80. gadu videokameras pārvēršana reāllaika polarimetriskajā attēlveidotājā: 14 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Polarimetriskā attēlveidošana piedāvā ceļu, lai attīstītu spēles, kas maina spēles dažādās jomās-sākot no vides monitoringa un medicīniskās diagnostikas līdz drošības un pretterorisma lietojumiem. Tomēr komerciālo polarimetrisko kameru ļoti augstās izmaksas ir kavējušas pētījumus un attīstību polarimetriskās attēlveidošanas jomā. Šajā rakstā ir sniegti sīki izstrādāti norādījumi, kā pārvērst astoņdesmito gadu laikmeta trīscauruļu krāsu kameru reāllaika polarimetriskajā attēlveidotājā. Kamera, ko izmanto par pamatu šim pārveidojumam, ir plaši pieejama pārpalikuma tirgū par aptuveni 50 ASV dolāriem. Šī pamācība no miskastes līdz dārgumam Instructable parādīs, kā pārvērst tikai par butaforiju piemērotu kameru noderīgā zinātniskā instrumentā, kura komerciālās versijas būtu daudzu desmitu tūkstošu dolāru vērtas.

Lai veiktu šo reklāmguvumu, jums būs nepieciešami šādi vienumi:

• Darba pārpalikums JVC KY-1900 kamerai (modeļi KY-2000 un KY-2700 šķiet līdzīgi KY-1900 un var būt arī piemēroti)
• Ø25,4 mm platjoslas 70T/30R staru sadalītājs (piemēram, Thorlabs BSS10)
• Ø25,4 mm platjoslas 50/50 staru sadalītājs (piemēram, Thorlabs BSW10)
• 3D drukāti staru kūļa adaptera gredzeni
• Polarizējošas plastmasas loksne (piemēram, Edmund Optics 86-188)

1. darbība: izpratne par polarimetrisko attēlveidošanu

Gaismas vilni raksturo tā viļņa garums, ko mēs uztveram kā rajona krāsu; tā amplitūda, ko mēs uztveram kā intensitātes līmeni; un leņķi, kādā tas svārstās attiecībā pret atskaites asi. Šo pēdējo parametru sauc par viļņa “polarizācijas leņķi”, un tas ir gaismas raksturlielums, ko cilvēka acis bez palīdzības nevar atšķirt. Tomēr gaismas polarizācija satur interesantu informāciju par mūsu vizuālo vidi, un daži dzīvnieki spēj to uztvert un kritiski paļauties uz šo sajūtu navigācijai un izdzīvošanai.

Detalizēts un viegli saprotams polarimetriskās attēlveidošanas un tās lietojumu apraksts ir pieejams manā baltajā dokumentā par DOLPi polarimetriskajām kamerām, kas pieejamas vietnē:

www.diyphysics.com/wp-content/uploads/2015/10/DOLPi_Polarimetric_Camera_D_Prutchi_2015_v5.pdf un tā prezentācija vietnē YouTube:

2. darbība. Kameras iegāde un izlīdzināšana

KY-1900 tika ieviesta kā profesionālas kvalitātes krāsu kamera 70. gadu beigās. Tas bija viens no nedaudzajiem modeļiem, kas tika ražots ar plastmasas oranžu korpusu, padarot to ļoti atšķirīgu un kameru apkalpes augstākās klases profesionalitātes zīmi. 1982. gadā šī kamera tika pārdota par aptuveni 9 000 USD.

Šodien jums vajadzētu būt iespējai atrast to pārpalikuma tirgū par aptuveni 50 USD. KY-1900 tika uzbūvēts kā tanks, tāpēc ir ļoti liela iespēja, ka tas būs pilnībā funkcionāls, ja tas izskatīsies labi kosmētiski. Vienkārši pievienojiet to NTSC krāsu monitoram un piegādājiet tam 12 V līdzstrāvu (kamera patērē aptuveni 1,7A).

Pirms turpināt modifikāciju, pārliecinieties, vai kamera ir darba kārtībā un labi izlīdzināta. Izmantojiet projekta baltās grāmatas II pielikumā redzamos norādījumus, lai izlīdzinātu kameru un pārbaudītu, vai tā darbojas pareizi.

3. darbība. Piekļuve optiskajai montāžai

Pirmais pārveidošanas solis ir piekļūt kameras optiskajam komplektam, kas ietver šādas darbības:

• Noņemiet kameras kreiso vāku
• Noņemiet DF iespiedshēmas plati
• Noņemiet plastmasas izolācijas loksni, kas ar divpusēju lenti ir piestiprināta pie optiskā bloka ārējās pārsega plāksnes

4. darbība: atveriet optisko bloku

Noņemiet optisko bloku iekšējo pārsegu. Šī plāksne ir pielīmēta pie montāžas. Plāksne vairs netiks izmantota, tāpēc neuztraucieties par tās izkropļošanu. Tomēr esiet piesardzīgs, lai nesabojātu montāžas optiskos elementus.

Attēla apakšējā rūtī ir redzams nemodificētās JVC KY-1900 kameras optiskais mezgls. Negadījuma gaisma caur pirmo releja objektīvu tiek sadalīta trīs krāsainos attēlos ar dihroisko staru sadalītājiem, pirms tie tiek nosūtīti uz attiecīgajām Saticon caurulēm, izmantojot otrās releja lēcas. Pārveidošana reāllaika polarimetriskajā attēlveidotājā ietver Dichroic Beamsplitter mezgla oriģinālo dihroisko staru sadalītāju apmaiņu ar platjoslas staru kūļiem, novēršot krāsu apgriešanas filtrus otrās releja lēcās un pievienojot polarizācijas analizatorus.

5. solis: Dichroic Beamsplitter mezgla noņemšana

Siju sadalītāja mezgls tiek turēts ar trim skrūvēm - vienu no priekšpuses un divas no aizmugures. Tādējādi kameras labais sānu vāks, PCB un plastmasas plēve ir jānoņem, lai tie būtu pieejami.

6. solis: 3D drukāšanas staru kūļa adaptera gredzeni

KY-1900 kamerā sākotnēji izmantotajiem dihroisko staru sadalītājiem ir nestandarta diametrs, tāpēc nolēmu modifikācijai izmantot 1”diametra platjoslas plākšņu staru kūļus. Mans draugs un kolēģis Džeisons Meijers izstrādāja un 3D izdrukāja fiksējošo gredzenu, lai noturētu 1 collu staru sadalītājus. Šajā DropBox ir pieejami CAD un 3D drukāšanas faili.

7. solis: Dichroic staru izplatītāju nomaiņa pret platjoslas staru sadalītājiem

Nākamais solis pārveidošanas procesā ir dihroisko staru sadalītāju aizstāšana ar platjoslas staru sadalītājiem. Attēls ir vairāk vai mazāk jāsadala trīs attēlos, tāpēc pirmajam staru sadalītājam jāatspoguļo aptuveni 33,33% krītošās gaismas, vienlaikus ļaujot 66,66% gaismas pāriet uz otru staru sadalītāju, kam pēc tam vajadzētu sadalīt šo daļu vienmērīgi. Es izmantoju šādus staru sadalītājus:

• Ø25,4 mm platjoslas 70T/30R staru kūlis (Thorlabs BSS10)
• Ø25,4 mm platjoslas 50/50 staru sadalītājs (Thorlabs BSW10)

Platjoslas staru kūļi, kas atrodas fiksējošajos gredzenos, ir jāuzstāda komplektā, un modificēto staru sadalītāju komplektu var uzstādīt atpakaļ vietā. Īslaicīgi pievienojiet shēmas plates. Pārliecinoties, ka nekas netraucē pret optiskā komplekta atklātajām daļām, ieslēdziet kameru. Lai pareizi novietotu staru sadalītājus, ir nepieciešama tikai neliela horizontālo/vertikālo potenciometru noregulēšana. Jūs pamanīsit, ka attēls joprojām ir krāsains, kaut arī nedaudz izskalots salīdzinājumā ar sākotnējo attēlu. Attēls joprojām ir krāsains, jo sekundārajos releja objektīvos ir ļoti spēcīgi filtri, kas ir jānoņem.

8. darbība. Piekļuve otrajiem releja objektīviem

Otro releju objektīvu (tas viņiem ir JVC nosaukums) noņemšana no optiskā komplekta prasa papildu kameras demontāžu. Tas ir tāpēc, ka pirms sekundāro releja objektīvu izņemšanas ir jānoņem attēla uztveršanas caurules.

Sāciet, izņemot un atvienojot drukātās plātnes no kabeļu komplektiem. Pēc tam noņemiet kameras aizmuguri. Pēc tam cauruļu komplektus var izvilkt no optiskā komplekta cauruļu korpusiem, nodrošinot piekļuvi otrajiem releja objektīviem.

9. darbība. Otrā releja objektīvu noņemšana un demontāža (pa vienam!)

Otrās releja lēcas notur ar labi paslēptām, nelielām skrūvēm, kurām var piekļūt no optiskā komplekta labās puses. Kad skrūve ir atvērta, izvelciet otro releja objektīvu, pie kura strādāsit. Aptiniet dažus biezas elektriskās lentes slāņus abās optiskās caurules pusēs un atveriet to, izmantojot knaibles.

10. darbība. Krāsu filtru noņemšana un otrā releja objektīva salikšana

Krāsu filtrs jānoņem, atskrūvējot fiksatora gredzenu, izmantojot uzgriežņu atslēgu vai ļoti asus pincetes. Pēc filtra noņemšanas vienkārši salieciet objektīvu un pievelciet ar pirkstu.

Krāsu filtra likvidēšana maina sekundārā releja objektīva fokusa punktu, tāpēc to nevajadzētu pilnībā ievietot optiskajā komplektā. Tā vietā modificētajām sekundārajām releja lēcām vajadzētu izvirzīties tikai aptuveni 2,5 mm.

Pēc visu modificēto sekundāro releju objektīvu uzstādīšanas un nostiprināšanas ar skrūvēm kameru var salikt vēlreiz. Atstājiet optisko bloku pieejamu un tikai īslaicīgi pievienojiet DF paneli, pārliecinoties, ka tas nav īssavienojumā ar optisko bloku.

11. solis: pārkārtojiet kameru

Ir pienācis laiks ļoti rūpīgi izlīdzināt kameru, lai tā radītu perfekti melnbaltu attēlu. Zināms krāsu izlīdzināšanas līmenis vienmēr būs redzams, jo sekundārās releja lēcas bija paredzētas šaurai viļņu garuma joslai un tagad tiek izmantotas visā redzamās gaismas joslā. Bārkstis ir īpaši pamanāma attēla malās, kad tālummaiņa ir pavilkta līdz galam, bet pienācīgu reģistrāciju var panākt, pacietīgi ievērojot projekta baltās grāmatas II pielikumā izklāstīto procedūru.

12. darbība. Polarizācijas analizatora filtru izgatavošana

Izgrieziet trīs 1,42”× 1,42” kvadrātus no polarizācijas lapas. Es izmantoju Edmund Optics 86-188 150 x 150 mm, 0,75 mm biezumu, polarizējošu laminētu plēvi. Es izvēlējos šo filmu lētāku piedāvājumu vietā, jo tai ir ļoti augsta izmiršanas attiecība, kā arī augsta pārraide, kas nodrošina labākus polarimetriskos attēlus. Ievērojiet attēlā, ka viens no kvadrātiem ir sagriezts 45 ° leņķī attiecībā pret pārējiem diviem.

13. darbība: pievienojiet polarizācijas analizatorus

Pievienojiet polarizācijas analizatorus ar caurspīdīgu lenti optiskajā komplektā tā, lai tie būtu novietoti optiskajos ceļos pie caurulēm, kā parādīts attēlā.

Tieši tā! Pārvēršana ir pabeigta. Šajā posmā varat pārbaudīt kameru, pirms atkal salikt optiskā bloka vāku (es izmetu iekšējo vāku), atkārtoti piestiprinot plastmasas loksni, atkārtoti pievienojot DF paneli un aizverot kameras korpusu.

14. darbība. Kameras lietošana

Attēlā parādīti rezultāti ar parauga mērķi, kas izgatavots no polarizējošas plastmasas gabaliem leņķī no 0 ° līdz 180 ° kopā ar krāsu joslu. Mērķis, kas uzņemts no modificētās JVC KY-1900 kameras, attēlo krāsu joslu un citus nepolārizētus attēla elementus pelēkā skalā, savukārt polarizatora plēves gabali ir spilgti krāsoti, kodējot to polarizācijas leņķi NTSC RGB telpā.

Lai iegūtu papildinformāciju par šo projektu, lūdzu, lejupielādējiet projekta balto grāmatu no vietnes www.diyPhysics.com.

Pirmā balva atkritumos līdz dārgumiem