Что такое пинхол-камера и каковы принципы её работы?

 

Пинхол (pinhole – булавочное отверстие) – камера с маленьким отверстием вместо объектива или объективом, имитирующим такой эффект.

Ещё в X веке арабский математик и учёный Альхазен обнаружил, что свет, проходя через крошечное отверстие в стене тёмной комнаты, проецируется на противоположную поверхность. До появления светочувствительных носителей этим оптическим эффектом пользовались художники. Такой способ помогал быстро и легко воспроизводить картины с фотографической точностью.

История возникновения 

Простейшие устройства для передачи изображения на противоположную поверхность — это камеры-обскуры (лат. camera obscūra — “тёмная комната”). Они помогали не только художникам, но и астрономам. Первое использование этого оптического эффекта задокументировано в 1544 году во время наблюдения за солнечным затмением.

Со временем использование качественной оптики популяризировалось и камера-обскура стала более компактной. Но она не обеспечивала высокой резкости изображения. До определённого предела резкость можно повысить путём уменьшения диаметра отверстия, но при слишком сильном уменьшении сказываются эффекты дифракции – изображение становится ещё более расплывчатым.

Принцип работы художников с камерой-обскурой

Само устройство выглядело так.

С открытием фоточувствительных элементов мир получил фотографию и фотокамеры стали распространяться в XIX веке. В XX веке их вытеснили более продвинутые фотоаппараты, которые использовали линзы, а с распространением фотопленок в 1960-х снова вспомнили про технику пинхол.

Используют они тот же принцип камеры-обскуры, и их основными плюсами являются простота самостоятельного изготовления, миниатюрность и специфический эффект на изображении.

Примеры деревянных пинхол-камер

 

Принцип работы

Принцип действия любой пинхол-камеры таков: свет проходит через очень маленькое (около 1 мм) отверстие, попадает на плёнку, светочувствительную бумагу или другую поверхность, покрытую фоточувствительным элементом. Из-за принципов камеры обскура изображение переворачивается (к слову, также работает наше зрение). Но в отличие от человеческих глаз или современных фотокамер, свет не фокусируется на пленке. Из-за этого изображение получается размытым. Баланс между размытостью и недостаточной четкостью изображения зависит от диаметра отверстия. Если отверстие большое, изображение превратится в разноцветное пятно, а слишком маленькое отверстие не даст достаточно цвета для четкой картинки и она будет плохо различима.

Кроме того, четкость снимка зависит от краев отверстия – в идеале оно должно быть круглыми, поэтому при производстве современных пинхол-камер и пинхол-объективов используют лазер.

 

Скрытое видеонаблюдение

Еще пинхол-камерами называют спецсредства для скрытой видеосъемки. Они внесены в Список видов специальных технических средств, предназначенных для негласного получения информации, ввоз и вывоз которых подлежат лицензированию. Список касается и “специальных технических средств для негласного визуального наблюдения и документирования”.  Одним из подпунктов являются камеры, “имеющие вынесенный зрачок входа (PIN-HOLE)”.

Покупка, продажа и установка у себя скрытого видеонаблюдения могут повлечь за собой уголовное наказание, несмотря на все заверения продавца в их легальности – окончательную легальность любых подобных средств определяет СБУ работать же и распространять такие средства могут только спец. службы и предприятия, прошедшие соответствующее лицензирование.

 

Примеры пинхол-камер и пинхол-фото

Миниатюрная серийная пинхол-камера

Кустарные пинхол-камеры. Как правило, работают сразу с фоточувствительной бумагой, которую нужно менять после каждого снимка

Nikon с прикрепленной вместо объектива продырявленной банкой – пинхол-эффект все же появится =)

Профессиональная камера для пинхол-съемки

Съёмки Тауэра и Эйфелевой башни в технике пинхол. Фотограф: Steven Dempsey

Пинхол-съёмки спичечным коробком

Пинхол-съёмки немецкого фотографа Michael Wesely.

В зависимости от субъекта фотографии, съёмки у этого фотографа длятся до трёх лет – поэтому на одном снимке успевает поместиться целая история.

 

Пинхол – что это такое?

Конструкция, которая позволяет при помощи самодельной камеры получать изображение без использования линз. Название образовано от двух английских слов: «pin» (острие) и «hole» (отверстие)
Из чего чаще всего делают пинхол-камеры:

• из спичечных коробков;

• из картонных коробок;

• из алюминиевых банок. 

Принцип работы пинхол-камеры

В X веке арабским математик и ученый Альхазен обнаружил, что свет, проходя через крошечное отверстие в стене темной комнаты, проецируется на противоположную поверхность. Благодаря этому открытию стали создаваться камеры-обскуры («тёмная комната» на латыни). Перевернутое изображение появлялось на противоположной от отверстия стене специального ящика. Этим эффектом пользовались ученые и астрономы, например, для наблюдения за затмениями.

С открытием светочувствительных элементов изображение в подобных устройствах стало сохраняться на фотобумаге «само».

В 1865 году Шотландский физик Дэвид Брюстер году ввел термин «пинхол», сделав фотографию на десятиминутной выдержке через отверстие диаметром менее сотой части дюйма.

Как выглядят пинхол фотографии

В отличии от фотоаппаратов с линзами, свет не фокусируется на пленке и изображение получается несколько размытым. Степень размытости регулируется размером отверстия, оно не должно быть как слишком большим, так и слишком маленьким. Сейчас оптимальным размером считается 0,5-1 мм в диаметре, для качественных снимков края отверстия должны быть четкими.  

Снимки на такие камеры непредсказуемы, но это как раз и считается одной из привлекательных особенностей пинхол-фотографий.

Как сделать камеру пинхол своими руками

Мы сделаем пинхол-камеру из спичечного коробка.

1. На верхней части коробка проделываем отверстие диаметром 5-10 мм и заклеиваем его фольгой или черной изолентой.

2. Делаем в фольге тонкое отверстие иглой. 

3. Делаем из картона заслон, который будет закрывать отверстие до момента съемки.

4. В полной темноте помещаем внутрь коробка пленку. Можно изучить механизмы перемотки пленки или использовать ее по одному кадру.

5. Чтобы сделать снимок, установите камеру на устойчивую поверхность и отодвиньте затвор. Оптимальную выдержку можно высчитать на практике или узнать с помощью специальных мобильных приложений, посвященных пинхол-камерам.

еще одна реальность – Anastasia Medvedeva

Текст – Артур Суилин
Фотографии – Анастасия Медведева

Передо мной лежит изящная коробочка из полированного красного дерева. Два золотистых диска, миниатюрная заслонка спереди, окошко с красным стеклом сзади. Внутри – практически ничего нет кроме стенок, выкрашенных черной краской. Что это – игрушка, сувенир? Нет, у этой коробочки есть практическое применение. В нее заряжается роликовая фотопленка и… в руках фотографа оказывается уникальный инструмент. Это – пинхол-камера. Прародитель всех современных фотоаппаратов. Незаслуженно забытый способ фиксации изображения, обладающий неповторимыми возможностями. Еще один способ выстроить взаимоотношения с реальностью, приближающий фотографа к реальности настолько близко, насколько это вообще возможно.

История

Основные принципы формирования изображения пинхолом впервые описаны в работах китайского философа Мо Цу в V в. до н.э. В восточном полушарии формирование изображения при прохождении света через маленькое отверстие описано Аристотелем в IV в.

до н.э., однако Аристотель не смог найти объяснение этому феномену. Леонардо Да Винчи (1452-1519) описал пинхол в своих работах Codex Atlanticus и Manuscript D, однако эти описания оставались недоступны до 1797 года, когда они были расшифрованы. Первое опубликованное изображение пинхол-камеры встречается в работе астронома Гемма Фрисиуса De Radio Astronomica et Geometrica (1545). Он использовал пинхол для изучения солнечного затмения в 1544 году. Термин “Камера-обскура” впервые был использован Иоанном Кеплером (1571-1630). В то время этот термин обозначал затемненную комнату или тент, в одной стене которой было отверстие с линзой, т.е. конструкция отличалась от камеры-пинхола Фрисиуса. Линза делала изображение ярче и резче. Камера-обскура использовалась художниками для рисования пейзажей. Первая пинхол-фотография была получена шотландским ученым Дэвидом Брюстером в 1850-е годы. Он же изобрел термин “pinhole”, или “pin-hole”. Позже был предложен термин “stenopanic photography”, и в некоторых странах мира пинхол называют “стеноп”. Также используется термин “камера-обскура”, хотя изначально он относился к линзовым камерам.

В 1880-е годы под влиянием импрессионистов в фотографии появляется направление пикториализма, ставящее главной задачей передачу атмосферы, настроения, а не объективное фиксирование реальности. Пикториалисты много экспериментируют с пинхолами, в 1890 году фотография “The Onion Field“, сделанная пинхолом, занимает первое место на выставке Фотографического Общества Лондона. Пинхол-фотография становится популярной, создается коммерческое производство многоразовых и одноразовых пинхол-камер. Однако в двадцатом веке появляются дешевые массовые линзовые камеры, которые вытесняют пинхол. В 30-х годах двадцатого века пинхол уже практически забыт и только изредка используется для обучения.

Как работает пинхол

Принцип работы пинхола парадоксально прост и основан на законе прямолинейного распространения света. Лучи света, отраженные от объекта съемки, проходят через крохотное отверстие в стенке камеры и создают перевернутое изображение на чувствительном к свету носителе. В качестве носителя может выступать обыкновенная фотопленка, фотобумага, и даже цифровая матрица. Чем меньше размер отверстия, тем резче будет полученное изображение (размер отверстия фактически соответствует размеру пятна нерезкости на носителе). Однако при слишком маленьких отверстиях свет, согласно законам дифракции, будет огибать отверстие и резкость снова понизится. Оптимальный размер отверстия, в зависимости от размеров носителя – от миллиметра до нескольких десятков микрон. Исторически отверстие проделывалось тонкой иглой в металлической фольге (отсюда и название камеры: “pin” – острие, “hole” – отверстие). В современных пинхолах отверстие обычно прожигается лазером, что позволяет точно контролировать диаметр и получать абсолютно ровные края.

Свет, распространяясь прямолинейно во всех направлениях от отверстия, дает изображение, одинаково сфокусированное в любой точке пространства. Поэтому для пинхола формально не существует фокусного расстояния – фотографический носитель можно поместить на любом расстоянии за отверстием. Более того, носитель не обязан быть плоским – он может быть цилиндрическим, сферическим, и т.п. Вогнутый в сторону от отверстия носитель даже обладает преимуществом – уменьшается падение освещенности по краям кадра, так как свет в этом случае проходит одинаковое расстояние и до центра и до края кадра. Чтобы привязать параметры изображения пинхола к параметрам обычных линзовых камер, за фокусное расстояние обычно принимается расстояние от отверстия до носителя. Т.е пинхол с расстоянием до носителя 50 мм и размером носителя 6×6 см будет формировать изображение с примерно такими же перспективой и углом обзора, как широкоугольный 50мм объектив на среднеформатной камере. Простым удалением или приближением носителя изображения к отверстию можно получить сверхширокоугольную камеру, можно – “штатник”, а можно и “телеобъектив”.

Техническая простота пинхола дает простор для экспериментов по самостоятельному конструированию камер из самых неожиданных материалов. Известны пинхол-камеры, созданные из банок от пепси-колы, кассет от 35-миллиметровой пленки, обувных коробок, бочек, холодильников, фургонов. Поскольку никаких технических ограничений на размер камеры не существует, пинхол может занимать целую комнату. В одной стене комнаты создается отверстие, на противоположную стену проецируется изображение. Такие гигантские камеры неоднократно создавались в ходе художественных выставок, будучи одновременно и средством фиксации изображения, и арт-инсталляцией и наглядным пособием. Зрители могли находиться как снаружи такой камеры, так и заходить внутрь нее. Для проявки изображений размером 2×32 метра, созданного одной из таких невероятных камер на рулоне фотобумаги (Simon Read, Roundhouse, London, конец семидесятых), была создана специальная бригада рабочих, вооруженная ведрами с проявителем и губками!

Особенности изображения пинхола

Изображение, формируемое пинхолом, обладает уникальными особенностями, отличающими его от линзовых камер. Первая, из них, наиболее бросающаяся в глаза – отсутствие понятия “глубина резкости”. Как уже упоминалось выше, пинхол дает сфокусированное изображение на любом расстоянии от отверстия.

Но это правило распространяется не только на изображение за отверстием, но и на изображение перед ним. Объекты, расположенные в нескольких сантиметрах от пинхола и объекты на линии горизонта будут переданы одинаково резко! Эта особенность открывает перед фотографом совершенно неожиданные творческие возможности, недоступные для линзовых камер. Понятия “далеко” и “близко” исчезают, сливаясь в одну цельную картину. Больше нет разделения по планам, муравей под ногами и дерево на вершине горы живут в кадре на равных правах. Такое изображение с бесконечной глубиной резкости соответствует тому, как мы смотрим на мир глазами, постоянно перефокусироваясь на объекте внимания.

Другая особенность пинхола – отсутствие каких бы то ни было искажений. Хроматические и сферические аберрации, астигматизм, все эти болезни линзовых камер, с которыми уже второе столетие борются конструкторы, пинхолу просто не присущи. Да, как это ни парадоксально, для получения совершенного изображения не нужны ни десятки оптических элементов, ни стекла с аномальным рассеянием, ни асферические линзы.

Надо всего лишь… упростить конструкцию до абсолютного минимума. Особенно ярко эта особенность проявляется при съемке сверширокоугольным пинхолом. Можно получить неискаженное изображение с охватом, который достижим только для “фишай” объективов.

Последняя, но визуально самая важная особенность – рисунок изображения. Говорить о рисунке изображения пинхола не совсем правильно, поскольку пинхол передает реальность как она есть, не привнося ничего от себя. Любые, даже самые совершенные объективы, искажают реальность, преломляя ее через многочисленные линзы. Объектив активно “рисует” изображение, делая его таким, каким хотел конструктор, привнося в результат собственное “Я”. Пинхол просто отсекает лишние рассеянные лучи, никак не вмешиваясь в формирование изображения. Пинхол дает настоящую, истинную картину мира, какой ее наверное видит только сам Творец…

Изображение, формируемое пинхолом, не похоже на рисунок ни одного из современных объективов. Если попытаться отыскать аналогии, то ближе всего к пинхолу окажется рисунок монокля, еще одного образца оптической простоты. Рисунок пинхола такой же мягкий, но более строгий, без того буйства светов, которым славится монокль. У пинхола получается как бы немного отстраненное изображение, лишенное излишней конкретики и бьющей по глазам резкости современной оптики. Примерно таким же мы видим изображения в наших воспоминаниях, поэтому рисунок пинхола у многих подсознательно ассоциируется c понятием “вечность”.

Пинхол и время

Техника съемки пинхолом сильно отличается от техники съемки современными камерами. Всей своей сущностью он противостоит методике “увидел, нащелкал, и пошел дальше”, так распространившейся после появления цифровых камер. С пинхолом такое обращение невозможно. Дело в том, что через крохотное отверстие не может пройти много света. У пинхола очень маленькое эквивалентное значение диафрагмы. На практике это означает, что с выдержками короче секунды придется попрощаться раз и навсегда. Отсюда – непременное использование штатива, съемка с рук даже не обсуждается. В пасмурные дни или вечером выдержка может доходить до получаса и больше. Съемки в вечернее время требуют особого внимания, поскольку за время экспозиции освещенность может упасть в несколько раз. Можно попасть в ситуацию, когда затвор надо открыть днем, а закрыть уже ночью, это надо учитывать при расчете экспозиции. Движущиеся люди и машины при таких выдержках совершенно не мешают, их просто не будет видно. При съемке в условиях искусственного освещения можно открывать затвор, оставлять свет включенным и идти спать. К рассвету кадр будет проэкспонирован.

Взаимоотношения пинхола и времени вообще очень интересны. Человек визуально воспринимает мир короткими отрезками, в течение которых удерживается взгляд на одном объекте. Пинхол никуда не переводит взгляд и честно фиксирует все, что происходило в кадре за время экспозиции. Более того, события накапливаются в кадре и суммируются друг с другом. На пинхол-фотографиях можно увидеть как плывут облака, как поворачиваются вслед за солнцем растения, как движутся звезды на небе. Перед фотографом открывается новое неисследованное измерение, совершенно не замечаемое в обычной жизни – измерение времени. Время становится осязаемым, оно начинает жить в каждой фотографии. Это не те доли секунд, которые обычно эксплуатируются при спортивных съемках или съемках с проводкой. Работая с пинхолом, фотограф имеет дело с настоящим временем, с минутами и часами, переходящими в вечность.

Одновременно с регистрацией течения времени, пинхол “не замечает” быстро движущиеся объекты: идущие люди или накатывающиеся на берег волны для него практически не существуют. Все мимолетное, наносное, непостоянное – игнорируется. Остается только то, что имеет отношение к вечности.

Фотография как хлопок одной ладонью

Фотографы настолько привыкли наблюдать кадр в видоискатель перед съемкой, что это кажется естественным процессом, неотъемлемой частью фотографии. Сначала увидеть кадр глазами, потом поймать его в видоискателе, достроить, довести до совершенства и нажать на спуск. Фактически фотограф в момент съемки взаимодействует не с реальным объектом, а с картинкой в видоискателе. Возможны ли другие варианты? На первый взгляд ответ отрицателен, но после небольшой практики съемки пинхолом начинаешь понимать, что возможны. У пинхола не существует видоискателя. Свет, который попадает внутрь пинхол-камеры через отверстие, слишком слаб для того, чтобы проецировать его на матовое стекло. Можно использовать внешний видоискатель, но давайте на секунду остановимся и подумаем: а нужно ли? Всегда ли фотограф должен превизуализировать изображение перед съемкой? Не нарушается ли при этом естественность и простота взаимодействия с объектом съемки? Не появляются ли в кадре излишние логические построения, искусственно созданные фотографом во время визуализации и изначально объекту съемки не присущие? Не отбраковываются ли варианты построения кадра, случайно не прошедшие через “логический фильтр” фотографа, но изначально, интуитивно более верные? Не отбрасываются ли таким образом неожиданные открытия? Фотограф, отказавшийся от превизуализации, вынужден балансировать на тонкой грани между логикой и хаосом, алгеброй и гармонией, фотографией и нефотографией. Первые снимки, сделанные пинхолом, никуда не годятся, на них совсем не то, что ожидалось увидеть. На следующих хаос уменьшается, лучше, еще лучше, и в какой-то момент приходит понимание, что глядя в видоискатель, такие снимки сделать невозможно. Фотограф начинает ЧУВСТВОВАТЬ кадр, а не выстраивать его по логическим шаблонам. Логическая машина уходит на задний план, начинает активно работать интуиция. Это и есть то самое заветное состояние фотографического просветления, фотография без оглядки на видоискатель, дзэнский “хлопок одной ладонью”. Конечно, ошибки случаются, и в кадры время от времени врывается хаос. Но это не такая большая цена, ее вполне можно заплатить. Один хороший кадр важнее, чем несколько испорченных.

Пинхол как инструмент познания мира

В ускоряющемся современном мире у фотографа остается все меньше возможностей для диалога с объектом съемки. Цифровые камеры дарят оперативность и технические преимущества, одновременно отодвигая объект все дальше от фотографа. Фотограф часто смотрит уже не на оптическое изображение объекта, а на обработанную и пикселизированную его копию. Процесс съемки сводится к выбору той или иной встроенной возможности камеры и ее механистической активации, взаимодействие с объектом вне рамок интерфейса камеры практически исключено. Таинство, волшебство фотографии исчезают, исчезают и связанные с ними удивительные открытия и творческие прозрения. Работа с пинхолом позволяет вернуться к истокам фотографии, временам прямых и честных взаимоотношений фотографа с реальностью. Пинхол, с его правдивой и неспешной фиксацией изображения, убирает барьеры между фотографом и объектом съемки и заставляет поддерживать тесный, даже немного мистический контакт с действительностью. С пинхолом фотограф остается практически один на один с Творцом, между ним и окружающим миром нет ничего лишнего, ни линз, ни видоискателей, ни сложной механики, ни интеллектуальной электроники. В руках фотографа только заслонка затвора и рукоятка перемотки пленки. Так мало и одновременно так много…

Пинхол и современность

После длительного забвения, фотохудожники вновь начали экспериментировать с пинхолом в конце шестидесятых годов. В семидесятых появились первые публикации работ, сделанных пинхолом, в фотоизданиях, и интерес к пинхолу начал возрождаться. В 1975 году журнал “Популярная фотография” опубликовал статью “Пинхол для людей“, основанную на результатах арт-проекта с пятнадцатью тысячами пинхол-камер в Музее Искусств Филадельфии. В течение месяца каждому посетителю музея выдавался на входе заряженный одноразовый пинхол, чтобы посетитель мог сделать один снимок любого заинтересовавшего объекта в музее. Снимки проявлялись в публичной лаборатории музея и показывались в отдельной экспозиции по мере их накопления. В 1982 году была организована первая американская выставка пинхол-фотографии, а в 1988 – первая международная выставка “Through a Pinhole Darkly“, в музее искусств в Лонг-Айленде. На этой выставке экспонировались работы двадцати пяти фотографов. В том же году прошли вторая и третья международные выставки в Севилье, и Нью-Мехико.

В 1975 году начал выходить и выходит по сей день журнал “Pinhole Journal“. С момента первого выпуска журнал опубликовал работы более 200 фотографов, в его архивах находятся более 3000 изображений. С развитием интернета ресурсы, освещающие пинхол-фотографию, появились в онлайне. В 1995 году был открыт сайт Pinhole Resource, а в 1997 году заработал сайт Pinhole Visions, являющийся на сегодняшний день крупнейшим тематическим ресурсом, с разделами новостей, событий в мире пинхол-фотографии, галереей, форумами и списками почтовых рассылок. 29 апреля 2001 года был впервые проведен Всемирный День Пинхол-Фотографии (Worldwide Pinhole Photography Day – WPPD). Фотографы присылали работы, сделанные в этот день, на сайт организаторов, где эти работы публиковались в онлайне. С тех пор День Пинхол-Фотографии проводится каждый год в последнее воскресенье апреля. В 2005 году было прислано 1815 работ из 52 стран мира.

В восьмидесятых годах выпускалось около шести коммерческих моделей пинхол-камер. В настоящее время выпускается более 48 моделей восемнадцатью производителями из Америки, Азии, Европы и Австралии. Наиболее известные на сегодняшний день производители: Zero Image, Bender Photographic, Lensless Camera. Все производители торгуют по почте, заказать понравившуюся камеру через Internet сейчас очень легко. Отличаются камеры от разных производителей в основном внешним видом, ведь главное в пинхоле – его простота.

 

Пинхол фотография

Пинхол – это простейший вид фотографического устройства, принцип действия которого основан на законе прямолинейного распространения света. К пинхолам относят камеры, которые не имеют объектива, вместо него используется маленькое отверстие диаметра менее миллиметра. Свет, распространяясь прямолинейно во всех направлениях от этого отверстия, создает изображение, одинаково сфокусированное в любой точке пространства. Получаемые с помощью пинхола оптические изображения отличаются огромной глубиной резкости.

Сегодня съемка таким простейшим безлинзовым фотоаппаратом становится все более популярной благодаря технической простоте и необычайно широким творческим возможностям, привлекающим внимание как начинающих, так и профессиональных фотографов.

Пинхол-камера является прародительницей всех современных фотоаппаратов. Упоминание о сформированном пинхолом изображении можно найти еще в работах философов Мо Цу в V веке до н. э. и Аристотеля в IV в. до н. э. Впервые изображение, полученное с помощью пинхола, было опубликовано астрономом Геммой Фрисиусом в 1545 году. Наконец, первая пинхол-фотография была получена в 50-е годы XIX столетия шотландским ученым Дэвидом Брюстером. Именно ему и принадлежит авторство этого термина – пинхол («pinhole» или «pin-hole»). Во второй половине XIX века многие фотографы обратились к экспериментам с пинхолами для того, чтобы передать в изображении определенную атмосферу или настроение. Массовое производство линзовых камер в XX веке привело к постепенному забвению пинхолов. Однако, в конце 60-х годов вновь начались эксперименты с пинхолами и интерес к этому виду фотографической съемки возвращается.

Как же работает пинхол-камера и в чем ее особенности? Лучи света, отраженные от объекта съемки, проходят через маленькое отверстие в стенке камеры и создают перевернутое изображение на фотопленке или фотобумаге. Таким образом, каждая точка исходного объекта формирует точку изображения на плоскости за отверстием. При этом, чем меньше размер отверстия в камере, тем резче будет полученное изображение. В тоже время при слишком маленьком размере отверстия свет будет его огибать, в результате чего резкость получаемого изображения понизится. Поэтому оптимальным считается размер отверстия от миллиметра до нескольких десятков микрон. Обычно оно проделывается в камере тонкой иглой в металлической фольге. Современные производители пинхол-камер используют для этой цели лазер, который позволяет контролировать точные размеры отверстия и получать абсолютно ровные края. Фотографический носитель можно поместить на любом расстоянии за отверстием.

Техническая простота конструкции пинхола обеспечивает широкий простор для экспериментов по созданию таких камер. Пинхол-камеры изготавливались из банок от кока-колы, обувных коробок, холодильников и других самых неожиданных предметов. Подобные камеры способны занимать целую площадь комнаты, благодаря чему зрители могут находиться как снаружи камеры, так и заходить внутрь нее. Но, пожалуй, самый популярный вариант конструкции пинхол-камеры – это изготовление камеры из обыкновенного спичечного коробка.

Пинхол из спичечного коробка

Все что для этого нужно в домашних условиях – лишь спичечный коробок, кусочек картона и фольги, моток изоленты, фотопленка, тонкая иголка и нож. В середине наружной части спичечного коробка вырезается отверстие, которое заклеивается алюминиевой фольгой. В ней с помощью иголки проделывается маленькое отверстие. Во внутренней части спичечного коробка прорезается рамка для кадра. Затвор пинхол-камеры делают из картона. Пленка проводиться изнутри коробка, а вся конструкция плотно заклеивается изолентой, чтобы в нее не проникал солнечный свет. Снимки с помощью такой пинхол-камеры получаются путем отодвигания картонки от отверстия в фольге на 3–10 секунд. Весь процесс изготовления камеры занимает всего полчаса.

Однозарядная пинхол-камера из банки от леденцов

Изображение, получаемое посредством пинхол-камеры, обладает своими уникальными особенностями. В первую очередь, это оптическое изображение не имеет такого распространенного в современной фотографии понятия, как глубина резкости. То есть объекты, расположенные близко и далеко от камеры, будут переданы одинаково резко. Все объекты, таким образом, сливаются в одну цельную картину, в которой нет разделения по планам. Пинхол в отличие от современных объективов передает реальность, никак не искажая ее.

Снимки, полученные с помощью пинхол-камеры, позволяют получить истинную картину миру, передать определенное настроение того или иного объекта. Особенностью такого изображения является еще и то, что оно не имеет каких-либо искажений. Хроматические и сферические аберрации, с которыми так борются производители линзовых камер, здесь просто не существуют. Оказывается, что для получения совершенного изображения совсем не требуются какие-либо оптические элементы или дорогостоящие линзы. Достаточно просто в домашних условиях самостоятельно сконструировать собственную пинхол-камеру.

Съемка с помощью пинхола заметно отличается от традиционной съемки посредством современных пленочных или цифровых фотоаппаратов. Прежде всего, для такой съемки обязательно используется штатив. Съемка при помощи пинхол-камеры также требует внимательного отношения к выдержке и точного расчета экспозиции. В частности, при съемке в пасмурный день или вечернее время выдержка может доходить до получаса и больше. Бывают ситуации, когда между открытием и закрытием затвора пинхол-камеры для создания качественного изображения, должно пройти несколько часов. При съемках в домашних условиях можно даже открыть затвор такой камеры при искусственном освещении и спокойно пойти поспать. Пинхол же четко зафиксирует то, что происходило в кадре за время экспозиции. Благодаря этому время словно становится осязаемым и начинает «жить» в каждой фотографии.

Современные цифровые камеры даруют нам возможность в оперативном режиме получить детализированную копию изображения благодаря своим уникальным техническим преимуществам. Однако, вместе с этим исчезает и определенное таинство или волшебство фотографии, которое было присуще процессу съемки в XIX и начале XX столетия. Работа с пинхол-камерой позволяет вернуться к истокам фотографии, к неспешному созданию правдивых и интересных снимков. В настоящее время пинхол-фотография становится все более популярной благодаря возможности поддерживать прямые взаимоотношения между фотографом и окружающим его миром.  Пинхол – это волшебный контакт с действительностью и широкое поле для творческих экспериментов.

Источник: Фотокомок.ру – фоторедактор онлайн (При копировании или цитировании активная ссылка обязательна.)

Тимбилдинг Пинхол-фотография в СПб

Пинхол-фотография

Пинхол, или камера-обскура — фотографический аппарат без объектива, роль которого выполняет малое отверстие. Пинхол-фотоаппараты делаются вручную самими фотографами. Камера-обскура состоит из светонепроницаемого ящика с небольшим отверстием на одной стороне и с листом черно-белой фотобумаги на другой. Самое простое решение для пинхол-камеры – обычная жестяная коробка небольшого размера, в любой части которой проделывается отверстие – объектив. В качестве затвора может использоваться кусок картона на липкой ленте.

Для получения художественной фотографии можно сделать несколько объективов, а также расположить фотобумагу внутри камеры любым причудливым образом.

При съемке требуется продолжительная выдержка – в среднем от 5 до 15 минут. Поэтому пинхол лучше всего подходит для получения ландшафтных снимков с мягким изображением. Идеальной территорией для фото-тимбилдинга является исторический центр Санкт-Петербурга – причем в любую погоду (в светлое время суток).

Конечно, съемка на пинхол-камеру не обходится без ноу-хау, которыми мы с вами обязательно поделимся. Большинство секретов относится к производству камеры – мы знаем, как сделать это легко, быстро, и практически с гарантией качественного результата.

Предварительная программа:

• 12:00 Раздача материалов, объяснение основ пинхол-фотографии и основных приемов изготовления камеры-обскуры. Каждый выбирает себе жестяную коробку (банку), выбирает расположение на ней «объектива» и фотобумаги. Изготовление и проверка фотоаппаратов.
• 12:30 Заряжаем фотобумагу в темной комнате. В зависимости от возможностей помещения, или выключаем основное освещение во всем помещении, или проводим процедуру по очереди в специально подготовленном помещении.
• 12:40 Фотографирование, выдержки в зависимости от погоды (или яркости освещения в помещении) от 5 до 30 минут.
• 13:00-14:00 Самый волнительный момент, вызывающий много эмоций: проявка фотографий, по мере готовности фотографов. После проявки проводится экспресс-сушка: 10 минут – и фотография готова.
• 14:00-15:00 Фотовыставка, голосование за лучшую работу, награждения по различным номинациям.

В процессе изготовления пинхол-камер и самих съемок участники тимбилдинга общаются, советуются, помогают друг другу. Тем не менее, возможно объединить участников в команды, чтобы все наиболее ответственные операции (зарядка фотобумаги и проявка) — команда выполняла сообща, находясь в темной комнате 🙂

Пинхол. Снимаем на консервную банку. Фотохитрости.

Специально для Радоживы и для всех читателей статья о том, как фотографировать на консервную банку. Да, именно на консервную банку можно фотографировать, и это еще раз доказывает, что важно как фотографировать, а не какими средствами.

Создание объектива из консервной банки

И так начнем. Нам понадобится, конечно же,  консервная банка, содержимое можно скушать самому, либо угостить кошку, собачку и еще несколько простых вещей. В чем суть? Суть в том, что можно попытаться сделать пинхол (pin – острие, hole – дырка).

Вид пинхола на камере. Объектив “консервная банка”

Как делать:

1. Нужно взять твердый материал, желательно что-то железное и чем толще будет металл, тем лучше.
2. Сделать там маленькое отверстие. В идеале, отверстие должно быть сделано в прочном черненном материале лазером с диаметром меньше 0,15мм. Чем меньше диаметр отверстия – тем, в большинстве случаев, будет резче изображение.
3. Нацепить полученный кусочек материала с отверстием вместо объектива на камеру.

Фото на пинхол. Фото на консервную банку. игрушка мышка

Как сделал я:

Отрезал донышко консервной банки, прочертил две линии. Пересечение линий дало точный центр. В центре маленьким шурупом пробил маленькое отверстие. Иголкой выровнял края отверстия. Зачернил отверстие маркером. Посадил крышку на хвостовик КП-А\Н с помощью клея, чтобы он сел на камеру. Чуть изогнул края банки. Нацепил на камеру. Во время съемок выдержка была везде 30 секуд. Вспышка работала в режиме стробоскопа 30 импульсов по 1\16 мощности.

Недостатки установки:

1. В силу малого диафрагмового числа на матрице будет видны почти все пылинки и любая грязь.
2. Установка требует как физических так и интеллектуальных усилий, чтобы ее собрать, а потом пользоваться.
3. Низкий контраст и детализация картинки.
4. Невозможность фокусироваться. Причем, это означает, что до спуска затвора не видно в видоискатель компоновки кадра.
5. Длительность процесса. Без вспышки такая установка требует нескольких минут выдержки.
6. Для съемки нужна сама камера (body). Можно сделать и пленочный вариант без камеры, но это чуть сложней.

Вот, что получилось в миниатюрах:

Миниатюры фотографий на консервную банку

Достоинства установки:

1. Дешевизна. Объектив класса pinhole я сделал дешевле, чем за 1.у.е, консервы нынче дешевые.
2. Никакого искажения перспективы. Так как в установке нет линз, нет и искажений.
3. Огромная ГРИП (глубина резкоизображаемого пространства). Чем больше значения диафрагменного числа, тем большая глубина резкости. В данном случае можно добиться огромной ГРИП, так как в пересчете на значения получим где-то F40-F90.
4. Патриоты любой страны могут пользоваться объективом произведенным именно на их родине. Вряд ли сейчас можно найти объективы, которые делают в Украине, но вот консервные банки очень популярны. Потому, можно гордо дописать Made in Ukraine или в любой другой стране и иметь уникальный объектив. Но, а если шутки отбросить в сторону, то доступность такой установки.

фото на консервную банку

Особенности, на которые стоит обратить внимание:

Пинхол можно посадить на кольца для макросъемки, тем самым сделав угол обзора уже и добиться более длинного фокусного расстояния, либо наоборот, утопить в байонет поближе к зеркалу, сделал угол шире. Самый простой способ сделать пинхол – это просверлить крышку байонета для камеры.  Я посадил кусок металла от консервной банки на хвостовик КП-А\Н, который валялся у меня без дела. Чем меньше дырочка – тем будет резче изображение, правда, тоже, до определенного предела. На глаз у меня получилась дырка диаметром в 0.5мм, но и это слишком много. В конце работы, я чуть расширил отверстие и получил вообще смазанные кадры.

Так что после прочтения данной статьи, можете быть твердо уверенными, что снимать можно даже на консервную банку, правда добиться хорошего результата будет сложновато.

Вывод:

Пинхол (камера-обскура) – интересный и очень дешевый вариант самого простого объектива с которым можно проводить фото эксперименты. Его не обязательно делать из консервной банки. Такого рода эксперименты дают понимание о работе камеры в целом и служат хорошим уроком начинающим фотографом. Да и сказать кому-то, что можно снять на консервную банку… не поверят ведь.

Буду признателен за +1, твит или лайк. Спасибо за внимание. Аркадий Шаповал.

Лазерная сканирующая микроскопия — azimp-micro.ru

Ведение

Цель любого микроскопа – создавать высококонтрастные изображения с высоким разрешением. Подобно тому, как телескоп позволяет человеку различать мельчайшие детали Вселенной, микроскоп позволяет наблюдать биологические процессы в нанометровом масштабе. Современные лазерные сканирующие микроскопы способны генерировать многомерные данные (X, Y, Z, τ, λ), что приводит к множеству возможностей визуализации высокого разрешения, которые способствуют пониманию основных биологических процессов. На рисунке 1 представлена классическая схема широкопольного микроскопа.

Рис. 1 Схема широкопольного микроскопа для эпифлуоресцентной микроскопии

Реализация данной схемы позволяет получить высококачественные изображения только при использовании тонких образцов (толщиной порядка одного-двух слоев клеток). Однако, во многих приложениях требуются объемные наборы данных или выбор данных из конкретной фокальной плоскости, т.е. необходима визуализация толстых образцов. Обычные широкоугольные микроскопы не способны удовлетворить эти потребности.

Усовершенствование лазерной сканирующей микроскопии (LSM) до конфокальной или многофотонной системы, позволяет визуализировать тонкие плоскости из толстого объемного образца (метод оптического сечения). На рисунке 2 представлен принцип построения изображения образца в конфокальной и многофотонной системах.

Рис. 2а Получение изображений тонких слоев внутри образца (оптические срезы) — конфокальная микроскопия

В конфокальной системе сигналы, генерируемые образцом вне оптического фокуса, обрезаются точечной диафрагмой (обычно она размещается в плоскости формирования изображений), в результате на матрицу приходит сигнал только из фокальной плоскости объектива.

Рис. 2б Получение изображений тонких слоев внутри образца (оптические срезы) — мультифотонная микроскопия

В многофотонной системе происходит возбуждение флуоресцентной метки непосредственно в точке фокусировки, что позволяет отказаться от использования диафрагмы, используемой в конфокальной системе. Именно за счет комбинирования визуализации тонких плоскостей с изменениями фокуса, методы лазерной сканирующей микроскопии позволяют воссоздать трехмерное представление толстого образца.

1. Методы контрастирования в лазерной сканирующей микроскопии

Биологические образцы обычно имеют недостаточный уровень контраста, что приводит к трудностям в исследовании структур этих образцов. Одним из эффективных методов улучшения контрастности в лазерных сканирующих микроскопах является использование флуоресценции.

При флуоресценции светоизлучающая молекула заметна на фоне других молекул, составляющих общую структуру. Если исследуемый образец не содержит такие молекулы (эндогенные флуорофоры), их внедряют в ткань извне – химически или путем трансфицирования флуоресцентных белков в клетку.

Чтобы молекула флуоресцировала, она должна поглотить фотон с соответствующим количеством энергии, достаточным для перехода молекулы из основного в возбужденное состояние. Схематическое изображение данного процесса показано на рисунке 3а.

Рис. 3 Генерация сигналов в лазерной сканирующей микроскопии

При вынужденном переходе молекулы из возбужденного состояния в состояние равновесия она испускает квант света. За счет естественных потерь в процессе релаксации излучаемый фотон имеет меньшую энергию и, соответственно, большую длину волны, чем поглощенный фотон. Количество флуоресценции пропорционально интенсивности (I) лазерного излучения, освещающего образец, поэтому лазерную конфокальную микроскопию часто называют методом линейной визуализации.

Многофотонное возбуждение молекулы (рисунок 3б) происходит, когда два (или более) фотона, энергии которых в сумме удовлетворяют количеству энергии, необходимой для квантового перехода, поглощаются одновременно. При этом два поглощенных фотона будут иметь меньшую энергию, чем излучаемый флуоресцирующий фотон.

Также существуют схемы многофотонного контрастирования (рисунок 3в), такие как генерация гармоник и генерация суммарной частоты. Эти процессы не требуют поглощения энергии. При генерации гармоник падающие фотоны аннигилируют, после чего создается новый фотон, обладающий суммарной энергией. Исследование в таком случае происходит путем наблюдения за физическим порядком генерации гармоник. Так, генерация второй гармоники (ГВГ) наблюдается только в составных элементах, которые сильно упорядочены и не имеют инверсионной симметрии, а генерация третьей гармоники (ГТГ) наблюдается на границах кристаллов, где происходит изменение показателя преломления.

Двухфотонное возбуждение и генерация второй гармоники – нелинейные процессы, так как излучение зависит от квадрата интенсивности (I²). Это означает, что для исследования генерации второй и третьей гармоник необходимы высокие плотности фотонов. Для достижения необходимой плотности нужно использовать мощные источники лазерного излучения, часто применяются фемтосекундные импульсные лазеры с фазовой синхронизацией (например титан-сапфировые).

Еще одна отличительная особенность линейной микроскопии – это определенная длина волны для возбуждения конкретного флуорофора. Для возбуждения большинства флуорофоров требуются различные длины волн при одно- и двухфотонном поглощении. Существуют отдельные спектры для этих видов поглощения, спектры двухфотонного поглощения часто значительно шире (> 100 нм) и не соответствует гладким полугауссовым кривым. Широкий спектр двухфотонного поглощения многих флуорофоров позволяет возбуждать несколько флуоресцентных молекул одним источником лазерного излучения, что делает возможным одновременное наблюдение флуоресценции от нескольких флуорофоров с разной длинной волны возбуждения.

Возбуждаемые в образце флуорофоры могут иметь разный пик возбуждения, но необходимо, чтобы пересекались длины волн их возбуждения. В большинстве случаев возбуждение нескольких флуорофоров достигается подбором компромисного источника излучения, длина волны которого возбуждает все флуорофоры и обеспечивает необходимый уровень их эффективности.

2. Формирование изображения

В LSM с точечным сканированием изображение в одной плоскости создается точечным источником освещения, отображаемым в ограниченном дифракцией пятне на образце, которое затем передается на детектор. Двумерные изображения строятся с помощью массива данных, полученных путем сканирования образца, точка за точкой, чтобы сформировать линию, а затем линию за линией растровым способом.

Освещаемый объем излучает сигнал, который передается на одноэлементный детектор. Наиболее распространенным одноэлементным детектором является фотоумножитель (ФЭУ), в редких случаях могут использоваться лавинные фотодиоды. ПЗС-камеры обычно не используются в микроскопах с точечным сканированием, но широко применяются в конфокальных системах с многолучевым типом сканирования (конфокальная система, в которой для сканирования образца используются диски Нипкова).

Сигнал от детектора передается на компьютер, который строит двумерное изображение в виде массива интенсивностей для каждого пятна. Поскольку реальное изображение не формируется, LSM метод называют технологией цифровой визуализации изображения. Очевидное преимущество сканирования и распознавания по одной точке в том, что разрешение изображения и поле сканирования можно настраивать в соответствии с конкретными условиями эксперимента, независимо от технических характеристик системы визуализации.

Лазерная конфокальная сканирующая микроскопия (LCSM)

Рассмотрим метод лазерной сканирующей конфокальной микроскопии более детально. На рисунке 4 представлена классическая схема конфокального микроскопа.

Рис. 4 Схема оптический системы конфокального микроскопа

В конфокальных лазерных микроскопах используется точечная подсветка от одномодового оптоволоконного непрерывного лазера. Лазерное излучение коллимируется и используется для подсветки сканируемого образца. Свет от образца попадает на объектив и проходит через сканирующую систему на детектор. Перед детектором размещена точечная диафрагма (пинхол), ограничивающая прохождение на датчик излучения не из фокальной плоскости. Меняя диаметр пинхола можно регулировать контрастность, разрешение и толщину оптического среза. После прохождения через сканирующую систему, луч лазерной подсветки попадает на дихроичное зеркало, а затем фокусируется.

Разрешающая способность конфокального микроскопа в боковом направлении зависит от характеристик пятна с ограничением дифракции, с помощью которого и осуществляется сканирование. А характеристики пятна, в свою очередь, определяются качествами лазерного излучения, сканирующей оптики и свойствами объектива.

В качестве источника света возбуждения в основном используют одномодовый оптоволоконный лазер. Луч коллимируется и фокусируется в пучок, ограниченный дифракцией. В системе формирования изображений без аберраций, полученной с использованием оптических элементов высокого качества, размер пятна фокусировки (при условии равномерного освещения) является функцией длины волны возбуждающего излучения и числовой апертуры объектива:

Уравнение 1. Размер пятна фокусировки

где λ_EX – длина волны возбуждающего излучения, А – числовая апертура объектива.

Лазерный луч фокусируется в точку, вокруг которой наблюдаются концентрические кольца. Таким образом, размер пятна – это расстояние между нулями диска Эйри (диаметр от центра пятна до середины первого кольца) и измеряется в относительных единицах, называемых Airy Unit (AU).

Латеральное разрешение (оси x, y) системы формирования изображения определяется как минимальное расстояние между двумя точками, когда они еще наблюдаются как два разных объекта. При работе на конфокальных (или многофотонных) микроскопах принято латеральное разрешение считать, как величину ширины на полувысоте (FWHM). Формула для вычисления латерального разрешения примет вид:

Уравнение 2. Латеральное разрешение — конфокальная лазерная сканирующая микроскопия

Аксиальное разрешение (ось z), фокальное пятно представляет собой эллиптической формы пятно, известное как функция рассеяния точки (ФРТ), вычисляется по формуле:

Уравнение 3. Аксиальное разрешение — конфокальная лазерная сканирующая микроскопия

где n – показатель преломления иммерсионной среды объектива.

Следует отметить, что в отличие от широкопольных микроскопов, где разрешение по поверхности зависит только от длины излучения, в конфокальных лазерных системах латеральное разрешение определяется длиной возбуждающего излучения. Чтобы определить размер конфокального отверстия, нужно умножить размер пятна возбуждения на общее увеличение микроскопа:

Уравнение 4. Диаметр пинхола

где М_{объектива} – увеличение объектива, М_{сканир.головки– увеличение скнанирующей головки, d – размер пятна.}

Пример 1.

Размер пинхола для объектива с 60-кратным увеличением с числовой апертурой объектива A = 1.0 и длиной волны возбуждающего излучения λ_EX = 488 нм (M _{сканирующ.головка} = 1.07 для объективов Thorlabs) будет составлять 38,2 мкм:

То есть используется пинхол диаметром 1 Airy Unit. Если эти же значения применить для объектива с 40-кратным увеличением, то размер пинхола составил бы 25.5 мкм, такая диафрагма тоже называлась бы отверстием диаметром в 1 АU, так как единицы AU – относительны и принимаются за стандарт системы. Следовательно, определение диаметра отверстия в виде AU является средством нормализации диаметра отверстия, даже если бы пришлось изменить выбор отверстия для двух разных целей.

Теоретически общая разрешающая способность конфокального микроскопа определяется как функция от размера пятна подсветки и диаметра пинхола. Это означает, что разрешение всей оптической системы можно увеличить, уменьшая диаметр пинхола. Однако на практике, уменьшение размера точечной диафрагмы приводит не только к увеличению разрешения, но и к уменьшению количества излучения, дошедшего до детектора. Поэтому оптимальным размером пинхола считается величина в 1 AU – в данном случае достигается наилучшее соотношение между качеством сигнала, разрешением и софокусностью.

Мультифотонная лазерная сканирующая конфокальная микроскопия (MLCSM)

Рассмотрим метод многофотонной лазерной конфокальной микроскопии более подробно. На рисунке 5 представлена схема мультифотонного микроскопа.

Рисунок 5 – Схема оптической системы мультифотонного микроскопа

В многофотонных сканирующих системах используется короткоимпульсный лазер, излучающий коллимированный пучок, который проходит через систему сканирования и фокусируется объективом. В таких системах вероятность возникновения многофотонного поглощения очень низка, это связано с квадратичной зависимостью сигнала (I²) от мощности падающего излучения. Таким образом появление сигнала ограничено фокальной плоскостью линзы объектива и вне фокальной плоскости излучения он практически отсутствует, что позволяет осуществлять оптическое секционирование без точечной диафрагмы в схеме. Полученный от образца сигнал не должен возвращаться через сканирующую систему, что позволяет размещать детектор максимально близко к объективу и максимизировать эффективность регистрации сигнала.

Латеральное разрешение (оси x, y) мультифотонной микроскопической системы определяется по формуле:

Уравнение 5. Латеральное разрешение — мультифотонная лазерная сканирующая микроскопия

где λ_EX – длина волны возбуждающего излучения, А – числовая апертура объектива.

Аксиальное разрешение (ось z), мультифотонной микроскопической системы определяется по формуле:

Уравнение 6. Аксиальное разрешение — мультифотонная лазерная сканирующая микроскопия

где n – показатель преломления иммерсионной среды объектива.

Данные уравнения справедливы для объективов с числовой апертурой (A) > 0.7, практически во всех многофотонных сканирующих системах используются объективы со значением числовой апертуры, удовлетворяющим данному условию.

Из уравнения 6 можно сделать вывод, что по сравнению с конфокальными микроскопами увеличение длины волны возбуждающего излучения в многофотонных системах ведет к уменьшению разрешения почти в 2 раза.

Следует так же отметить, что существует зависимость латерального и аксиального разрешения системы от интенсивности излучения. Так, по мере увеличения мощности лазерного излучения растет вероятность генерации сигнала внутри фокального объема с ограничением дифракции. На практике поверхностное разрешение в многофотонных сканирующих микроскопах достигает предельного значения, когда луч подсветки максимально сфокусирован и приближен эмпирически уравнением 6 при умеренной интенсивности. По мере увеличения мощности возбуждающего излучения осевое разрешение будет ухудшаться.

3. Параметры изображения

Несмотря на то, что в лазерной микроскопии не происходит прямой визуализации, при обработке изображений, необходимо правильно рассчитать размер поля изображения, разрешение захвата и разрешение по плоскости. Разрешающая способность в поперечном направлении важна при визуализации анфас-проекции исследуемого образца. Для более точного отображения всех деталей необходимо правильно подобрать разрешение как при захвате, так и в боковом направлении поля сканирования. Разрешение захвата должно соответствовать оптическому разрешению.

В лазерной микроскопии обычно используется правило Найквиста, где размер пикселя определяется боковым разрешением, разделенным на 2,3.

Пример 2.

Для объектива с 60-кратным увеличением боковое разрешение составляет 249 нм (уравнение 2), а размер пикселя в конечном изображении составляет 108 нм. Поэтому для разрешения захвата 1024×1024 пикселей поле сканирования составит примерно 111 мкм×111 мкм. При этом объектив с 40-кратным увеличением (Пример 1) даст те же размеры поля сканирования (оба объектива имеют одинаковое раскрытие) в выборке. Единственное различие между двумя изображениями – это угол наклона сканеров.

Следует отметить, что высокое разрешение при обработке изображений требуется далеко не всегда. Существуют альтернативные настройки системы, применяя которые можно получать качественные и точные изображения.

4. Визуализация в исследованиях живых клеток

Одним из значимых применений методов лазерной микроскопии является исследование живых клеток и тканей. Однако, следует помнить, что некоторые побочные эффекты флуоресценции могут быть цитотоксичными для исследуемого образца. Поэтому, необходимо соблюдать ряд требований, чтобы сохранить точность исследования без вреда для биологического образца.

Важную роль во флуоресцентной микроскопии играет насыщение флуорофора. Насыщение происходит, когда в ответ на увеличение мощности лазера не происходит увеличения флуоресцентного излучения. Это случается, когда 10% флуорофоров находятся в возбужденном состоянии. Время насыщения – это время, в течение которого флуорофор переходит в основное состояние после первого возбуждения. Скорость реакции флуоресценции относительно велика и составляет от сотни пикосекунд до нескольких наносекунд, в то время как преобразование триплетного состояния белка и безызлучательный распад требуют значительно большего времени для перехода в основное состояние. Кроме того, повторное возбуждение флуорофора до того, как он перейдет в основное состояние, может привести к необратимому фотообесцвечиванию флуорофора. При медленном возбуждении клетки могут задействовать собственные внутренние механизмы для борьбы с цитотоксичностью от флуоресценции.

Одним из способов уменьшения фотообесцвечивания и связанной с ним цитотоксичности является быстрое сканирование. Уменьшив количество времени, затрачиваемого лазером на одну точку изображения, пропорционально уменьшается и количество излучения. Процессы фотообесцвечивания замедляются, так как флуорофор может перейти в основное состояние до следующего сканирования. Если скорость не является основным требованием, можно повысить точность, усредняя или объединяя снимки.

Увеличение длины волны возбуждения и возможность неконфокального детектирования в многофотонной лазерной микроскопии расширяют возможности исследований биоткани. Длинные волны менее восприимчивы к рассеянию на образце из-за обратной энергетической зависимости четвертой степени (I^-4) рассеяния на длине волны. Обычно глубина проникновения для многофотонного лазерного микроскопа составляет 250-500 мкм (хотя в литературе были найдены значения около 1 мм), а для конфокального около 100 мкм.

Окклюдер и пинхол

Возможно, у вас недавно проверяли зрение. Вы смотрели через окклюдер (черная штука, которая выглядит как действительно плохо сделанная карнавальная маска) правым глазом, смотрящим через отверстие. Вы не смогли прочитать до конца таблицы. Буквы стали расплывчатыми, вы заикались, прищуривали глаза и изо всех сил пытались продвинуть его дальше по глазной карте.

Затем ваш техник говорит вам: «Постарайтесь не щуриться.Вот, давайте посмотрим, поможет ли это… », когда он / она отводит окклюдер от вашего глаза и опускает дополнительную черную пластиковую насадку. «А теперь подержи это и найди маленькую дырочку, чтобы заглянуть».

«Держи это, как , это ?» Вы спрашиваете, прижимая к лбу то, что сейчас кажется сплошной маской из черного пластика. Вы перемещаете окклюдер, находите отверстие для фокусировки и восклицаете: «О, ВАУ! Я могу прочитать это сейчас, что происходит? Могу я сделать из них очки? »

Это то, что мы называем остротой крошечного отверстия .По сути, мы заставляем вас щуриться (я знаю, как раз то, что мы сказали вам не делать).

Когда мы впервые проверили ваше зрение, мы хотели узнать, насколько вы остроумны, не прищурившись. Когда у вас возникнут проблемы, мы можем опустить точечные отверстия, чтобы посмотреть, может ли помочь смена линз.

Я говорю людям, что он действует так же, как и те камеры-обскуры из детства. Многие из нас в детстве делали их из коробок или банок с хлопьями. Необходимыми материалами были закрытый ящик (ваш глаз) и крошечное отверстие, через которое может пройти только небольшой луч света.Небольшое отверстие, через которое проходит только крошечный луч света, дольше удерживает изображение в фокусе, когда он попадает в заднюю часть коробки. Таким образом, небольшой луч света дольше удерживает изображение в фокусе, достигая задней части глаза. Вот почему мы, естественно, прищуриваемся, когда изо всех сил пытаемся что-то увидеть. С помощью пинхол-теста ваш техник сообщает врачу, можно ли прояснить изображение до того, как оно достигнет сетчатки, тем самым улучшая ваше зрение. Если да, то он служит хорошим ориентиром для того, где мы ожидаем, что вы попадете на глазную диаграмму после вашего refraction — или проверки в очках.

Это не гарантирует, что смена очков будет соответствовать точному результату точечного отверстия, но дает нам знать, какая часть глаза затронута. Если ваше зрение улучшается при использовании точечного отверстия, скорее всего, передняя часть глаза является причиной размытого изображения (роговица или хрусталик). Если зрение не улучшается с помощью пинхол-теста, вероятно, поражена задняя часть глаза (стекловидное тело или сетчатка).

Это то же самое явление, которое происходит, когда мы просим вас снять очки и посмотреть на большую букву «E», пока мы светим ярким светом вам в глаза.Мы проверяем реакцию зрачков, но при этом заставляем ваши зрачки сужаться, создавая эффект точечного отверстия. Затем вы говорите: «О, буква Е стала намного яснее, когда вы направили этот свет в мой глаз!»

«Фантастика!» мы говорим. «Мы уже улучшаем ваше зрение и даже не прописали вам новые очки».

Pin_and _hole

Pin_and _hole Штифт и отверстие

Решите загадку перевернутой булавки

Материалы

• Банка для пленки (черный непрозрачный пластик)
• Канцелярская кнопка или кнопка
• общий штифт
• матовая лента (эл.грамм. Скотч Magic Tape)
• 2 лампы накаливания без покрытия одна красная одна зеленая
• розетки для двух лампочек выше
• маленький фонарик
• ящик для жучков (малая лупа)
• белая бумага или картон

Сборка

Снимите верхнюю часть банки с пленкой.

Используйте канцелярскую кнопку, чтобы сделать отверстие в центре нижней части фильм может. Вращайте булавку, проделывая отверстие, чтобы получилось чистое круглое отверстие.Канцелярская кнопка сделает отверстие больше и полезнее, чем канцелярская кнопка. общий штифт.

Расследование 1 Перевернутый штифт Пазл

Действия и уведомление

Протолкните штифт изнутри через середину одного из изогнутые стороны Filmcan. Посмотрите в открытый конец зрителя и попробуйте найти изображение булавки, глядя на яркий свет сквозь точечное отверстие. Это может занять некоторое время, но вы увидите перевернутый изображение булавки в отверстии.

Некоторые вопросы, которые люди задают, когда видят это:

Почему изображение булавки перевернуто?
Почему вообще есть изображение?
Почему кажется, что он находится по ту сторону отверстия?

Попытайтесь выяснить это самостоятельно, прежде чем продолжить.

Что вы видите

Следующие эксперименты могут помочь вам сформировать теорию того, что это происходит.

(Если вы не видите булавку, сдвиньте карточку 3×5 сверху вниз над открытым концом пленки можно, пока вы смотрите на канцелярскую кнопку дыра в дальнем конце.Вы увидите, как темный занавес поднимается над дно!)

Пленочная банка Camera Obscura

Закройте открытый конец банки с пленкой двумя кусочками матового Лента.

Стоя в затемненной комнате или в тени, направьте нижнюю часть пленки может с отверстием в сторону ярко освещенной сцены (для Например, смотреть на улицу через окно). Посмотрите на матовую ленту конец пленки можно держать примерно в футе от глаз.

Вы увидите перевернутое изображение сцены на матовой ленте.Вы сделали камеру-обскуру или камеру-обскуру.

Выключите в комнате весь свет, кроме двух лампы накаливания, одна красная и одна зеленая, которые должны быть примерно на расстоянии фута.

Направьте нижнюю часть канистры с точечным отверстием на свет наблюдайте за изображениями огней с помощью камеры-обскуры.

Обратите внимание, как перевернуты изображения точечных отверстий. Правая лампа изображены на левой стороне ленты и наоборот. Или для цвета слепым, прикройте пальцем одну из лампочек и обратите внимание, какое изображение заблокировано.

Что вы видите

Исследуйте, как расстояние между изображениями ламп зависит от расстояния между отверстием и лампами.

Вы также можете исследовать ярко освещенную булавку с помощью фотоаппарата для пленочной банки. обскура, если в комнате темно.

Что происходит

Свет распространяется по прямым линиям. В частности, свет распространяется в прямые линии через отверстие.Так свет, что начинается слева отверстия проходит через отверстие и заканчивается справа.

Чтобы создать изображение, весь свет, который оставляет каждую точку на объект (булавка) и заканчивается на ленте, должны прибыть в одну точку на Лента. Точечное отверстие создает изображение, потому что весь уходящий свет одна точка на штифте и проходит через точечное отверстие достигает одной точки точка на экране, (независимо от того, где находится экран.)

Чтобы действительно понять, как работают точечные отверстия, сделайте точечное отверстие струнная разведка.

Просмотр через отверстие

Действия и уведомление

Удалите матовую ленту с нижней части банки для пленки.

Включите свет в комнате или выйдите на улицу.

Держите открытый конец банки с пленкой перед одним из глаз и близко или касаясь вашего лица.

Наблюдайте за миром через пленку.

Мир кажется перевернутым.

Тем не менее, когда лента была на месте, мир оказался перевернутым .

Держите булавку за пределами банки, обратите внимание, что она находится лицевой стороной вверх.

Вставьте булавку обратно в банку, затем замените ленту. Укажите точечное отверстие при ярком свете.

Обратите внимание на тень от булавки на ленте.

(Если вы не видите движения тени, пленку можно приблизить к яркий свет или используйте более яркий свет.)

Обратите внимание, что тень направлена ​​вверх.

Что происходит?

Обратите внимание, что изображение мира с отверстиями перевернуто на ленты, но вы видите изображение мира правой стороной вверх, когда смотрите прямо на мир своими глазами.

Обратите внимание, что тень от булавки на ленте находится справа вверху, но вы видите это вверх ногами.

Это потому, что ваш мозг переворачивает изображение на вашем сетчатка.

Лупа с точечным отверстием

Действия и уведомление

Сделайте точечное отверстие в крышке банки с пленкой и используйте его как точечное отверстие. лупа.

Посмотрите на эту страницу через отверстие. Подойдите ближе к странице, чтобы закройте, что без точечного отверстия все надписи выглядят как размытые.Посмотрите в отверстие и обратите внимание, что надпись четко видна. удобочитаемый.

Когда вы подходите очень близко, надпись даже кажется увеличенной.

Снимите очки, если вы их надели и заметили, что страница расплывчато, то обратите внимание, что вы все еще можете прочитать страницу через точечное отверстие.

Что происходит

Даже если хрусталик вашего глаза не может отобразить мир на сетчатке глаза, точечное отверстие может создать изображение.

У вас мало опыта видения четких изображений очень близких объекты, так что многие люди воспринимают эти изображения как увеличенные.(См. Выставку лупы-обскуры в Эксплоратории.)

Bugbox модель вашего глаза

Действия и уведомление

Хрусталик вашего глаза (я включаю роговицу и хрусталик вместе, когда Я говорю «линза».) Создает реальное изображение далеких объектов на вашем сетчатка. Хрусталик вашего глаза не может создать реальное изображение вблизи. объекты. Попробуйте прочитать эту страницу, когда она находится на расстоянии всего одного пальца от твой глаз. Буквы будут размытыми, потому что они расположены слишком близко к ваш глаз будет отображен на сетчатке.

Вы можете использовать небольшую лупу с коротким фокусным расстоянием, чтобы сделать модель вашего глаза. Объектив с коробкой от жуков — идеальный недорогой объектив для использовать.

Поместите лист белой бумаги на дно коробки с жучками (или низ заклеить матовым скотчем). Держите мини-огонь с его передняя снята рядом с линзой жучка коробки. Здесь не будет изображение на бумаге. Переместите минималистичный световой индикатор от жучка на на некотором расстоянии на бумаге появится изображение мини-метки.Коробка с жучками, как и ваш глаз, не может сформировать изображение объекта ближе чем какое-то минимальное расстояние.

Включите потолочный светильник. Отделите линзу от коробки. содержащий бумажный экран. Держите линзу между верхним светом. и бумага. Медленно отодвиньте линзу от бумаги. Некоторые расстояние изображение верхнего света появится на бумаге. Обратите внимание, что изображение перевернуто справа налево и сверху вниз. Это модель того, как глаз формирует изображения.

Стоя в затемненной комнате или в тени, держите кусок белую бумагу так, чтобы одна сторона была обращена к ярко освещенному месту на улице.Начните с того, что линза касается бумаги. Медленно отодвиньте объектив из бумаги. На некотором расстоянии на экране появится изображение сцены. бумага. Изображение будет перевернутым. На этом этапе вы можете спросите, если изображение мира на вашей сетчатке перевернуто, зачем Я вижу это правильно?

Что происходит?

Роговица и хрусталик перевернуты и направят справа налево. изображение на сетчатке.

Ваш мозг переворачивает изображение.

Вы воспринимаете изображение как не перевернутое и не перевернутое.

Вернуться к булавке и крошечному отверстию загадка

Начните с рассмотрения обычной булавки, удерживаемой на расстоянии 25 или более см (10 дюймов) от ваш глаз, ваш глаз-мозг «видит» булавку правой стороной вверх.

посмотрите на булавку, вы увидите вертикальную булавку.

Удерживайте открытый конец банки с пленкой отверстием для канцелярской кнопки в база перед глазами и рядом с ними. Посмотрите через отверстие на общий штифт. Вы видите булавку через отверстие, это правая сторона вверх.

Если вы поднесете булавку к пленке, вы сможете ее четко увидеть. Если вы держите штифт в том же месте и смотрите на него без filmcan будет размытым. Это слишком близко, чтобы ваша линза глаза могла образоваться. изображение на сетчатке. Отверстие формирует изображение на вашем сетчатка.

вы видите

Посмотрите на булавку внутри банки с пленкой.

ты видеть

Яркий свет, проходящий через точечное отверстие, создает крошечный источник свет, отбрасывающий тень от булавки на сетчатку.Если вы проигнорируете действие линзы вашего глаза, тень булавки будет правой стороной вверх на сетчатке. Ваш мозг переворачивает этот образ, делает каждое изображение на вашей сетчатке, поэтому вы видите тень булавки вверх ногами.

Вы можете увидеть тень от булавки, только если она находится между точечное отверстие и ваш глаз. Отверстие образует окно. Ваш глаз и мозг используются для окон и интерпретируют штифт как находящийся на другой стороне отверстия.

Вставляем точечное отверстие и модель жучка глаз вместе

Положите белую бумагу на стол.Затемните комнату и держите небольшой свет (как лампочка из мини-метки) на два фута над бумагой. Сделайте изображение лампочки на бумаге, используя только линзу, а затем используя только точечное отверстие.

Если вы двигаете лампочку вперед и назад, обратите внимание, что изображения, сделанные как линза, так и точечное отверстие движутся противоположно движению лампочка. Изображения, сделанные как точечным отверстием, так и линзой, являются перевернутый.

Точечное отверстие создает изображение независимо от того, где оно находится, в то время как линза делает изображение только в одной позиции.

Теперь соедините отверстие и линзу. Внизу пленка с отверстием должна касаться линзы. (Обратите внимание, открытый конец банки с пленкой войдет в открытую сторону верхней части ящик для жучков.)

Комбинированная линза-точечное отверстие сделает изображение. Изображение перевернутый! Изображение формируется на всех расстояниях, поэтому изображение похоже на изображение, сформированное отверстием, больше, чем оно похоже на изображение, сформированное объективом.

Делаем теневой штифт

Вставьте обычный штифт в середину одной стороны банки с пленкой.Поднесите небольшой фонарик к отверстию. Держите пленку около 4 дюймов над листом белой бумаги на столе с открытым концом вниз. Обратите внимание на тень булавки, отбрасываемую светом от фонарик проходит через отверстие. Тень от булавки нет перевернутый.

Теперь поместите линзу на открытый конец банки с пленкой. Соблюдайте тень булавки с линзой на месте. Тень все еще нет перевернутый. Поскольку линза действует как линза вашего глаза, это показывает, что тень от булавки, которая падает на сетчатку, не перевернутый.

Теперь держите фонарик-пленку на высоте двух футов над столом. Наблюдать тень булавки на столе. Поместите линзу на бумагу и медленно поднимите его. На некоторой высоте изображение тени булавки. будет появляться. Тень будет перевернутой. Так ли объектив и точечное отверстие перевернет изображение один или два раза в зависимости от расстояния между отверстием и линзой.

Яркий свет отбрасывает тень от булавки в банке.

Линза возле штифта не инвертирует эту тень.

Линза далеко отошла от штифта, и стол тоже инвертировать тень.

Повторное посещение точечного отверстия и линзы

Воспользуйтесь банкой из пленки, чтобы сделать обскурное изображение далекой лампочки. Обратите внимание, что изображение перевернуто. Поместите линзу коробки для жуков рядом с отверстие, изображение остается перевернутым. Переместите коробку с ошибкой подальше от отверстие к лампочке, перевернутое изображение становится размытым, а затем снова появляется не перевернутым, когда ящик с ошибкой находится достаточно далеко от точечное отверстие.

Итак, будет ли изображение перевернуто один или два раза, зависит от относительное расположение отверстия и линзы.

Трассировка лучей

Пинхол / тени для булавок

Трассировка световых лучей показывает, как штифт перевернут или нет в глаз.

Вернуться в день 3

Определение пинхола по Merriam-Webster

штифт · отверстие | \ ˈPin-ˌhōl \

: небольшое отверстие, проделанное булавкой, для булавки или как бы при помощи булавки.

Pinhole Assist в App Store

Наиболее полное приложение для создания серебряных и цифровых снимков с отверстиями.Присутствует в AppStore с 2011 года!

*** 8 февраля 2019 г. «Мое любимое приложение с обскурами !!» Это мое приложение для фотографии с обскурами… это значительно упростило получение хороших результатов… »bizzy
*** 16 декабря 2016 г.« Ух ты. Это приложение поразило меня своими функциями и расчетами (особенно неудачей взаимности). — Horacekenneth
*** 19 февраля 2014 г. Замечательно !! «Это приложение идеально подходит для фотографа-обскуры в полевых условиях. Мне нравится, что я могу сохранять настройки для всех своих камер и мгновенно вызывать их в любой момент.- Papskier «
*** Так полезно! 26 мая 2013 г.» Это избавляет от догадок при расчете экспозиции, поскольку превращает ваш iPhone в экспонометр и предлагает правильную экспозицию! Работает как шарм. Отличное приложение для фотографов-обскур ».
*** 16 мая 2012 г .:« Идеальное приложение для снимков-обскур », Гэвин Лукас.
*** 26 марта 2012 г.« Фотосъемка-обскуры — отличное приложение! Это значительно упростит фотографирование крошечных отверстий «, Zone v
*** 28 ноября 2011 г.» Отличное решение !! — Спасибо за это приложение для синхронизации Pinhole.У меня много разных камер-обскур, и это поможет мне рассчитать время для всех из них. Спасибо !! Грег ».

Pinhole Assist станет вашим помощником при создании серебряных и цифровых отверстий, а также при съемке с камеры обзора и мокрой пластине. Диапазон диафрагмы и чувствительности (начиная с 0,05 ASA) позволяет использовать пленку и фотобумагу.

* Встроенная камера вычисляет экспозицию;
* позволяет вводить показания EV для любого экспонометра
* Используйте встроенный таймер экспозиции и уровень пузырьков для оптимального снимка;
* Экспонометр имеет функция точечного измерителя и позволяет измерять инцидент;
* Введите апертуру вашей камеры из предопределенного списка (170+ камер-обскур) или вычислите ее;
* Позвольте помощнику автоматически компенсировать взаимность пленки (коррекция для длинных выдержек, более 100 различных кривые включены), или используйте свои собственные кривые.
* Сохранение, восстановление и предустановки (комбинации): диафрагма, предустановленные камеры, настройки ASA и взаимности.
• 30+ встроенных фильтров (красный, ND…), добавление собственных, быстрый доступ к избранным,
* Информация о снимках журнала: предварительный просмотр, экспозиция, замер, местоположение, интерактивная карта, дата и снимок. Экспорт в виде изображения, файла CSV или JSON.

Вы можете создать пленку и задать кривую взаимности из Pinhole Assist. Крит новые или доработайте существующие.

Используйте iTunes (на Mac / ПК) для импорта / экспорта, доступа к созданным вами фильмам или обмена ими по электронной почте m кривые (перейдите на веб-сайт приложения для получения инструкций)

* удобство использования таймера: теперь нажатие на значок хронографа запускается напрямую таймер, запускающий хронометр, автоматически создает журнал.
* Комбинации: отредактируйте для вашей комбинации камера + пленка (комбо) диафрагму или предустановленную камеру, а также светочувствительность пленки и взаимность.
* Выбор взаимности пленки теперь устанавливает светочувствительность пленки.
* 98 различных пленок, включая всесезонную бумагу (с фильтрами или без них) и позитивную бумагу Harman
* 170+ различных камер с точечным отверстием и зональной пластиной: Ondu, Diana, Holga, Sténoflex, Reality soSubtle, Lensless, Ilford, Stenopéika, Vermeer, 8banners , ZeroImage, Леонардо, Карлос, Нопо, Спираль, Шаран…

Можно разместить любую другую камеру.

Перейдите к настройкам, чтобы:
* настроить шкалу на ½ EV или ⅓ EV
* включить нижнюю коррекцию: на главном экране появится кнопка, позволяющая выполнять нижнюю настройку, позволяющую использовать камеры обзора.
* настроить ячейку и постоянная измерения инцидентов
* запускать таймер автоматически или нет
* настраивать поведение журнала

Обратите внимание: это не приложение камеры: оно не делает снимки. Это сложный калькулятор экспозиции для получения серебряных (или зеркальных) снимков с помощью камеры-обскуры.

Персональный театр-пинхол: мероприятие по биологии и физике

Есть много способов исследовать и экспериментировать с вашим персональным кинотеатром-пинхолом. Здесь только несколько:

Вариации точечных отверстий
Систематически меняйте размер или форму отверстия и отмечайте, как меняется изображение. Вы также можете попробовать использовать два отверстия и посмотреть, что произойдет.

Иди прямо внутрь!
По всему миру есть гигантские камеры-обскуры.Посмотрите, есть ли поблизости один, который вы можете посетить. Или создайте свой собственный, сделав Персональный Театр Пинхола из холодильника, который достаточно велик для всего вашего тела.

Инструмент художника
Некоторые люди думают, что художники эпохи Возрождения использовали портативные камеры-обскуры, очень похожие на ваш Персональный Театр Пинхола, для создания своих шедевров. Эта горячо оспариваемая теория может стать отличным исследовательским проектом.

Фотография
Если вы преподаете свет или фотографию, Personal Pinhole Theater демонстрирует классический компромисс в оптике: баланс между яркостью и резкостью.

В фотографии зона, в которой объекты будут в фокусе, известна как , глубина резкости . Чем меньше апертура объектива или отверстие объектива камеры, тем больше глубина резкости. Другими словами, чем больше отверстие линзы похоже на точечное отверстие, тем выше его способность позволять объектам, находящимся на разных расстояниях, одновременно появляться в фокусе. Однако по мере того, как отверстие уменьшается, пропускается меньше света, и вам приходится использовать более длительное время экспозиции для компенсации.Чтобы сделать снимок при тусклом свете, вы открываете объектив шире, чтобы пропускать больше света, но при этом вы жертвуете глубиной резкости.

Твои глаза
Эту закуску также можно использовать для демонстрации интересных физиологических свойств глаза. Ваши глаза могут иметь яркость более девяти порядков. Однако вы можете заметить, что вашим глазам требуется время, чтобы приспособиться от яркого окружения к темноте внутри коробки. Это называется темная адаптация .Вашим глазам может потребоваться до 30 минут, чтобы полностью адаптироваться к почти темноте, что позволяет вашим глазам быть в миллион раз более чувствительными к свету, чем при полном дневном свете.

Датчики света, расположенные на сетчатке в задней части глаза, называются палочками и колбочками. Жезлы обнаруживают только свет и тьму (или черное и белое). Они очень чувствительны и могут быть активированы лишь несколькими ударами фотонов. Колбочки, с другой стороны, воспринимают свет разных цветов, и для активации требуется гораздо больше света.Вот почему изображение-точечное отверстие, проецируемое внутри вашего персонального театра-обскуры, обычно отображается только в черно-белом режиме. Если вы увеличите отверстие, пропуская больше света, вы сможете увидеть изображение в цвете.

Исследование утечек из точечных отверстий | Folsom, CA

Мы добавляем в воду слишком много хлора?

Нет. Агентство по охране окружающей среды допускает содержание остаточного хлора от 0,5 до 4,0 промилле в питьевой воде.В городе содержится в среднем 1,1 промилле питьевой воды.

Обязательно ли добавлять в воду хлор?

Да. В соответствии с Законом о безопасной питьевой воде городские власти обязаны добавлять в процесс очистки хлорную дезинфекцию с остаточным содержанием не менее 0,50 частей на миллион (частей на миллион) и не более 4,0 частей на миллион в системе распределения воды.

Вносили ли городские власти какие-либо изменения в давление воды в системе?

Городские власти не внесли никаких изменений в давление воды в городе.

Все ли утечки происходят на трубах холодной воды?

Нет. Большинство утечек происходит в трубах холодной воды, но некоторые происходят в трубах горячей воды.

Кто-нибудь знает, что конкретно поменяли в водопроводе за последнее время? Кто-нибудь знает, почему у нас pH 9?

В подаче воды изменений не было.Команда консультантов считает, что более вероятное объяснение pH в городской системе состоит в том, что показания pH в точке входа слишком близки к точке подачи извести, где вода все еще реагирует на добавление химикатов из-за низкой буферной способности. В некоторых резервуарах распределительной системы может осесть остаточная известь, что может повысить pH в распределительной системе.

Добавляют ли городские власти какие-либо химические вещества для предотвращения коррозии?

Как и соседние агентства водоснабжения, городские власти используют известь для регулирования pH и контроля коррозии.Используемое количество соответствует принятой в отрасли практике очистки питьевой воды.

Есть ли в городе жесткая вода?

Жесткость городской воды, которая колеблется в пределах от 17 до 33 в пределах системы, считается слегка жесткой на основании следующего диапазона:

• 0-17,1: мягкий
• 17.1-60: Слегка твердый
• 60-120: умеренно твердый
• 120-180: жесткий
• Более 180: очень сложно

Должны ли городские власти сообщать об этих утечках в Государственный совет по контролю за водными ресурсами?

Городские власти не обязаны сообщать об утечках из точечных отверстий в Государственный совет по контролю за водными ресурсами (SWRCB).Хотя это и не требовалось, городские власти проинформировали SWRCB — Отдел питьевой воды о возникновении утечек из точечных отверстий в системе водоснабжения города. Городские сотрудники и сотрудники SWRCB встретились в сентябре, чтобы обсудить утечки из точечных отверстий.

Проводятся ли в городе лабораторные тесты на тяжелые металлы?

Да. Ежеквартально городские власти проверяют следующие металлы: кальций, медь, железо, магний, марганец, калий, серебро, натрий и цинк.

Используют ли городские власти хлорамины в своей системе водоснабжения?

Городские власти не используют хлорамины в процессе очистки воды. Городские власти используют гипохлорит натрия, который является общепринятым стандартным дезинфицирующим средством для обеспечения безопасной и здоровой питьевой воды.

У городской воды низкий уровень pH?

Любой раствор с уровнем pH ниже 7 является кислым, а pH водной системы города находится в пределах 7.Диапазон 7-8,2 означает, что вода в городе не кислая.

Вносили ли город какие-либо изменения в процесс лечения в последнее время, за последние 5 лет?

Городские власти не вносили никаких изменений в процесс очистки или в тип дезинфицирующих химикатов, используемых в процессе очистки, за последние 5 лет.

Внесли ли городские власти какие-либо изменения в давление воды?

В течение последних 10 лет городские власти не вносили никаких изменений в давление воды в системе.Городские власти обязаны постоянно обеспечивать городским потребителям водоснабжения рабочее давление не менее 20 фунтов на квадратный дюйм (фунт / кв. Дюйм). Сантехнический кодекс Калифорнии требует, чтобы регулятор давления устанавливался, когда статическое рабочее давление превышает 80 фунтов на квадратный дюйм.

Как городские процессы очистки и использования химикатов соотносятся с соседними водохозяйственными агентствами?

Хотя не все водные агентства используют один и тот же процесс очистки, городские процессы очистки и химикаты, используемые для предварительной обработки, дезинфекции и контроля коррозии, аналогичны соседним городским водохозяйственным агентствам (город Розвилл, город Сакраменто, Сан-Хуан-Уотер Округа и ирригационного района Эльдорадо).Во многих случаях городские власти используют те же химические вещества, что и другие агентства водоснабжения.

Как долго городские власти используют свое нынешнее дезинфицирующее средство — гипохлорит натрия?

Городские власти придерживаются общепринятых отраслевых методов очистки воды для общественного потребления и используют гипохлорит натрия около 20 лет.

Безопасна ли питьевая вода в городе?

Городская вода безопасна для питья и соответствует всем государственным и федеральным нормам или даже превосходит их.

Есть ли оптимальный целевой уровень pH?

Оптимальные уровни pH варьируются от системы к системе и зависят от множества параметров качества воды в исходной и готовой воде. Вторичный максимальный уровень загрязнения, который является ненормативным указанием в отношении загрязняющих веществ, которые могут вызывать косметические или эстетические эффекты в питьевой воде, обеспечивает диапазон pH 6,5-8,5.

Что делает город?

Городские власти наняли консультанта, обладающего опытом в области качества воды и коррозии, для работы со специалистами Технологического университета Вирджинии для проведения детального судебно-медицинского анализа проб медных труб с точечными утечками.В дополнение к криминалистическому анализу Black and Veatch проведут подробную оценку качества воды, чтобы определить, есть ли какие-либо тенденции в параметрах, связанных с коррозией.

Каков источник питьевой воды в городе?

Источником питьевого водоснабжения города является водохранилище Фолсом.

Где жители Американ-Ривер-Каньон получают воду?

Сан-Хуан Уотер Дистрикт — поставщик воды для жителей и предприятий в окрестностях Каньона Американ Ривер.

С кем мы можем связаться по поводу утечки через точечное отверстие?

Клиенты с вопросами или утечками из точечных отверстий могут позвонить в городской отдел качества воды по телефону 916-461-6177 или по электронной почте [email protected].

Кто определяет, какой должен быть pH?

Процесс определения pH описан в разрешении на эксплуатацию городских водоочистных сооружений, которое одобрено Отделом питьевой воды.См. Номер 1 выше для индикатора pH.

Почему в Фолсоме такой высокий pH? Это то же самое, что и другие водные районы, которые берут воду из озера Фолсом, например, водный район Сан-Хуан (SJWD) и Розвилл?

Средний уровень pH в очищенной воде города не является необычно высоким и аналогичен другим водным агентствам, включая SJWD и Roseville.

Почему очевидное повышение pH примерно после 2016-2017 гг.?

Вариабельность pH готовой воды частично объясняется низкой щелочностью и ограниченной буферной способностью природного водоснабжения города в сочетании с утвержденным процессом очистки воды, который соответствует стандартам питьевой воды.В городской поправке к разрешению на водоочистные сооружения от 2016 года, одобренной Отделом питьевой воды, городские власти рассчитывают pH на основе индекса насыщенности Ланжелье (LSI), который является индикатором коррозии, используемым для корректировки параметров качества готовой воды. Из-за чистоты сырой воды городские власти обычно работают с отрицательной LSI в диапазоне от -1,4 до -1,7 после добавления извести для регулирования уровня pH, щелочности и кальция. Тщательный мониторинг и корректировка дозы извести и, следовательно, pH помогает предотвратить дальнейшее снижение LSI.Пытаясь поддерживать менее отрицательную LSI для улучшения качества готовой воды, значения pH увеличиваются.

Будет ли система фильтрации всего дома отфильтровывать ортофосфат, добавляемый городскими властями для покрытия внутренних поверхностей медных труб?

По словам группы консультантов, некоторые системы фильтрации для всего дома, использующие активированный уголь в качестве фильтрующего материала, могут снизить содержание фосфатов в воде на 70-90 процентов.Городские власти рекомендуют, чтобы домовладельцы планируют установить систему фильтрации для всего дома, чтобы домовладелец проконсультировался с производителем системы фильтрации, чтобы убедиться, что система не отфильтровывает фосфаты. Если система фильтрации отфильтровывает фосфаты, это может препятствовать способности ортофосфата ограничивать точечную коррозию.

Обнародуют ли городские власти результаты анализа?

Да.Городские власти сделают выводы доступными для общественности. Чтобы получить копию результатов лабораторных исследований, предоставленную Black & Veatch, отправьте электронное письмо по адресу [email protected].

Предоставит ли исследование какие-либо рекомендации?

Два исследования будут включать рекомендации и / или корректирующие меры, которые городские власти должны рассмотреть.

Могло бы более низкое значение pH предотвратить утечку через точечные отверстия?

По словам группы консультантов, если бы pH постоянно контролировался на уровне 8.5, по всей вероятности, точечная коррозия все же в конечном итоге все же произошла бы (особенно из-за примесей и частиц в трубах), но, возможно, позже и с меньшей частотой утечек.

Что они такое и для кого они подходят

Очки-пинхол, как следует из названия, представляют собой очки с крошечными дырочками, проткнутыми в линзах. В то время как контактные линзы и стандартные очки перенаправляют и фокусируют лучи света на сетчатку, очки с отверстиями на самом деле предназначены для ограничения количества света, который может попасть внутрь.Это может быть полезно в определенных клинических условиях, особенно для людей с близорукостью или астигматизмом.

Офтальмологи используют очки-обскуры в качестве диагностического инструмента. Когда у кого-то есть заболевание глаз, перефокусировка и ограничение лучей света с помощью очков-обскур — это способ сузить круг возможных причин. Существуют также ограниченные и продолжающиеся исследования их терапевтического использования, особенно при пресбиопии.

Действительно ли очки-обскуры улучшают ваше зрение?

Самый короткий ответ: «Нет.”

По данным Американской оптометрической ассоциации, 30% американцев страдают той или иной формой близорукости. С такими числами легко понять, почему так много людей ищут чудодейственные средства для улучшения зрения и почему существует множество историй о очках-обскурах.

Многие люди впервые слышат об очках-обскурах по альтернативным каналам, рекламирующим их как средство от близорукости, астигматизма и других заболеваний глаз. Хотя это популярное утверждение, существует очень мало доказательств, подтверждающих его, и U.Федеральная торговая комиссия США запретила компаниям США рекламировать таким образом очки-обскуры еще в 1993 году.

Продолжение

Дело в том, что человек с близорукостью или астигматизмом, который носит очки-обскуры, будет видеть более четко, пока они носят очки , но эффект исчезает после их удаления. Подобного эффекта можно добиться, прищурившись.

Поскольку они блокируют периферическое зрение, очки-обскуры совершенно непрактичны для использования за пределами контролируемых настроек, и их ни в коем случае нельзя носить во время таких важных дел, как вождение.Более того, клинические исследования людей, пользующихся очками-обскурами для чтения, показали, что при этом они испытывали чрезмерную нагрузку на глаза.

Проверка заявлений об очках-обскурах

Исследователи, заинтересованные в изучении заявлений об очках-обскурах, собрали тестовую группу из 36 участников и попросили их проверить свое зрение, используя широко рекламируемые очки с несколькими отверстиями (MPH) и с одним отверстием (SPH). . Целью исследования было проверить влияние очков-обскур на такие факторы, как:

• Острота зрения
• Размер зрачка
• Глубина фокуса
• Поле зрения
• Скорость чтения
• Глазной дискомфорт

Они обнаружили, что оба Наборы очков фактически обеспечивали временное улучшение зрения вблизи и вдаль, но за счет большинства других проверенных факторов.Люди, использующие очки MPH, могли видеть текст более четко и читать его быстрее, чем те, кто пользовался очками SPH, но при этом они также испытывали гораздо большее напряжение глаз и дискомфорт.

Клиническое применение очков-обскур

Очки-обскуры полезны для окулистов, которые хотят определить источник проблемы со зрением. Их часто используют вместе с окклюдером — инструментом, которым глазные врачи закрывают вам глаза, когда вы читаете глазную карту.

Очки-обскуры предназначены для уменьшения количества света, с которым ваш глаз должен справляться.Если очки-обскуры временно уменьшают боль, которую вы чувствуете в одном или обоих глазах, это может дать врачу важную подсказку о том, что в первую очередь вызывает это состояние. То же самое в очках-обскурах или без них может быть признаком амблиопии или ленивого глаза ».

Точно так же очки-обскуры являются полезным способом выявления миопии у взрослых и детей старшего возраста. Когда кто-то жалуется на свое зрение, он видит более четко в очках с отверстиями, это важный признак близорукости.Однако, если их зрение действительно ухудшается при использовании очков, это может означать, что у них может быть заболевание желтого пятна или помутнение центральной линзы.

Продолжение

Очки-обскуры в качестве возможного средства помощи при пресбиопии:

Пресбиопия — это состояние, при котором ваше зрение ближнего действия постепенно ухудшается, даже если ваше зрение на других расстояниях остается прежним. Это часто происходит естественным путем с возрастом. Симптомы пресбиопии включают:

• Головные боли при выполнении близкой работы, например при письме
• Нечеткое зрение при чтении текста
• Ощущение, что вам нужно держать книги на расстоянии вытянутой руки, чтобы их четко читать

Некоторые глазные врачи, работающие с пресбиопией, осторожно сообщают об успехе используя очки-обскуры.