Microscope diaphragms as perfects pinholes
Categories: Pinhole, Tools — Tags: Diametro, Spessore
Translations:
italiano •
Best quality pinhole I could find was the diaphragm of electronic microscope.
The apertures are perfectly circular, as you can notice from the microscope pictures attached with the article. The apertures are even more precise than the ones obtained with the laser. This is because, except you’re one of the few person that switched on a rapid impulses laser, in the exact moment a laser beam digs the hole in the metallic slide, it creates local micro-explosions due to the thermal diffusion. The result is that the hole is partially fringed. In the case of electronic microscope diaphragms, the hole is perfectly clean and circular.
Holes have a perfectly known diameter. I bought 150µm, 300µm, 400µm, 600µm and 800µm. Therefore, there’s no waste of time in measuring the hole with the negative method, and the incertitude it bring within. This way, you can build multi-holes pinhole cameras, being sure that the exposition will be the same for each hole. It was a huge problem in the past, when the holes were handcrafted. The diameters I chose allow the construction of pinhole cameras with focal length between 15mm (f/100) and 45 cm (f/556), following the classical tables of optimal pinholes diameters. Higher focal lengths can be achieved using diameters larger than 0,8 mm. It is easy to make round and clean holes such as the ones of the electronic microscopes diaphragms using a simple precise perforator.
The thickness of the laminate is very thin, limiting the tunnel reflections inside the hole on a thick slide. Although this could be useful, it could be necessary to blacken the inside of the hole. A suggestion, that I didn’t tried, is using a bath of selenium toner. Passing delicately a felt-tip all around the hole, a thin one, similar to those used to write on CD’s, is another solution. This is my method and the results are more than satisfying. In any case, the holes I used are probably the less affected from reflection. Before blacken the hole, I suggest some shots of attempt, not to damage the hole. If you do not need to eliminate eventual reflections, the microscope diaphragm can be used as they are.
The hole of the microscope diaphragm is at the center of a circular 3mm thick slide in copper. The most simple way to use it is mounting it on a support slide. It is fragile and precise material therefore you must be careful. Once you mounted the material on a support slide, it becomes practical and resistant.
I had to buy lots of holes, so I sell some. The price is 10 euros per hole and 1 euro for an ordinary sending in Italy. There’s the possibility of a discount for the purchase of many holes, anyway the sending price is fixed in 1 euro.
pinholes from microscope diaphragms
The following galleries shows some pictures took from the microscope of the pinholes this article talks about, obtained using electronic microscope diaphragms.
Just take a look to the holes; they’re perfectly circular and their borders are absolutely clean or faultless.
Thanks to Adrien Arles who realized those pictures of the pinholes with the microscope.
pinholes realized with a laser
The following gallery shows picture of pinholes obtained through laser perforation.
It is possible only an indicative confrontation with the microscope diaphragms, as it should be necessary to take pictures using the same focal length and the same hole diameter of both for the system. Although those details, it is clear that the laser holes are less rounded and uniform compared to the electronic microscope diaphragms. Most of all, the laser holes has a lot of faults on the borders, and this could cause diffraction problems.
Thanks to Ruscello Claudio who realized the laser holes and the images here attached.
Conclusions
The microscope diaphragms described in this article seem to be the most precise obtainable pinhole. Compared to the renowned laser holes, diaphragms are more rounded and precise; they do not have any irregular or smeared border that could cause diffraction problems, decreasing the quality of the image. The diaphragms also have a known and constant diameter, and this simplifies the realization of multi-pinholes cameras.
Camera Obscura » Montare i diaframmi stenopeici su piastrine di supporto
said, December 18, 2007 @ 1:08 AM :
[...] diaframmi di microscopio elettronico sono degli splendidi fori stenopeici di diametro perfettamente noto e regolare, ma sono piccoli [...]
Camillo Ferrari
said, May 9, 2008 @ 7:53 AM :
Ciao Fabiano,
Come va? spero bene. E’ qualche mese che non ci sentiamo anche se ti leggo su Fotoavventure.
A suo tempo mi scrivesti di farti avere delle foto dell’atrezzatura e del risultato; eccole in allegato. Sono parecchie, fanne quello che credi.
Come già ti scrissi ho fatto il “foro intercambiabile” utilizzado diversi tappi per fotocamera con un foro montato su ognuno. L’opzione era quella di utilizzare una slitta porta flash montata su un tappo o altro inserendo il foro tra due lamine di opportuno spessore e dimensione per poi farle scivolare dentro la slitta; troppo difficoltoso.
Avendone già alcuni ho utilizzato tappi Olympus OM (tiraggio 46mm) dove sono montati fori diversi. Non ho montato il foro da 0.8 per mancanza del tappo ma ho anche un tappo fatto a suo tempo con montato un foro da 0.5 circa fatto con un foglietto di mylar. La flessibilità del sistema è che utilizzando dei tubi di prolunga ottengo diverse lunghezze focali e posso utilizzare uno zoom per inquadrare, nonostante questo riesco a fare gli orizzonti storti. Ho acquistato anche un anello adattatore per cui posso utilizzare gli “obiettivi” Olympus anche su corpi Canon che hanno il vantaggio di avere dei tempi di otturazione oltre il secondo. Come vedi dalle foto dei tappi ho costruito anche una piastra per Arca Swiss 4X5, finora ho fatto pochi esperimenti utilizzando carta sensibile e non ho ottenuto risultati decenti.
La serie in B/N è fatta agli scogli prospicenti il monumento di Quarto (quello dedicato ai Mille), ho utilizzato una HP5 su Olympus OM1. Le didascalie (ma anche il nome dei file) indicano i parametri di scatto per un più facile confronto e analisi. Purtroppo mi sono accorto solo all’ultima fotografia di aver scambiato le bustine che contengono i tappi, avevo il foro da 0.15 nella bustina dello 0.30 e viceversa. Per cui anche i tempi previsti dalle prove sono stati scambiati.
Quelle a colori sono state fatte sulle alture di Genova con una EOS3 caricata con pellicola per dia Elite 400 scaduta da un’anno ma tenuta in frigorifero (di solito uso Fuji). Sono state fatte il 27 u.s. durante la giornata mondiale del foro stenopeico (WPPD) ha cui ho poi mandato la mia foto, una banale foto famigliare. Rientrando alla sera avevo ancora 3 scatti per terminare il rullino per cui mi sono procurato un rametto di Veccia e in casa mi sono cimentato nella macro (una mia passione). Una è andata buca (ho mollato lo scatto flessibile prima di aver fatto scattare il flash tenuto in mano) le altre due invece sono riuscite decentemente anche se pensavo di averle cannate avendo calcolato la distanza del flash per una pellicola da 100ISO. Avrò sbagliato i calcoli o la Canon da il NG sbagliato?
Considerazioni:
Viste le piccole dimensioni della pellicola non ho notato vignettatura.
Mi pare che il foro da 0.30 sia migliore di quello da 0.15 e non capisco perché, forse la diffrazione è eccessiva oppure una qualche razza di effetto tunnel visto il rapporto sfavorevole tra diametro e spessore si fa sentire. Però nella macro i risultati si invertono, forse la “lunghezza focale” o la posizione del flash è più favorevole allo 0.15.
I fori da 0.40 in su non mi pare siano proponibili col formato Leica a meno di particolari pose artistiche.
Prima o poi mi cimenterò utilizzando scatole varie.
Nota:
Con le 2 macro ho notato una visibile differenza di ingrandimento per cui ho misurato l’effettivo tiraggio dei vari fori dovuto alle varie marche dei tappi. Lo 0.15 che è su un tappo originale Olympus ed è il più elaborato essendo bombato ho dovuto appiattirlo con un riempimento di resina si trova a circa 2.5mm dalla battuta del bocchettone. Lo 0.30 invece si trova a meno 0.5mm circa quindi tra i 2 ci sono 3mm di differenza ed è questo che fa la differenza di ingrandimento. Tutti gli altri sono più o meno a livello del bocchettone.
Scusami io, di solito, non sono prolisso ma per chiarezza ho dovuto dilungarmi.
Camillo
Fabiano Busdraghi
said, May 9, 2008 @ 8:13 AM :
Ciao Camillo,
grazie mille per i commenti dettagliati e le immagini. Belle le macro, secondo me è un argomento da esplorare, la resa morbida sui fiori la trovo molto attraente.
Non so darti una risposta precisa su quello che osservi, se non che la teoria nel caso dello stenopeico è solo un punto di partenza, poi bisogna comunque fare delle prove.
Io purtroppo ultimamente non ho fatto niente stenopeo, sono veramente presissimo!
ancora grazie e a presto
f
Alessandro
said, December 25, 2008 @ 4:47 AM :
Buongiorno,
ho trovato questo testo molto interessante e vorrei approfittarne per chiedere alcuni chiarimenti, dato che mi trovo in procinto di realizzare alcune sperimentazioni con la tecnica del foo stenopeico.
Innanzitutto vorrei chiedere dove si possono comprare questi diaframmi di microscopio elettronico e quanto costano indicativamente.
In secondo luogo; vorrei realizzare un apparecchio con una lunghezza focale di 60cm, quindi, da quello che mi sembra di capire partendo dalle informazioni che ho trovato finora sul web, dovrei utilizzare un foro del diametro di circa 0,9mm.
Sono giunto a questo valore tramite una formula secondo la quale il diametro ottimale dovrebbe corrispondere al prodotto della moltiplicazione della radice quadrata della focale (espressa in mm), e del valore 0,03679.
Ho preso questa formula per vera, ma non ne riesco a capire il senso. E’ effettivamente meglio avere un foro di 0,9 mm per una focale di 600 mm, piuttosto che uno più piccolo? pensavo che più il foro fosse piccolo, più, in generale la qualità migliore fosse elevata.
Cosa cambia, quindi, effettivamente fra un foro di diamtro 0,9 e uno di (per esempio) 0,3 con una focale di 600mm?
Infine: mi sembra di capire che non si trovino diaframmi di microscopio dal diametro più grande di 0,8mm e che si proponga quindi di effettuare un foro più grande con una “semplice perforatrice di precisione”.
Mi scusi, ma non conosco questo attrezzo, immagino sia abbastanza caro, e le chiedo quindi a chi io mi possa rivolgere per effettuare tale lavoro.
Grazie mille se avrà il tempo e la pazienza di rispondermi
Cordiali saluti
Alessandro
Fabiano Busdraghi
said, December 25, 2008 @ 10:15 AM :
Buongiorno Alessandro, ci possiamo dare del tu? Su internet è un po’ più comodo. Cerco di rispondere con ordine alle domande.
I diaframmi di microscopio elettronico si comprano dai fornitori di materiale per laboratorio. Ci sono due difficoltà principali per l’acquisto: vengono venduti in lotti di alcune centinaia di pezzi e in generale vengono venduti solo a laboratori. Io me ne sono procurati alcune centinaia, se sei interessato te ne posso inviare qualcuno dei miei. In questo articolo hai tutti i dettagli, e se ti interessa basta che mi mandi una mail.
Il diametro ottimale è un diametro che permette di ottenere il massimo del dettaglio sulla foto. Come giustamente dici più il foro è grande e minore sarà il dettaglio, quindi si potrebbe pensare che più il foro è piccolo più la foto conterrà dettagli fini. Questo ragionamento è valido nelle approssimazioni dell’ottica geometrica, in realtà la luce è un’onda quindi per diametri troppo fini incappi in fenomeni di diffrazione, con conseguente perdita di dettaglio. Il diametro ottimale è quindi un compromesso fra dettaglio e diffrazione. Detto ciò bisogna tenere presente che le regole non vanno seguite alla lettera, il calcolo del diametro ottimale è teorico, tiene presente una certa lunghezza d’onda della luce, etc. Per esempio: in linea teorica un diametro di 0,8mm è un filo troppo piccolo, ma se la diffrazione non gioca pesantemente potrebbe essere nettamente migliore proprio per questo fatto. Se esponi direttamente su carta RC o simili infatti è sempre meglio un foro più piccolo del calcolo teorico, perché la carta è sensibile al blu che è una radiazione a lunghezza d’onda più corta. Se invece esponi su pellicole allora forse sarebbe meglio un foro da un millimetro. Poi a volte ci sono dei fattori piuttosto misteriosi quindi vale sempre la pena provare. Ogni fotografo potrebbe trovarsi bene con diametri leggermente diversi, quindi bisogna capire quale diametro fa esattamente al caso tuo.
Inoltre nella scelta del diametro gioca anche un motivo di ordine pratico: più il foro è piccolo più i tempi di esposizione sono lunghi. Una macchina stenopeica di 60cm di focale ha già tempi di esposizione molto lunghi, sopratutto se si fotografa su carta, che possono superare facilmente qualche ora. Con un foro stenopeico troppo piccolo i tempi diventerebbero terribilmente lunghi.
Per quanto riguarda l’ultima domanda confermo che non si trovano diaframmi superiori a 0,8mm. Nel caso di una macchina dalla focale di 60cm a mio parere andrebbero comunque benissimo, anche se le differenze con un foro praticato con altri sitemi a queste focali diventa più piccola. I diaframmi di microscopio infatti hanno tre vantaggi: sono molto piccoli ed è difficile ottenere fori precisi di questo diametro, sono i più rotondi e precisi che si possa immaginare, e sono tutti dello stesso diametro. Nel caso di un foro superiore a 0.9mm le prime due condizioni non hanno più un’importanza capitale e la terza è fondamentale solo nel caso di macchine multiforo. “una perforatrice di precisione” è un semplice trapano a colonna con delle punte di diametro noto, che si trovano appunto di circa un millimetro. Se non lo hai a casa puoi cercare in giro nella tua città. Un appassionato di modellismo, un oreficie, un riparatore di oggetti antichi… sono tutte persone che potrebbero averne uno. Altrimenti, il vecchio metodo dell’ago con la lattina, ma è un po’ lungo e laborioso.
Per quanto riguarda lo spessore i diaframmi di microscopio elettronico sono delle lastrine fini fini, direi un decimo di millimetro, forse meno, cosa che minimizza tantissimo l’effetto tunnel (vedi articolo) ed è uno dei grandissimi vantaggi rispetto ai fori fatti con le perforatrici, che devono esser fatti sul materiale più sottile possibile, ma che rimane sempre troppo spesso. A proposito, quando si preparano i fori con un trapano bisogna sempre usare la piastra più sottile possibile e sempre chiusa fra altre due lastre di un materiale rigido, in modo da evitare le bave.
Credo che sia tutto, per ogni altro dubbio chiedi pure.
Alessandro
said, December 25, 2008 @ 8:46 PM :
Ciao Fabiano,
grazie mille per la tua risposta precisa e immediata!
Hai fatto bene a darmi del tu, lo preferisco anche io, ma il fatto di non vedere i volti delle persone con cui parlo via web, mi induce alla formalità. Inoltre ho letto la tua presentazione sul tuo sito è ho potuto constatare che siamo pressochè coetanei.
Tra l’altro leggo che sei a Parigi per studi e io ne rientro giusto l’altro ieri, dopo 4 mesi di stge per il mio ultimo anno di studi. Questo mi avvolge di una grande nostalgia e una leggera tristezza.
Per ritornare al foro stenopeico: se non ho mal capito saresti così gentile da vendermi uno dei tuoi diaframmi? Se fosse così accetterei molto volentieri. Non ho la possibilità di effettuare molte prove, quindi vorrei cercare di trovare al primo colpo il diametro ideale per il mio apparecchio dalla focale di 60cm. Da quello che mi dici opterei quindi per un diametro di 0,8mm. Sono alla ricerca della massima qualità d’immagine. Approvi la mia scelta? (confido molto nella tua opinione dopo aver letto il tuo curriculum! Io non ho alcuna preparazione in ambito chimico e fisico).
Ti lascio il mio indirizzo mail, così mi puoi far sapere con precisione come possiamo organizzarci.
Davvero grazie mille. A presto!
Alessandro