокусируется от 13 до 27см. При 2 кольцах, 40мм, расстояние фокусировки 18-37см.
На фото ниже расстояние 17см, контраст слабый.
У этого объектива можно управлять диафрагмой, но она управляется рычагом из фотика, а не кольцом снаружи. Поэтому я прицепил его на проволоку. Прикрыл диафрагму — это не решило проблему контраста. Поставил боковой свет — картинка стала контрастной. Убирая кольца можно выбирать увеличение. Рядом фото с 3 кольца, 2 кольца и 1 кольцо. Во всех кадрах расстояние от передней линзы до объекта около 18см

Боковой свет решает проблему нехватки объема в кадре.

С одним кольцом, когда расстояние между байонетом объектива переходником CS-M42 около 25мм дистанция фокусировки больше. Можно крутить и зум и фокусировку. Убрал микроскоп на верхнюю полку, при этом от линзы до объекта около 67см, вот кадры с максимальным и минимальным зумом:

Когда объектив максимально близко к объекту, на расстоянии 13см, то на моем мониторе 1мм это 40мм, то есть увеличение в 40 раз. Если поднять микроскоп выше, то увеличение будет меньше. Если поставить больше колец, увеличить расстояние между матрицей и объективом, то дистанция фокусировки будет меньше и увеличение больше.

Похоже что для большого увеличения с большого расстояния лучше всего подходит объектив с большим фокусным расстоянием, телеобъектив.
Вытащил из кладовки старый помповый объектив Тамрон 80-210, поставил два кольца, расстояние между байонетом объектива и переходником 30мм, от объектива до стола 57см.
На разных настройках зума можно увидеть такие кадры:

Добавил одно кольцо, теперь между объективом и переходником 47мм. Увеличение стало больше.
На фото ниже можно увидеть минимальное и максимальное увеличение. При этом прикрыл диафрагму до F8, иначе картинка была малоконтрастная.

При этом в таком положении 4мм линейки увеличивались либо до 65мм, либо до 150мм в зависимости от зума объектива. То есть увеличение в 16-37 раз. И это при том, что объектив висит в полуметре от стола.


В чем разница? Я сделал фото одного и того же светодиода на тамрон 80-210 и на штатный объектив. При этом фото очень похожи, но левая картинка сделана когда тамрон был на расстоянии 67см от платы, правая когда китайский объектив был на 6см от платы. Разница в 10 раз.

Но при этом китайский объектив может фокусироваться на расстоянии 2см и давать такое увеличение, тамрону для этого понадобится удлинитель сантиметров на 10.
Пару примеров, как я применял микроскоп:
Стандартный объектив.
Пайка разъема микро-usb после горе ремонтников. У меня небольшой опыт пайки разъемов, но тот, кто влез туда до меня, пытался починить безобразно.
Это фото на телефон после того, как я разобрал планшет и разъем остался лежать в корпусе.
Это фото на стандартный объектив микроскопа
Очистил разъем и место пайки от флюса.
Фото на микроскоп после пайки. Контакты данных просто нормально припаял, контакты плюс и минус восстановил перемычками. Снимал под углом.
Пайка разъема приборной панели авто.
Вокруг пинов разъема образовались трещины.
Нормально пропаял

Пару фото экранов телефонов. Кнопка ютуб на экране redmi 4A и redmi 9.

Напоследок один совет, секрет, или, как сейчас модно говорить, лайфхак.
Если на компоненте или микросхеме не видна маркировка, то часто помогает просто нанести на него чуть-чуть термопасты и маркировка становится видна. Это посоветовали где-то здесь в комментариях и теперь я это часто использую.
Вот микросхема под микроскопом, слева маркировка не видна, свет сверху.
На правом фото я добавляю боковой свет и маркировка проявляется.

На фото ниже я нанес на микросхему чуть термопасты КПТ-8 и стер излишки. На левом фото все еще есть боковой свет, на правом фото я его убрал и маркировка отлично видна. Разница между первым и четвертым фото большая, маркировка видна даже без бокового света.


Итого — микроскоп можно использовать как со штатным объективом, так и с любыми другими. Если вы хотите, чтоб между объективом и объектом, который наблюдается, было большое расстояние, то лучше подобрать объектив с большим фокусным расстоянием, 150-250мм. Если объектив будет с изменяемым фокусным расстоянием, с «зумом», то можно будет выбирать увеличение не двигая микроскоп вверх-вниз. Самый дешевый объектив «Х100» себя неплохо показал, оставляет для пайки сантиметров 15 и при необходимости большого увеличения можно приблизить объект на расстояние до 2см и увеличение будет большим. Если у вас завалялись старые объективы, то можно попробовать сделать микроскоп с ними, но цена переходников и макроколец может превысить китайский объектив. Можно использовать объектив от фотоувеличителя, но для фокусировки стойка микроскопа должна плавно поднимать и опускать его (стойка фотоувеличителя?).
Свет важен для хорошей картинки, боковой свет дает объем и лучше видна маркировка элементов.
Микроскоп работает с тремя типами выходов — VGA, HDMI, USB, при этом передает картинку по USB — удобно делать фото и записывать видео с него. Задержка по USB большая, по VGA и HDMI задержка минимальна и не ощущается, паять под этим микроскопом удобно. По USB можно использовать планшет с программой USB camera и планшет работает как экран для микроскопа. Я использую монитор 20 дюймов и объектив с названием «Х100» и увеличение получается около 90 раз, с другими объективами и мониторами можно получить большее увеличение. Плохо, что в микроскопе нет цифрового увеличения, иногда его не хватает.
У меня обычно он висит выключенный на верхнем крае полки, если нужно его использовать, то я включаю монитор и опускаю микроскоп на нижнюю полку. Я использую его тогда, когда нужно запаять что-то очень мелкое. Или если нужно сделать фото/видео процесса или пайки до и после. Ну или просто нужно разглядеть маркировку на элементах.