Publié le 25 juillet 2017 - par

Un macroscope avec un Raspberry Pi

Si vous avez eu l’occasion de me rendre visite sur un événement Raspberry Pi, vous avez sans doute vu le Macroscope que je présente sur mon stand. Il permet d’observer en macrophotographie des objets minuscules. La V2 est en cours d’élaboration. Je vous propose de la découvrir.

Un Macroscope avec un Raspberry Pi

Le Macroscope V1

Ceux d’entre vous qui sont venus à Nevers aux Deuxièmes Rencontres Nationales du Raspberry Pi ont pu voir le Macroscope que je présentais sur mon stand. (ci-dessus, sous la garde de Babbage)

Macroscope ? Kézako ?
Un macroscope est un photomicroscope spécialisé, adapté à la photographie en lumière réfléchie en haute résolution aux faibles rapports d’agrandissement du domaine de la photomacrographie, de 1× à 20× environ. Son principe est proche de celui d’un microscope optique, mais avec un objectif de faible puissance. (Wikipedia)

Sur la photo ci-dessus j’utilse un autocollant « framboise314 ». Les feuilles de la framboise mesurent environ 7 mm « d’envergure » et on peut les voir pratiquement en plein écran. La caméra est une caméra avec un objectif CS, réglable, de bonne qualité. Ce qui pêche, c’est le support, trop léger, serré avec des vis papillons. Pas stable et pas très costaud.

Un statif de toute beauté

Christian du FabLab du Chalonnais est venu à Nevers. Il a pris en pitié mon installation bancale et m’a offert ce pied de macroscope réglable qui va faciliter les réglages et augmenter la stabilité. Il l’a imprimé sur son imprimante 3D perso (merci 🙂 )… L’autre souci c’était l’éclairage.

Dans certaines salles mal ou peu éclairées, je devais ajouter une ou des lampes (à LED) alimentées par pile pour éclairer le sujet. Mais les piles… ça s’use 🙁 et ces petites lampes ont tendance à disparaître quand vous les laissez toutes seules sur un stand… Allez savoir pourquoi?

Un éclairage Angel Eyes

Anneau de 12 LED

Du coup je profite des modifs pour passer sur un éclairage à LED annulaire avec un convertisseur qui sort du 12v à partir d’une tension de 2 à 12v avec une intensité de 2A maxi.

Convertisseur 2 à 12 volts => 12 volts / 2A

Le tout trouvé pour quelques euros sur ebay.

L’alim est une (vieille) alim 5v de portable Samsung (récup) équipée à l’origine d’une prise propriétaire qui a été supprimée.

Premiers tests de fonctionnement de l’anneau à LED et de la qualité de l’éclairage. Les fils ne sont même pas soudés sur le convertisseur, juste torsadés sur les pastilles 🙂

Les tests ont l’air concluants… On peut continuer la V2 😉

L’optique du Macroscope

Un objectif à monture CS

fleurs, insecte

La V1 était équipée d’une caméra compatible avec un objectif à monture CS réglable. C’est ce type d’objectif qui équipe les caméras de surveillance. Du coup le prix de la caméra est plus élevé.

Un kit adaptateur pour smartphone

J’avais vu chez Dodocool, ce jeu de lentilles pour smartphone qu’iI m’a semblé intéressant vu son prix… Et puis qu’est ce que la caméra du Raspberry Pi, sinon une caméra de smartphone? Dodocool m’en a gracieusement envoyé un exemplaire pour le tester.
Cet partie de l’article vous est donc proposée avec la mention :

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Le jeu de lentilles est proposé à 11,99 € sur http://amzn.to/2tLcYcd et vous bénéficiez d’une remise de… 50% avec le Code promo : H6HCAQUK    (Date de fin : le 31 juillet)

Qu’est-ce qu’il y a dans la boîte ?

J’ai reçu comme d’habitude un paquet correctement protégé qui contenait cet étui rigide (7x6x4cm) façon etui d’appareil photo.

A l’intérieur, une notice, une chiffonnette  en fibre pour nettoyer les objectifs si vous mettez vos grosses mains pleine de doigts dessus 😀 , un sac de rangement souple, les deux objectifs et leurs supports.

Les objectifs en détail

Les objectifs sont annoncés comme étant réalisés en verre optique. La face avant est protégée par un bouchon en plastique. Les supports comportent un anneau pour permettre de les accrocher à une dragonne, par exemple.Une fois les bouchons enlevés on découvre les objectifs :

Le fish Eye

Un FishEye avec un verre proéminent (attention aux chocs) qui a un angle de prise de vue de 180 degrés. Les parties extérieures sont en aluminium anodisé ce qui assure la solidité des objectifs.

Le grand angle

L’autre objectif est un grand angle. Il est constitué de deux parties. La partie supérieure se dévisse et laisse apparaître l’objectif macrophotographique qui constitue sa partie inférieure.

Premiers tests sur un smartphone

Comme ces objectifs sont destinés à un smartphone, j’ai dégainé mon bon vieux Galaxy S4 et je l’ai équipé de ces objectifs.

Il faut veiller à ce que le centre de l’objectif coïncide bien avec le centre de l’objectif du smartphone.

Objectif du smartphone

Objectif d’origine du Samsung Galaxy S4

Pour comparer les champs couverts par ces objectifs, on va commencer par une photo réalisée avec le S4, sans objectif additionnel.  (ci-dessus)

Objectif grand angle

Objectif grand angle

Avec le grand angle, le champ est effectivement un peu plus large. La qualité d’image reste bonne, avec néanmoins une légère perte de contraste (normal, on ajoute des interfaces air-verre supplémentaires)

Objectif Fish Eye 180 degrés

Objectif FishEye 180 degrés

Le FishEye remplit bien son rôle, avec une prise de vue à 180 degrés. Si le centre reste net, les bords de l’image présentent un léger flou.

Et la macro ?

Voilà, voilà, j’y arrive ! c’était le but de ces essais…
Les photos ont été découpées et réduites en taille pour être adaptées au blog.

Macrophotographie avec le smartphone

Comme il ne pleuvait pas… (temps de m… en ce moment), je suis sorti et j’ai pris cette fleur comme victime. l’extrémité de mon index vous donne sa taille. (objectif du Galaxy S4 seul, sans complément)

L’image est bien contrastée. La zone de netteté est étroite (ici les pétales au premier plan uniquement).

Là il avait plu un peu (je vous disais qu’il faisait un temps de m…). On voit bien les petites gouttes et les détails de la fleur.

Et une fleur de menthe pour compléter les images botaniques…

Avec le smartphone seul, si on veut trop s’approcher l’image devient floue.

Avec l’objectif macro, il est possible d’obtenir une image plus grande et plus nette. La zone de netteté est toujours réduite. Il faudra bien régler la mise au point.

Dernier exemple, cette impression en police 12 sur une feuille de papier A4 blanc (Imprimante jet d’encre Epson DX9400F). On distingue bien les défauts d’impression et le grain du papier.

Essais sur le Raspberry Pi

Montage des objectifs

La caméra du Raspberry Pi (ici une V2.1 de 8Mpx) est en fait une caméra de smartphone équipée d’un objectif réglé en usine pour avoir la zone de netteté la plus grande possible (normalement à l’hyperfocale).

Les objectifs Dodocool s’adaptent bien à la caméra du Raspberry Pi. Ici encore faites bien attention de centrer le mieux possible l’objectif additionnel (ici le Fish Eye) avec l’objectif de la Camera Pi.

L’objectif peut se monter sans problème avec la pince livrée en accompagnement des objectifs. Pour ma part je prévoirai un montage plus rigide.

Le grand angle se monte de la même manièreLa partie supérieure du grand angle est amovible. Il ne reste alors que l’objectif macro (ci dessous)L’objectif macro prêt à l’usage (il faudra recentrer la lentille, on voit qu’elle est décalée).

Essai du Fish Eye avec la caméra Pi

Ne prenez pas peur ! Ce n’est que moi 🙂 distance mesurée entre le visage et l’objectif : 30 cm. Si vous souhaitez réaliser un judas avec un Raspberry Pi Zero W et une Camera Pi, cet objectif devrait vous convenir.

Montage de l’éclairage sur la caméra

Mon idée est d’entourer l’objectif de la caméra par un anneau de LED. ICI l’objectif est en place (et bien centré sur la caméra 🙂 )

L’anneau de LED se positionne bien autour de l’objectif… Ma foi, je suis assez content de mon achat 😉

Que la lumière soit !

Ça semble bien éclairer… On va pouvoir tester !

Prise de vue macrophotographique

Ces images ont été réalisées avec l’objectif macro monté sur la Caméra Pi. Elles ont été coupées et redimensionnées pour s’adapter à la page du blog.

Le convertisseur 12v utilisé pour alimenter les LED L’antenne du détecteur de foudre dont je vous ai parlé il y a quelques jours (la carte est arrivée ce matin. (Image non redimensionnée, c’est la taille qu’aurait cette partie de l’image sur un écran 17 pouces) Le circuit intégré de la carte du détecteur d’éclair.

Le résultat sur écran

Ces deux images vous permettent d’apprécier le résultat. L’image de fond est celle de l’écran devant lequel je présente l’objet qui a servi lors de la prise de vue. Pas de trucage, ma main est réellement devant l’écran ! L’angle de vue est le même. Vous avez ainsi une idée du rendu obtenu et du facteur d’agrandissement.

Les images ont été réalisées sur un Raspberry Pi 3 équipé d’une caméra Pi V2.1 de 8Mpx. Le logiciel utilisé est raspistill. Affichage en plein écran qualité 100%.

Conclusion

Ces tests ont démontré la faisabilité du Macroscope V2. Le statif offert par Christian va faciliter les réglages et rendre le montage bien plus stable.

L’ajout d’une source de lumière circulaire autorise l’utilisation en tout lieu, sans souci du type d’éclairage ou de lumière ambiante.

Il reste à dessiner un support (à imprimer en 3D) pour monter la caméra, son objectif et l’éclairage sur la crémaillère du statif.

Je prévoirai sans doute également un diffuseur à positionner devant l’anneau de LED car sous certains angles, les LED provoquaient des reflets un peu violents sur les objets photographiés.

Encore merci à Dodocool qui propose actuellement le jeu de lentilles à 11,99 € sur http://amzn.to/2tLcYcd et offre une remise de… 50% avec le Code promo : H6HCAQUK   aux lecteurs de framboise314 (Date de fin de l’offre : le 31 juillet)

Sources

UN MACROSCOPE AMÉLIORÉ : Ceux d'entre vous qui sont venus à Nevers aux Deuxièmes Rencontres Nationales du Raspberry Pi…

Publié par Framboise314 sur dimanche 23 juillet 2017

 

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À propos François MOCQ

Électronicien d'origine, devenu informaticien, et passionné de nouvelles technologies, formateur en maintenance informatique puis en Réseau et Télécommunications. Dès son arrivée sur le marché, le potentiel offert par Raspberry Pi m’a enthousiasmé j'ai rapidement créé un blog dédié à ce nano-ordinateur (www.framboise314.fr) pour partager cette passion. Auteur de plusieurs livres sur le Raspberry Pi publiés aux Editions ENI.

12 réflexions au sujet de « Un macroscope avec un Raspberry Pi »

  1. jlamy

    Encore un peu plus en avant vers le vaste horizon des possibles … j’y vois un inconvénient …. mes vacances à venir vont être bien trop courtes pour mettre à profit tout ce que je lis ici, y compris cet article, une fois n’étant pas coutume, grand merci François pour ce travail de qualité et ce partage.

    Répondre
  2. jlamy

    Bon et entre nous, quelles que soient les intentions, il faut commander les lentilles en remerciant Dodocool au passage, c’est top, je les reçois après demain ^^

    Répondre
  3. Daniel

    Merci pour se partage de connaissance, encore une fois très enrichissant et plaisant à lire.
    Les photos en macro sont vraiment très belle, et les composants sont facile à trouvé pour le reproduire. TOP !

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  4. Dodutils

    pourquoi ne pas simplement jouer sur le réglage de la vis de l’objectif ? bon OK sur la camera PI d’origine faut la forcer un peu pour faire sauter le point de colle mais après on peu avoir une mise au point quasiment jusqu’à toucher (du coup l’éclairage à LED en anneau ça aide bien.

    Sinon pour ne pas de prendre la tête il existe aussi ce module RasPiCam en suppoer M12 facile à dévisser, à 17 euros équipé IRCut mécanique en plus https://www.banggood.com/Geekworm-Camera-With-IR-CUT-Function-For-Raspberry-Pi-3B-2B-B-A-Zero-Available-At-Day-Or-Night-p-1102742.html?p=FG30042906065201510J (d’ailleurs au final ça vaut pas franchement le coup d’acheter une RasPiCam avec leur objectif « smartphone » collé) et si en plus on lui ajoute cette lentille 16mm à 4€ (existe aussi en 12mm ou 8mm si on veut une profondeur de champs un poil supérieure) ça permet de prendre du recul et donc d’avoir un meilleur éclairage, voir même d’avoir suffisament d’espace travailler sur ce que l’ont vise https://www.banggood.com/16MM-M12-12_5-5MP-17-Degree-IR-Sensitive-FPV-Camera-Lens-p-1069515.html?p=FG30042906065201510J voir même ce module 2.8-12mm ajustable à 5€ https://www.banggood.com/CCD-3_0MP-OSD-D-WDR-2_8-12mm-Focus-Zoom-Lens-for-CCTV-Security-FPV-Camera-p-1110754.html?p=FG30042906065201510J mais je ne sait pas si on peut obtenir un focus vraiment proche/macro, je l’ai commandé hier j’attends la réception pour tester (d’ailleurs pour info en photographie tout ce que le marketing appel de la « macro » c’est juste du « proxy »), et sinon on obtient aussi un focus « macro » avec un simple caméra USB reliée à un PC ou au RasPi si son objectif est dévissable (ça sera aussi très certainement du M12).

    Répondre
    1. François MOCQ Auteur de l’article

      Bonjour Dodutils
      J’ai exploré ces possibilités (CS, 12mm…). En expo j’ai une caméra CS avec un objectif réglé pour filmer au plus près et ça fonctionne. L’inconvénient de mon montage c’est sa stabilité car c’est un pied de caméra bas de gamme, le socle n’est pas lourd, je suis obligé de le scotcher, et les éléments du support sont serrés avec des papillons… ça bouge dans le temps.
      Avec le support réglable que m’a offert Christian je me suis dit que je pouvais tester cette solution avec une caméra standard + additif macro + Pi Zero
      L’idée n’est pas de capturer des images parfaites mais de montrer en expo que c’est faisable (pour une école par ex.) et qu’on peut avoir un macroscope à faible prix.
      Pour les photos « pro » j’utilise un compact Panasonic TZ40 ou le Nikon D300S avec un Micro-Nikkor 105mm f/2.8G stabilisé 😀 là ça rigole plus !
      cordialement
      François

      Répondre

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