Set Focus

[Enotria]

Il grande ostacolo della fotografia al microscopio è la scarsa profondità di campo.

Unico rimedio è l'utilizzo di appositi programmi software come Helicon Focus o CombineZ che, utilizzando le sole parti a fuoco di numerose fotografie (stack), sono in grado di assemblare una nuova immagine, che avrà a fuoco tutti i particolari che il programma è stato in grado di reperire dalle varie foto.

Va da sé che se una porzione del soggetto non è stata esposta ad un fuoco corretto, risulterà sfuocata anche nella immagine elaborata, in quanto il programma non riuscirà mai a ricreare ciò che non c'è.

Episcopio modello Araba Fenice:


Per questo motivo è indispensabile una corretta programmazione preventiva della intera operazione, valutando l'altezza totale Z da rilevare a fuoco costante ed il numero di immagini intermedie da effettuare, al fine di rendere omogenea la foto risultante.

Poi, durante l'esecuzione delle foto, è indispensabile che ogni intervallo sia perfettamente uguale agli altri e questo per rendere gradevole il risultato, specie se poi si vuole anche ricorrere alla successiva simulazione al computer di animazioni tridimensionali.
In certi casi è poi anche preferibile operare nel minor tempo possibile per evitare eventuali problemi di mosso a causa della vitalità del soggetto o anche per un semplice movimento d'aria, che può spostare parti leggere del soggetto.

Per un insieme di motivi, ad un certo momento mi sono trovato senza il mio microscopio episcopico che utilizzavo per le osservazioni ad alto ingrandimento ed allora ho deciso di partire da zero, assemblando uno strumento appositamente costruito e che, oltre che permettere l'osservazione di oggetti non trasparenti, fosse anche servo assistito nella pratica dello stack fotografico.

Vista frontale.


Il tutto è stato possibile utilizzando tre componenti dal costo minimo: un vecchio rottame di microscopio Junior della Zeiss, un vecchio dermatoscopio non più utilizzabile per usi medici ed una modernissima scheda logica programmabile Arduino.

La funzionalità del sistema doveva permettere il comando della messa a fuoco in modo elettronico, memorizzando ogni posizione di Z ed il numero delle riprese per calcolare l'esatto intervallo, riposizionare il fuoco e scattare in sequenza tutte le foto necessarie per la successiva elaborazione.

Per la verità, quello che mi sembrava tanto difficile da realizzare, la logica di funzionamento, si è rivelato semplicissimo utilizzando Arduino: la scheda si è presa l'incarico di gestire il comando di messa a fuoco sotto controllo numerico, di comandare il motore passo passo che manovra meccanicamente la manopola di messa a fuoco, di regolare a piacere lo sweep in modo da adattarsi a tutte le condizioni di lavoro, permettendo tanto la corretta ripresa di una piccola diatomea con una Z di pochi micron, quanto la fotografia di una conchiglia dello spessore di svariati millimetri.

Vista da sopra, ben visibile Arduino.


I componenti aggiunti sono veramente pochi ed il costo complessivo è di circa 50 Euro, scheda Arduino compresa. La difficoltà costruttiva quasi nulla, Arduino comanda direttamente tutti i componenti, pertanto chiunque sappia fare quattro saldature in croce è in grado di realizzarlo, anche io che sono quasi accecato.

Le caratteristiche tecniche del prototipo costruito sono:
possibilità di sweep impostabile con continuità nel rapporto da 1 a 10 fino al rapporto 10 a 1, quattro intervalli selezionabili: 5, 10, 20 e 40 fotografie per immagine ricostruita. Alimentazione indipendente, con batteria ricaricabile da 6 Volt, uscita per comando della fotocamera digitale (prescatto + scatto) e per eventuale illuminazione ausiliaria.

Set Focus in posizione di lavoro.



L'utilizzo è poi molto semplice.

Individuato un soggetto interessante, si accende il dispositivo e, mediante la manopola di Focus, si cerca il punto minimo da mettere a fuoco. Trovatolo, si preme il pulsante Min che ne memorizza la posizione.
Ancora, si ruota la manopola Focus fino a trovare il punto più alto del soggetto e, trovatolo, si preme il pulsante Max che ancora, ne memorizza la posizione.
Si può poi ricontrollare i punti estremi e, se tutto è corretto, premere il tasto Start.

Il processore contenuto in Arduino calcolerà immediatamente il dislivello complessivo Z, l'intervallo corretto per fare gli scatti programmati, riporterà la messa a fuoco al punto inferiore ed inizierà la sequenza degli scatti.
Per ciascuno azionerà prima per pochi millisecondi il pre scatto per il calcolo dell'esposizione, poi lo scatto vero e proprio ed infine il posizionamento alla successiva posizione di fuoco.

Radiolari: stack di 10 foto.


Terminata la ripresa, Arduino riporterà il microscopio alla posizione che aveva nel momento in cui era stato premuto il tasto Start, pronto per un'altra sequenza.

Ho anche fatto un breve filmato per illustrare il funzionamento del marchingegno:
http://www.youtube.com/watch?v=nj9zpGjMnAQ



Inoltre, potete vedere un breve filmato sulla elaborazione tridimensionale delle immagini riprese con il Set Focus:
http://www.youtube.com/watch?v=Mvq71p4LnOY

La versione mostrata è quella per effettuare riprese al microscopio, nulla toglie che lo stesso principio può essere applicato ad una slitta micrometrica che sostiene una normale reflex con tanto di soffietto e di obiettivo macro.
Naturalmente se siete interessati, il software è liberamente disponibile.