Teisenda 1980ndate videokaamera reaalajas polarimeetriliseks pildistajaks: 14 sammu (koos piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:49

Polarimeetriline pildistamine pakub võimalust mängu muutvate rakenduste arendamiseks paljudes valdkondades-alates keskkonnaseirest ja meditsiinilisest diagnostikast kuni turvalisuse ja terrorismivastaste rakendusteni. Kuid kaubanduslike polarimeetriliste kaamerate väga kõrge hind on takistanud polarimeetrilise kujutise uurimist ja arendamist. Selles artiklis esitatakse üksikasjalikud juhised 1980ndate ajastu üleliigse 3-toruga värvikaamera reaalajas polarimeetriliseks pildistamiseks muutmiseks. Selle konversiooni aluseks olnud kaamera on ülejäägiturul laialdaselt saadaval umbes 50 dollari eest. See prügikastist aarde Instructable näitab teile, kuidas muuta ainult rekvisiidiks sobiv kaamera kasulikuks teaduslikuks instrumendiks, mille kommertsversioonid oleksid väärt kümneid tuhandeid dollareid.

Selle konversiooni tegemiseks vajate järgmisi üksusi:

• Tööülejääk JVC KY-1900 kaamera (mudelid KY-2000 ja KY-2700 tunduvad sarnased KY-1900-ga ja võivad ka sobida)
• Ø25,4 mm lairiba 70T/30R talajagaja (nt Thorlabs BSS10)
• Ø25,4 mm lairiba 50/50 kiirtejagaja (nt Thorlabs BSW10)
• 3D-prinditud talajagaja adapterrõngad
• Polariseeriva plaadi leht (nt Edmund Optics 86-188)

Samm: mõistke polarimeetrilist kujutist

Valguslainet iseloomustab selle lainepikkus, mida me tajume linnaosa värvina; selle amplituud, mida me tajume kui intensiivsuse taset; ja nurk, mille juures see võngub võrdlustelje suhtes. Seda viimast parameetrit nimetatakse laine polarisatsiooninurgaks ja see on valguse tunnusjoon, mida paljaste inimsilmad ei suuda eristada. Valguse polarisatsioon kannab aga huvitavat teavet meie visuaalse keskkonna kohta ning mõned loomad on võimelised seda tajuma ning navigeerimiseks ja ellujäämiseks sellele meelele kriitiliselt lootma.

Üksikasjalik ja hõlpsasti mõistetav polarimeetrilise pildistamise kirjeldus ja selle rakendused on saadaval minu valge raamatus DOLPi polarimeetriliste kaamerate kohta, mis on saadaval aadressil:

www.diyphysics.com/wp-content/uploads/2015/10/DOLPi_Polarimetric_Camera_D_Prutchi_2015_v5.pdf ja selle esitlus YouTube'is aadressil

2. samm: kaamera ostmine ja joondamine

KY-1900 võeti kasutusele professionaalse kvaliteediga värvikaamerana 70ndate lõpus. See oli üks väheseid mudeleid, mida hakati tootma oranži plastikust korpusega, muutes selle väga eristuvaks, ning kaameratöötajate tipptasemel professionaalsuse märk. Aastal 1982 müüdi seda kaamerat umbes 9 000 dollari eest.

Täna peaksite leidma selle ülejäägiturult umbes 50 dollari eest. KY-1900 ehitati nagu tank, seega on väga hea võimalus, et see on kosmeetiliselt hea väljanägemise korral täiesti töökorras. Lihtsalt ühendage see NTSC värvimonitoriga ja varustage 12 V alalisvooluga (kaamera võtab umbes 1,7 A voolu).

Enne muudatustega jätkamist veenduge, et kaamera oleks töökorras ja hästi joondatud. Kasutage projekti valge raamatu II lisas toodud juhiseid kaamera joondamiseks ja selle toimimise kontrollimiseks.

3. samm: juurdepääs optilisele sõlmele

Teisendamise esimene samm on juurdepääs kaamera optilisele sõlmele, mis hõlmab järgmisi samme:

• Võtke kaamera vasak kate lahti
• Eemaldage DF trükkplaat
• Eemaldage plastikust eraldusleht, mis on kahepoolse teibiga kinnitatud optilise sõlme välimise katteplaadi külge

4. samm: optilise sõlme avamine

Eemaldage optilise sõlme sisemine katteplaat. See plaat on liimitud sõlmele. Plaati ei kasutata uuesti, nii et ärge muretsege selle moonutamise pärast. Olge siiski ettevaatlik, et mitte kahjustada sõlme optilisi elemente.

Joonise alumisel paanil on kujutatud modifitseerimata kaamera JVC KY-1900 optiline komplekt. Juhtvalgus esimese relee objektiivi kaudu jagatakse dikroossete kiirte jagajate abil kolmeks värviliseks pildiks, enne kui need teise releeklaaside kaudu vastavatesse Saticon -tuubidesse saadetakse. Muutmine reaalajas polarimeetriliseks pildistajaks hõlmab Dichroic Beamsplitter Assamblee originaalsete dichroic kiirte jagajate vahetamist lairiba-kiirgusejagajate abil, kõrvaldades värvikärbimisfiltrid teise relee objektiivide sees ja lisades polarisatsioonianalüsaatorid.

Samm 5: Dichroic Beamsplitter sõlme eemaldamine

Talajaotuskomplekti hoitakse kolme kruviga, üks eest ja kaks tagant. Seetõttu tuleb kaamera parempoolne kate, trükkplaat ja plastkile eemaldada, et need oleks juurdepääsetavad.

Samm 6: 3D-printimise talajaoturi adapterrõngad

Algselt KY-1900 kaameras kasutatud dikroossetel kiirvalguritel on mittestandardne läbimõõt, mistõttu otsustasin modifikatsiooniks kasutada 1”läbimõõduga lairiba plaatkiire jagajaid. Mu sõber ja kolleeg Jason Meyers kujundas ja trükkis 3D-kinnitusrõnga, et hoida 1”talajaoturid paigal. Selles DropBoxis on saadaval CAD- ja 3D-printimisfailid.

Samm 7: Dichroic kiirte jagajate asendamine lairiba kiirgusejagajatega

Konversiooniprotsessi järgmiseks sammuks on dikroonsete kiirte jagajate asendamine lairiba kiirgusejagajatega. Pilt tuleb jagada enam-vähem võrdselt kolmeks pildiks, nii et esimene talajaotur peab peegeldama umbes 33,33% langevast valgusest, võimaldades samal ajal 66,66% valgust teisele kiirgurile, mis peaks selle osa jagama ühtlaselt. Kasutasin järgmisi kiirte jagajaid:

• Ø25,4 mm lairiba 70T/30R talajagaja (Thorlabs BSS10)
• Ø25,4 mm lairiba 50/50 talajagaja (Thorlabs BSW10)

Kinnitusrõngaste lairiba talajaoturid tuleks paigaldada sõlme ja modifitseeritud talajaotusseade saab seejärel oma kohale tagasi paigaldada. Ühendage trükkplaadid ajutiselt tagasi. Veenduge, et miski ei ühendaks optilise sõlme avatud osi, lülitage kaamera sisse. Kui asetate talajaoturid õigesti, on joondamiseks vaja horisontaalseid/vertikaalseid potentsiomeetreid vaid pisut reguleerida. Märkate, et pilt on endiselt värviline, ehkki esialgse pildiga võrreldes pisut pimestatud. Pilt kuvatakse endiselt värvilisena, sest teisese relee objektiivides on väga tugevad filtrid, mis tuleb eemaldada.

8. samm: juurdepääs teisele objektiivile

Teise relee objektiivide (see on nende jaoks JVC nimi) eemaldamine optilisest komplektist nõuab kaamera täiendavat lahtivõtmist. Selle põhjuseks on asjaolu, et enne sekundaarsete releeobjektiivide väljavõtmist tuleb pildivõtutorud eemaldada.

Alustuseks võtke trükkplaadid kaablikomplektidest välja ja ühendage need lahti. Seejärel eemaldage kaamera tagakülg. Seejärel saab torusõlmed optilise sõlme toruümbristelt maha tõmmata, võimaldades juurdepääsu teisele objektiivile.

Samm: teise relee objektiivide eemaldamine ja demonteerimine (ükshaaval!)

Teisi releed hoiavad paigal hästi peidetud väikesed kinnituskruvid, millele pääseb ligi optilise sõlme paremalt poolt. Kui kinnituskruvi on avatud, tõmmake teine relee lääts välja, millega kavatsete töötada. Keerake optilise toru mõlemale küljele paar kihti paksu elektrilinti ja avage see tangide abil.

Samm 10: Värvifiltrite eemaldamine ja teise relee objektiivi kokkupanek

Värvifilter tuleb eemaldada, keerates mutrivõtme või väga teravate pintsettide abil kinnitusrõngas lahti. Pärast filtri eemaldamist pange lääts lihtsalt kokku ja pingutage sõrmedega.

Värvifiltri eemaldamine nihutab teisese relee objektiivi fookuspunkti, nii et seda ei tohiks optilisse sõlme lõpuni tagasi sisestada. Selle asemel peaksid modifitseeritud sekundaarsed releed olema ainult umbes 2,5 mm.

Kaamerat saab pärast kõigi muudetud sekundaarsete relee objektiivide paigaldamist ja kinnituskruvidega kinnitamist uuesti kokku panna. Jätke optiline sõlme juurdepääsetavaks ja ühendage DF-plaat ainult ajutiselt tagasi, veendudes, et see ei tekiks optilise sõlmega lühist.

Samm 11: Kaamera ümberkorraldamine

Nüüd on aeg kaamera väga hoolikalt joondada, et see tekitaks täiuslikult mustvalge pildi. Teatud taseme värvilisust on alati näha, sest sekundaarsed releed on kavandatud kitsa lainepikkuste riba jaoks ja neid kasutatakse nüüd kogu nähtava valguse ribalaiuse ulatuses. Pruunistus on eriti märgatav pildi servades, kui suumi lõpuni tagasi tõmmata, kuid korraliku registreerimise saab saavutada, järgides kannatlikult projekti valge raamatu II lisas kirjeldatud protseduuri.

12. samm: tehke polarisatsioonianalüsaatori filtrid

Lõika polariseerimislehest välja kolm 1,42”× 1,42” ruutu. Kasutasin Edmund Optics 86-188 150 x 150mm, 0,75mm paksust, polariseerivat lamineeritud kilet. Valisin selle filmi odavamate pakkumiste asemel, kuna sellel on väga suur väljasuremisaste ja kõrge edastusvõime, mis muudab paremaks polarimeetrilise pildi. Pange tähele joonisel, et üks ruutudest lõigatakse kahe teise suhtes 45 ° nurga all.

Samm 13: polarisatsioonianalüsaatorite lisamine

Kinnitage polarisatsioonianalüsaatorid läbipaistva teibiga optilise sõlme sisse nii, et need asetatakse optiliste radade külge torudele, nagu on näidatud joonisel.

See on kõik! Teisendamine on lõpule viidud. Saate selles etapis kaamerat enne optilise sõlme kaane uuesti kokkupanemist testida (ma eemaldasin sisemise katte), plastlehe uuesti kinnitada, DF -plaadi uuesti ühendada ja kaamera korpuse sulgeda.

14. samm: kaamera kasutamine

Joonisel on näidatud proovi sihtmärk, mis on valmistatud polariseeriva plasti tükkidest nurga all 0 ° kuni 180 ° koos värviribaga. Modifitseeritud JVC KY-1900 kaamerast jäädvustatud sihtmärk näitab pildi värviriba ja muid mittepolariseeritud elemente halliskaalas, polarisaatorkile tükid on aga erksavärvilised, kodeerides nende polarisatsiooninurka NTSC RGB ruumis.

Selle projekti kohta lisateabe saamiseks laadige projekti valge raamat alla aadressilt www.diyPhysics.com.

Esimene auhind prügikastist aardesse