DIY Microscopy Instruction (French)

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Cet article est une traduction/adaptation de l'article original en anglais disponible DIY_microscopy. N'hésitez pas à y faire un tour car il y a pas mal d'images, exemples de montage et vidéos intéressantes!


 * Autres langues disponibles :

DIY Mikroskop Anleitung (Deutsch)

DIY Microscopy Instruction (Chinese)

DIY Microscopy Instruction (Spanish)

DIY Microscopy Instruction (Bahasa Indonesia)

DIY Microscopy Instruction (French)

DIY Microscopy Instruction (Japanese)



Introduction et matériel nécessaire
Le but est de construire un MICROSCOPE DIY, c'est à dire un microscope à partir d’une webcam ordinaire. La conversion d'une webcam en microscope est rapide et facile à réaliser manuellement.

La partie électronique de la webcam reste inchangée, seule la position de la lentille est modifiée! Une petite plateforme permet de la fixer et de faire la mise au point (focus) de manière précise sur les petits objets à observer. Les objets sont éclairés avec une diode électroluminescente (LED).

Ce MICROSCOPE DIY consiste en trois éléments, assemblés dans cet ordre :
 * une webcam convertie
 * une plateforme stable pour l’observation
 * un éclairage avec une diode électroluminescente (LED)

Liste des pièces / matériel
Base
 * Une webcam
 * Du carton (épais) / panneau de bois fin (quelques mm), 20 x 30 cm
 * Un panneau de mousse rigide, 20 x 30 cm
 * Une longue vis (diam M4), approx. 15 cm de long, avec écrous (diam M4)
 * Scotch d’électricien (scotch isolant)
 * De la Patafix
 * Bâton de colle chaude
 * Élastiques

Outils
 * Cutter / couteau bien aiguisé
 * Tournevis
 * Pistolet à colle chaude
 * Fer à souder (facultatif mais conseillé pour une meilleure longévité du montage)

En option, une source lumineuse externe (LED)
 * Un interrupteur
 * Une LED blanche
 * Une pile (9 volts)
 * Une clip pour pile 9 volts
 * Une résistance (1 k Ω )
 * Un potentiomètre (20 k Ω )
 * 30 cm de fil électrique isolé
 * Du fil de fer fin isolé

Microscopie et équipement de collecte microscopique
 * Quelques gobelets plastiques transparents
 * Lamelles d'observation en verre
 * Boites de pétri (plastiques ou verres)
 * Pipettes de prélèvement
 * Marqueur indélébile
 * Petite cuillère
 * Pince à épiller
 * Contenant plastique avec couvercle

Conversion de la webcam, Partie A: Petit agrandissement



 * N'importe quelle webcam standard peut fonctionner, plus la résolution est importante, plus les images et les observations seront nettes et de meilleure qualité. Les plus adaptées sont les modèles disposant d’un ajustement manuel du focus en tournant la lentille. Préférer le recyclage et la récupération.


 * Avant de commencer à modifier la webcam, il est nécessaire de la tester. Pour cela, il suffit simplement de la connecter à un ordinateur et, éventuellement, d’installer des drivers supplémentaires (ils se trouvent le plus souvent sur le site de la marque, ou via un moteur de recherche avec le modèle de la webcam). Les webcams fonctionnement sous Windows, Linux et OSX. Sous Linux, il peut être un peu plus difficile de faire fonctionner certains modèles...




 * Dans cette configuration, avant modification, la webcam peut être utilisée pour observer des objets de près. Il faut seulement dévisser la lentille et rapprocher l’objet. ﻿Une lampe de poche améliore les conditions d'éclairage.


 * Pointer la webcam en direction de petit objets permet de voir des choses étonnantes: même sans modifications, on commence à voir des choses cachées à l'oeil nu.

Conversion de la webcam, partie B: Agrandissement maximal



 * Maintenant nous allons commencer à démonter la webcam en retirant les vis (certaines vis peuvent être cachées sous des étiquettes ou des petits caoutchoucs). Avec un outil solide (tournevis plat...), la façade de la webcam est enlevée.


 * L’interieur est maintenant accessible : il consiste en une lentille optique et une partie électronique. Certaines webcams embarquent des LED d’éclairages réglables, pour le moment nous pouvons faire sans car nous allons construire les notre plus tard.


 * Il est possible que l’optique soit partiellement collé à la structure ou à la partie électronique (faire attention de ne pas abîmer l’électronique lors de son enlèvement). ﻿L’anneau extérieur de l'optique (à droite de la deuxième photo) ne sera plus utilisé, il ne sert que de décoration.


 * Avec l’aide d’une pince coupante robuste, libérer la partie électronique du boîtier plastique. On ne conserve que l’essentiel : les fils, le cable USB et la partie électronique. (Attention de ne pas abîmer ses éléments lors du démantèlement, SURTOUT le capteur vidéo: un petit carré noir sous la lentille).


 * Anatomie de la webcam : sur la partie gauche de l’image, nous pouvons voir le microphone interne, qui n’aura aucun intérêt pour notre futur usage (ou pour parler aux microorganismes peut-être..!)
 * Maintenant, nous plaçons l'optique à l'envers. Il ne peut plus être vissé donc il sera fixé fixé avec un morceau de ruban adhésif (cela dépend des modèles, il faut adapter la fixation de l’optique en fonction de la typologie du modèle).


 * Pour tester l’équipement, nous connectons la webcam modifiée à l’ordinateur et nous l’approchons de l’écran de l’ordinateur. Si la modification a correctement était effectuée, il doit être possible de voir les pixels RGB qui composent l'écran).

Construction de la plateforme



 * A l’aide de la Patafix, la partie électronique de la webcam est attachée à une pièce de carton épais d’environ 15 x 15 cm.
 * Prendre la hauteur de l’optique et découper le fond à cette hauteur. Il sera fixé à la base avec de la colle chaude.
 * Avec un cutter, dégager une ouverture rectangulaire dans un troisième morceau de carton et le fixer à la colle chaude (voir photo). La surface d'observation devrait effleurer la lentille avec un léger battement.




 * La vis d’ajustement de la mise au point nécessite un trou sur le plateau d’observation, à l’opposé de la fixation à la structure. Un écrou est scellé sur le dessus avec une pointe de colle chaude. La vis est ensuite insérée et ajustée pour que le plateau d’observation soit au niveau de l'optique.
 * L’ajout d’élastiques donne une meilleure stabilité à la plateforme. Le fait de visser ou dévisser la vis d’ajustement permet de faire varier de quelques millimètres la hauteur du plateau d’observation, permettant ainsi de faire la mise au point.

La source lumineuse



 * Afin de faciliter l’éclairage des échantillons à observer, le microscope dispose également d'une source de lumière sous la forme d'une diode électroluminescence (LED). L'éclairage peut être facilement réalisé par soi-même.
 * Si vous n’avais pas de fer à souder, les composants peuvent être assemblées en tordant ensemble les fils mais il est plus sûr de les souder (aller voir chez vos voisins ou dans le fablab/makerspace le plus proche).
 * Afin de rendre pratique la manipulation et le réglage de l’éclairage, les fils sont enveloppés avec du fil de fer fin (style fil de fer gainé de plastique vert pour le jardin). L’assemblage devient ainsi plus rigide et repositionnable à souhait.
 * La pile et le potentiomètre sont fixés à la base de la plateforme avec de la colle chaude. Notre MICROSCOPE DIY est prêt à l'emploi!

Utiliser le microscope et aller à la chasse aux microorganismes



 * Le cable USB de la webcam convertie est connecté à l'ordinateur. Maintenant nous pouvont commencer les observations.
 * Les objets à étudier sont placés sur une lamelle de verre et peuvent être déplacés avec une pince à épiler. La mise au point (focus) est à ajuster avec la vis en vissant ou dévissant.
 * Comme avec un microscope professionnel, ce bricolage est capable de prendre des photos et des vidéos numériques des observations réalisées, avec un logiciel de capture pouvant utiliser une webcam. Pour des applications un peu plus poussées, voir les logiciels intéressants ici : DIY_microscopy )
 * Pour certains logiciels, il suffit d'installer des plugins de capture afin d'utiliser l'observation avec le MICROSCOPE DIY directement dans les logiciels de traitement d'image. Quelques exemples pour l'acquisition avec GIMP, et un plugin supplémentaire avec ImageJ.

Idées de construction et assemblage de plateformes


Les plateformes peuvent prendre différentes formes, quelques idées sur cet article Laser-cut microscopy stages en anglais.

Améliorations et perspectives
Détourner les LEDs d'origine de la webcam pour gagner en luminosité.

Quatre LED étaient déjà présentes d'origine sur ma webcam. Il est possible de les désouder pour les déporter où l'on souhaite. Cela peut remplacer le dispositif pile-resistance-potentiomètre vu plus haut, surtout si la webcam dispose déjà d'un système de gradation pour ajuster l'intensité lumineuse.



Voici comment j'ai procédé (ce n'est peut être pas parfait mais ça marche!)
 * Désouder une LED
 * Brancher la webcam, si les LED restantes fonctionnent, c'est qu'elles sont branchées en parralèle où qu'elles disposent d'un système d'alimentation individualisé. La première hypothèse semble plus simple pour le constructeur, je suis donc parti sur le fait qu'elles sont montées en parralèle. En théorie, deux fils seulement suffisent pour alimenter les quatres LEDS.
 * Toutes les LEDs sont désoudées en repérant l'emplacement des pôles positifs et négatifs sur la webcam, puis montées sur un petit support de carton ou de bois fin. Les pôles positifs (+) sont tous reliés entre eux, et les pôles négatifs (-) également (voir ici pour identifier les deux pôles d'une LED.
 * Pour finir, il faut souder une paire de fils pour faire la liaison entre la webcam et les LEDs, un fil pour le positif et un fil sur le négatif.



Augmenter le grossissement avec une allonge




 * Il est possible d'augmenter le grossissement avec une petit allonge, c'est à dire un tube opaque qui va augmenter la distance entre le capteur de la webcam et l'optique, plus l'allonge est grande, plus le grossissement est important... jusqu'à un certain niveau car il devient plus dur de faire la mise au point et un éclairage plus intense est requis.


 * Voici un petit exemple, à main levée sur les pixel d'un écran d'ordinateur. A gauche sans allonge, à droite avec une allonge d'environ 1,5cm.

Trouver un système d'echelle pour mesurer les observations.
 * A faire...