Alakítsa át az 1980-as évekbeli videokamerát valós idejű polarimetrikus képalkotóvá: 14 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:43

A polarimetrikus képalkotás számos területen lehetővé teszi a játékváltó alkalmazások kifejlesztését-a környezetfigyeléstől és az orvosi diagnosztikától a biztonsági és terrorizmusellenes alkalmazásokig. A kereskedelmi polarimetrikus kamerák nagyon magas költsége azonban akadályozta a polarimetrikus képalkotás kutatását és fejlesztését. Ez a dokumentum részletes utasításokat tartalmaz a felesleges, 1980-as évekbeli, 3 csöves színes fényképezőgép valós idejű polarimetrikus képalkotóvá történő átalakítására. Az átalakítás alapjául szolgáló kamera széles körben elérhető a többletpiacon, körülbelül 50 dollárért. Ez a szemétről kincsre szóló Instructable megmutatja, hogyan lehet a csak kellékként alkalmas kamerát hasznos tudományos műszerré alakítani, amelynek kereskedelmi verziói sok tízezer dollárt érnek.

A konverzió végrehajtásához a következő elemekre lesz szüksége:

• Működő többlet JVC KY-1900 kamera (a KY-2000 és a KY-2700 modellek hasonlóak a KY-1900-hoz, és alkalmasak is lehetnek)
• Ø25,4 mm széles sávú 70T/30R fénysugárzó (pl. Thorlabs BSS10)
• Ø25,4 mm széles sávú 50/50 sugárzó (pl. Thorlabs BSW10)
• 3D-nyomtatott fénysugár-adapter gyűrűk
• Polarizáló műanyag lemez (pl. Edmund Optics 86-188)

1. lépés: A polarimetrikus képalkotás megértése

A fényhullámot a hullámhossza jellemzi, amelyet kerületi színként érzékelünk; amplitúdója, amelyet intenzitási szintként érzékelünk; és az a szög, amelyen egy referenciatengelyhez képest oszcillál. Ezt az utolsó paramétert a hullám „polarizációs szögének” nevezik, és ez a fény olyan jellemzője, amelyet az emberi szem nem képes megkülönböztetni. A fény polarizációja azonban érdekes információkat hordoz vizuális környezetünkről, és néhány állat képes érzékelni azt, és kritikusan támaszkodni erre az érzékre a navigáció és a túlélés szempontjából.

A polarimetrikus képalkotás és alkalmazásainak részletes és könnyen érthető leírása megtalálható a DOLPi polarimetrikus kamerákról készült tanulmányomban:

www.diyphysics.com/wp-content/uploads/2015/10/DOLPi_Polarimetric_Camera_D_Prutchi_2015_v5.pdf és bemutatója a YouTube-on:

2. lépés: A kamera megvásárlása és igazítása

A KY-1900-at professzionális színű fényképezőgépként mutatták be a 70-es évek végén. Ez azon kevés modellek egyike volt, amelyeket műanyag narancssárga házzal gyártottak, így nagyon megkülönböztethetővé vált, és a professzionális professzionalizmus jele volt a kamera stábja számára. 1982 -ben ezt a fényképezőgépet körülbelül 9 000 dollárért értékesítették.

Ma meg kell találnia egyet a többletpiacon körülbelül 50 dollárért. A KY-1900-at úgy építették, mint egy tankot, így nagyon nagy az esélye annak, hogy teljesen működőképes lesz, ha esztétikailag jól néz ki. Csak csatlakoztassa egy NTSC színes monitorhoz, és szállítsa 12 V DC -vel (a kamera körülbelül 1,7 A -t vesz fel).

Mielőtt folytatná a módosítást, győződjön meg arról, hogy a kamera működőképes és jól van beállítva. Használja a projekt ismertetőjének II. Függelékében található utasításokat a fényképezőgép beállításához, és ellenőrizze, hogy megfelelően működik -e.

3. lépés: Hozzáférés az optikai egységhez

Az átalakítás első lépése a kamera optikai egységének elérése, amely a következő lépéseket tartalmazza:

• Szerelje szét a kamera bal burkolatát
• Távolítsa el a DF nyomtatott áramköri lapot
• Húzza le a műanyag szigetelőlapot, amelyet kétoldalas szalaggal rögzít az optikai egység külső burkolatához

4. lépés: Nyissa ki az optikai szerelvényt

Távolítsa el a belső optikai szerelvény fedőlapját. Ez a lemez ragasztva van a szerelvényhez. A lemezt nem fogják újra használni, ezért ne aggódjon a torzítás miatt. Ügyeljen azonban arra, hogy ne károsítsa a szerelvényen belüli optikai elemeket.

Az ábra alsó ablaktáblája a módosítatlan JVC KY-1900 kamera optikai szerelvényét mutatja. Az első relélencsén keresztül érkező fényt a dikroikus sugárzók három színes képre osztják fel, mielőtt a második relélencsén keresztül elküldik őket a megfelelő szatikoncsövekre. A valós idejű polarimetrikus képalkotóvá történő átalakítás magában foglalja a Dichroic Beamsplitter szerelvény eredeti dikroikus fénysugárzóinak szélessávú sugárzókészülékekkel történő cseréjét, a második vágólencsékben lévő színvágó szűrők kiküszöbölését és polarizációs elemzők hozzáadását.

5. lépés: A Dichroic fénysugárzó szerelvény eltávolítása

A Sugárosztó szerelvényt három csavar tartja, egy elölről és kettő hátulról. Ennek megfelelően a fényképezőgép jobb oldali burkolatát, NYÁK-ját és műanyag fóliáját el kell távolítani, hogy hozzáférhetőek legyenek.

6. lépés: 3D-nyomtatás Beamsplitter adapter gyűrűk

Az eredetileg a KY-1900 fényképezőgépben használt dikroikus fénysugárzók nem szabványos átmérőjűek, ezért úgy döntöttem, hogy 1”átmérőjű széles sávú fénysugárzókat használok a módosításhoz. Barátom és kollégám, Jason Meyers tervezett és 3D-ben kinyomtatott egy rögzítőgyűrűt, amely az 1”-os fénysugárzókat a helyén tartja. CAD és 3D nyomtatási fájlok érhetők el ezen a DropBoxon.

7. lépés: A Dichroic fénysugárzók cseréje szélessávú sugárzókra

Az átalakítási folyamat következő lépése a dikroikus fénysugárzók széles sávú sugárzókra való cseréje. A képet többé-kevésbé egyenlően kell felosztani három képre, így az első sugárzónak a beeső fény körülbelül 33,33% -át kell visszavernie, míg a fény 66,66% -át egy másik fénysugárzónak kell eljuttatnia, amely ezt követően felosztja ezt a részt egyenletesen. A következő fénysugárzókat használtam:

• Ø25,4 mm széles sávú 70T/30R fénysugár (Thorlabs BSS10)
• Ø25,4 mm széles sávú 50/50 sugárzó (Thorlabs BSW10)

A rögzítőgyűrűkön belüli szélessávú sugárzókat el kell helyezni a szerelvénybe, majd a módosított Sugárosztó szerelvényt vissza lehet szerelni a helyére. Ideiglenesen csatlakoztassa újra az áramköri lapokat. Ügyeljen arra, hogy semmi ne zárjon rövidre az optikai egység szabadon lévő részein, majd kapcsolja be a fényképezőgépet. A vízszintes/függőleges potenciométerek csak kis mértékű beállítására van szükség az igazítás eléréséhez, ha helyesen helyezte el a fénynyaláb -elosztókat. Észre fogja venni, hogy a kép még mindig színes, bár kissé elmosódott az eredeti képhez képest. A kép továbbra is színesben jelenik meg, mert a másodlagos relélencsékben nagyon erős szűrők vannak, amelyeket el kell távolítani.

8. lépés: Hozzáférés a második relélencséhez

A második relélencse (ez a JVC neve) eltávolítása az optikai egységből további szétszerelést igényel. Ennek oka az, hogy a képfelvevő csöveket el kell távolítani, mielőtt a másodlagos relélencséket ki lehetne venni.

Kezdje azzal, hogy előveszi és leválasztja a nyomtatott táblákat a kábelszerelvényekről. Ezután távolítsa el a kamera hátlapját. A csőszerelvényeket ezután le lehet húzni az optikai egység csőházáról, így hozzáférhet a második relélencséhez.

9. lépés: A második relé lencséinek eltávolítása és szétszerelése (egyenként!)

A második relélencsét jól rejtett, kis csavarok tartják a helyükön, amelyek az optikai egység jobb oldaláról érhetők el. Miután a csavar kinyílt, húzza ki a második relélencsét, amelyen dolgozni fog. Tekerjen néhány réteg vastag elektromos szalagot az optikai cső két oldalára, és nyissa ki fogóval.

10. lépés: A színszűrők eltávolítása és a második relélencse -összeszerelés

A színszűrőt úgy kell eltávolítani, hogy a rögzítőgyűrűt csavarkulccsal vagy nagyon hegyes csipesszel le kell csavarni. A szűrő eltávolítása után egyszerűen szerelje vissza a lencsét, és húzza meg ujjával.

A színszűrő eltávolítása eltolja a másodlagos relélencse fókuszpontját, ezért nem szabad teljesen visszahelyezni az optikai egységbe. Ehelyett a módosított másodlagos relé lencséknek csak körülbelül 2,5 mm -re kell kinyúlniuk.

A fényképezőgép az összes módosított másodlagos relé objektív telepítése és rögzítőcsavarokkal történő rögzítése után újra összeszerelhető. Hagyja hozzáférhető az optikai szerelvényt, és csak ideiglenesen csatlakoztassa újra a DF-kártyát, ügyelve arra, hogy ne zárja rövidre az optikai szerelvényt.

11. lépés: A kamera átrendezése

Itt az ideje, hogy nagyon óvatosan igazítsa a kamerát, hogy tökéletesen fekete-fehér képet kapjon. A színárnyalatok bizonyos szintje mindig látható lesz, mivel a másodlagos relélencséket keskeny hullámhossz -sávra tervezték, és most a látható fény teljes sávszélességén használják. A rozsdásodás különösen a kép szélein észrevehető, ha a zoomot teljesen visszahúzzuk, de a tisztességes regisztrációt elérhetjük, ha türelmesen követjük a projekt fehér könyvének II.

12. lépés: Polarizációs elemző szűrők készítése

Vágjon három 1,42”× 1,42” négyzetet egy polarizációs lapból. Edmund Optics 86-188 150 x 150 mm, 0,75 mm vastagságú, polarizáló laminált filmet használtam. Azért választottam ezt a filmet az olcsóbb kínálat helyett, mert nagyon magas kioltási aránnyal és nagy átvitellel rendelkezik, ami jobb polarimetrikus képeket eredményez. Figyeljük meg az ábrán, hogy az egyik négyzet 45 ° -ban van vágva a másik kettőhöz képest.

13. lépés: A polarizációs elemzők hozzáadása

Rögzítse a polarizációs analizátorokat tiszta szalaggal az optikai szerelvényen belül úgy, hogy az optikai utakon belül a csövekhez illeszkedjenek, amint az az ábrán látható.

Ez az! Az átalakítás befejeződött. Ebben a szakaszban tesztelheti a kamerát, mielőtt újra összeszerelné az optikai egység burkolatát (eldobtam a belső burkolatot), visszahelyezte a műanyag lapot, visszahelyezte a DF -kártyát, és bezárta a kamera burkolatát.

14. lépés: A kamera használata

Az ábra eredményeket mutat egy mintacéllal, amely polarizáló műanyagdarabokból készült 0 ° és 180 ° közötti szögben, valamint egy színsávot. A módosított JVC KY-1900 fényképezőgépről rögzített célpont a kép színeit és egyéb nem polarizált elemeit szürkeskálában jeleníti meg, míg a polarizációs fólia darabjai élénk színűek, a polarizációs szöget kódolják az NTSC RGB terében.

A projekttel kapcsolatos további információkért kérjük, töltse le a projekt ismertetőjét a www.diyPhysics.com webhelyről.

Első díj a kukában a kincsért