Diy hőkamera telefotó konverter: 15 lépés

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

Nemrég vettem egy Seek RevealPro hőkamerát, amely 320 x 240 -es hőszenzorral büszkélkedhet> 15 Hz képsebességgel, hihetetlenül megfizethető áron.

Az egyetlen probléma, ami ezzel a fényképezőgéppel van, az, hogy fix 32 ° -os látómezővel rendelkezik. Ez rendben van az általános hőellenőrzéshez, de valódi hátrány, ha a fényképezőgépet közeli munkához próbálja felmérni a nyomtatott áramköri kártyákon való disszipációt, vagy azonosítani egy hibás vagy alulméretezett alkatrészt. A távolságtartomány ellentétes oldalán a 32 ° FOV lencse megnehezíti a távolságban lévő tárgyak, illetve a normál távolságon lévő kisebb tárgyak hőmérsékletének látását és mérését.

diy "makró" nagyító adaptereket írtak le, de nem vagyok tisztában azzal, hogy bárki megmutatta volna még, hogyan kell telekátalakítót készíteni az egyik ilyen kamerához.

Lépés: Egyszerű teleszkópok

Egy objektum távolról történő képalkotásához hőkamerával egyszerű távcsőre van szükség, amelynek lencséi 10 μm tartományban működnek. Alapvető fénytörő teleszkóp, amely két optikai elemmel, egy objektívvel és egy okulárral rendelkezik. A cél egy nagy lencse, amely fényt gyűjt egy távoli objektumból, és képet hoz létre az objektumról a fókuszsíkon. A szemlencse csak egy nagyító, amelyen keresztül a hőkamera megtekintheti a virtuális képet.

Amint az ábrán látható, a töréses távcsőnek két alapvető konfigurációja létezik: a Keplerian távcső konvergáló lencsés szemlencsével, míg a galileai távcső eltérő szemlencsével rendelkezik. A Keplerian távcsövön keresztül nézve a kép fordított, míg a galileai távcső által készített kép függőleges. A távcső önmagában nem képalkotó rendszer. Inkább a távcsőhöz rögzített hőkamera végső soron saját optikáján keresztül képezi a képet.

A Keplerian távcső nagyítását az objektív és a szemlencse fókusztávolságának aránya határozza meg:

Nagyítás_Keplerian = fo/fe

A galileai távcső pozitív és negatív szemlencsét használ, így a nagyítást a következők adják meg:

Magnigication_Galilean = -fo/fe

Az objektív mérete azért is fontos, mert minél nagyobb az átmérője, annál több fényt tud összegyűjteni, és annál jobban fel tudja oldani a közeli tárgyakat.

2. lépés: A termikus képalkotáshoz megfelelő lencsék kiválasztása

A hőkamerák körülbelül 10 µm -en mérik az infravörös fény intenzitását. Ennek oka az, hogy a tárgyak a Wien elmozdulási törvényének megfelelően az adott hullámhossz körül tetőző fekete test sugárzást bocsátanak ki. A normál üveg azonban nem bocsát ki fényt ezeken a hullámhosszokon, ezért a hőképalkotáshoz használt lencséket vagy germániumból vagy cink -szelenidből kell készíteni, amelyek lehetővé teszik a 10 µm -es sugárzás áthaladását.

A germánium (Ge) lencséket leggyakrabban hőképalkotó alkalmazásokhoz használják, mivel széles spektrumú (2,0 - 16 µm) az érdeklődési körükben. A germánium lencsék átlátszatlanok a látható fénynek, és üveges-szürke fémes megjelenésűek. Inertek a levegővel, vízzel, lúgokkal és a legtöbb savval szemben. A germánium törésmutatója 10,00 µm -nél 4,004, és áteresztési tulajdonságai nagyon érzékenyek a hőmérsékletre.

A cink -szelenidet (ZnSe) sokkal gyakrabban használják CO2 -lézereknél. Nagyon széles átviteli tartománya van (600 nm - 16,0 µm). Mivel a látható spektrum vörös részében alacsony az abszorpció, a ZnSe lencséket általában olyan optikai rendszerekben használják, amelyek kombinálják a CO2 lézereket (amelyek általában 10,6 µm-en működnek), olcsó látható vörös HeNe vagy félvezető-igazító lézerekkel. Átviteli tartományuk a látható spektrum egy részét tartalmazza, mély narancssárga árnyalatot adva nekik.

Új infravörös lencsék megvásárolhatók a Thorlabs, az Edmund Optics és más optikai alkatrészek beszállítóitól. Mint elképzelheti, ezek az objektívek nem olcsók-a Thorlabs Ø1/2 Ge plano-domború lencséi ára körülbelül 140 dollár, míg a ZnSe lencsék ára körülbelül 160 dollár. Az Ø1” Ge objektívek körülbelül 240 dollárért, míg a ZnSe ilyen átmérőjű áron kerülnek értékesítésre körülbelül 300 dollár. A többlet-leletek vagy a távol-keleti kínálat tehát a legjobb a makró- és telefotó-adapterek készítéséhez.

3. lépés: Teleobjektív átalakító tervezése

Találtam egy Ø1”Ge plano-domború lencsét, amelynek fókusztávolsága 50 mm (hasonló a Thorlabs LA9659-E3-hoz), és egy Ø1/2” Ge plano-domború lencsét, 15 mm-es gyújtótávolsággal (hasonló egy Thorlabs LA9410-E3), hogy elkészítsem a Keplerian teleobjektívemet. A nagyítás így:

Nagyítás = fo/fe = 50mm/15mm = 3,33

Más nagyítású telefotó adapterek könnyen megtervezhetők a fent bemutatott egyszerű képletek segítségével. Kérjük, vegye figyelembe, hogy a fő lencsecső hosszát esetleg módosítani kell, mivel a lencsék közötti távolságnak közel kell lennie az f0 + fe értékhez.

4. lépés: Gyűjtse össze az összetevőket a telefotó átalakítóhoz

Az alábbi elemekre lesz szüksége az enyémhez hasonló telefotó -átalakító elkészítéséhez (mindegyik Thorlabs alkatrész):

LA9659-E3 Ø1 Ge Plano-domború lencse, f = 50 mm, AR-bevonat: 7-12 µm $ 241.74

LA9410-E3 Ø1/2 Ge Plano-domború lencse, f = 15 mm, AR bevonat: 7-12 µm $ 139.74

SM1V05 Ø1 "állítható objektívcső, 0,31" utazási tartomány $ 30,25

SM1L15 SM1 objektívcső, 1,50 hüvelykes menetmélység, egy rögzítőgyűrű a csomagban

SM1A1 adapter külső SM05 szálakkal és belső SM1 szálakkal $ 20.60

SM05L03 SM05 objektívcső, 0,30 menetmélység, egy rögzítőgyűrű a csomagban

SM1RR SM1 rögzítőgyűrű Ø1 -os objektívcsövekhez és rögzítőkhöz 4,50 USD

Összesen új germánium lencsékkel 466,33 USD

Lakás csak 84,85 dollár

A teleobjektívemet a Thorlab SM1 és SM05 csöves alkatrészeiből készült optikai csőben helyeztem el. Az objektívet az SM1V05 állítható lencsecső elejére helyeztem, hogy lehetővé tegye a fókuszálást, lehetővé téve a lencsék közötti távolság beállítását. A fókusz rögzítéséhez külső SM1 gyűrűt használnak. A Thorlabs vadonatúj alkatrészeinek használatával körülbelül 466 dollárt költhet. Ha az eBay® ZnSe lencséit és új alkatrészeket használ a házhoz, akkor körülbelül 200 dollárt költhet.

A teleszkóp burkolatának nem kell olyan divatosnak lennie, mint az enyém. A fókuszálásra alkalmas PVC csövek (pl. Menetes kupakra szerelt lencse) tökéletesen működnek. Azonban nagyon szeretem a Thorlabs SM csöveit, mert viszonylag olcsók és tökéletesen alkalmasak az ilyen típusú optikai műszerek gyártására. Ezenkívül a szemlencse SM05L03 menetes oldala tökéletesen illeszkedik a Seek RevealPRO lencse rögzítőgyűrűjéhez.

5. lépés: Építés 1. lépés: Távolítsa el a gyűrűt az SM1L15 csőből

Ujjaival vagy csavarkulccsal (pl. Thorlabs SPW602, amely 26,75 dollárért kapható) távolítsa el az SM1L rögzítőgyűrűt, amely az SM1L15 cső belsejében található.

6. lépés: Felépítés 2. lépés: Alkatrészek előkészítése az objektív összeszereléséhez

Készítse elő az objektív összeszereléséhez szükséges alkatrészeket:

• SM1V05 állítható lencsecső
• Két SM1 rögzítőgyűrű (az egyik az SM1L15 lencsecsőből származik, az előző lépésben látható módon)
• Ø1 "Ge Plano-domború lencse, f = 50 mm, AR-bevonat: 7-12 µm (vagy hasonló)

7. lépés: Építés 3. lépés: Helyezze be az SM1 rögzítőgyűrűt az SM1V05 -be 6 mm mélyre

Csavarkulccsal vagy ujjaival helyezze be az egyik rögzítőgyűrűt az SM1V05 állítható lencsecsőbe körülbelül 6 mm mélységig. Ezt módosítania kell attól függően, hogy milyen objektívet választott objektívnek. Az elképzelés szerint lehetővé kell tenni, hogy a lencse elegendően hátul üljön, és lehetővé tegye a rögzítőgyűrű használatát a lencse másik oldalán.

8. lépés: Felépítés 4. lépés: Helyezze be az objektívlencsét és a külső rögzítőgyűrűt

Helyezze be az objektívlencsét domború oldalával kifelé, majd rögzítse a helyére a második rögzítőgyűrű segítségével. Ügyeljen arra, hogy ne húzza meg túlzottan, mert ez károsíthatja a lencsét! Ha csipeszt vagy más szerszámot használ a csavarkulcs helyett, ügyeljen arra, hogy ne karcolja meg a lencsét.

9. lépés: Felépítés 5. lépés: Alkatrészek előkészítése a szemlencséhez

Készítse elő a szemlencse összeszereléséhez használt alkatrészeket:

• SM05L03 lencsecső
• SM5 rögzítőgyűrű (eltávolítva az SM05L03 csőből)
• Ø1/2 "Ge Plano-domború lencse, f = 15 mm, AR-bevonat: 7-12 µm (vagy hasonló)

10. lépés: Felépítés 6. lépés: Szerelje össze a szemlencsét

Szerelje össze a szemlencsét úgy, hogy a szemlencsét az SM05L03 csőbe helyezi. A domború oldalnak a külső menetekre kell néznie (a következő képen lefelé). Rögzítse a lencsét a helyén az SM05 rögzítőgyűrűvel. Az SM05 rögzítőgyűrű behelyezéséhez és meghúzásához lehetőleg használjon SM05 csavarkulcsot (pl. Thorlabs SPW603, amely 24,50 dollárért eladó). Ügyeljen arra, hogy ne húzza meg túlzottan, mert ez károsíthatja a lencsét! Ha csipeszt vagy más szerszámot használ a csavarkulcs helyett, ügyeljen arra, hogy ne karcolja meg a lencsét.

11. lépés: Felépítés 7. lépés: Szerelje be a szemlencsét az SM1-SM05 adapterhez

Csavarja fel a szemlencse lencséjét egy SM1A1 SM1-SM05 adapterre.

12. lépés: Építés 8. lépés: Végső összeszerelés

Végül csavarja fel a szemlencse lencséjét (az SM1A1 adapterre szerelve) és az objektívlencsét az SM1L15 lencsecsőre. Ezzel befejeződött a Keplerian teleobjektív összeszerelése.

13. lépés: Használja a telefotó konvertert

Helyezze a telefotó konvertert a hőkamera lencséje elé, és kezdje el a felfedezést! Az objektívet úgy kell fókuszálnia, hogy elforgatja az objektívlencsét, amíg a téma legélesebb képét nem kapja meg. Az SM1V05 állítható lencsecsővel kapott külső SM1 gyűrű használható a fókuszbeállítás rögzítésére.

Érdemes megfontolni a Thorlabs SM05NT ($ 6.58) SM05 rögzítőgyűrű (azonosító: 0.535 "-40, 0.75" OD) végleges rögzítését a fényképezőgép objektívtartójához, hogy gyorsan felhelyezhessen makró- vagy telefotó-átalakítókat a fényképezőgép lencséje elé anélkül, hogy ez befolyásolná eredeti funkcionalitása.

Végül ne feledje, hogy a Keplerian távcső megfordítja a képet, így fejjel lefelé látni fogja a hőképet a fényképezőgép képernyőjén. Csak egy kis gyakorlás szükséges ahhoz, hogy hozzászokjunk ahhoz, hogy a kamera irányítása a telepített telekonverterrel a kép ellenkező irányú mozgásokat igényel.

14. lépés: Teljesítmény

Nagyon örülök az eredményeknek. Az ábrák a használatban lévő telefotó -átalakító néhány mintaképét mutatják be. A bal oldali ablakok a Seek RevealPRO rögzített lencséjén keresztül készített képet mutatják. A jobb oldali ablaktáblák ugyanazt a jelenetet mutatják a × 3,33 teleobjektív használatával. A narancssárga téglalapot hozzáadtam a bal oldali ablaktáblák képeihez, jelezve a telekonverter által felnagyított régiót. A téglalap méretei 1/3,33 a képkeret méretei, ami azt mutatja, hogy a telefotó konverter által elért nagyítás valóban × 3,33.

Természetesen a Seek RevealPRO -ban használt objektívrendszerek és a telefotó -konverter rendkívül egyszerűek, ezért torzulásokra és matricázásra kell számítani. Amint azt a háztáji szomszédaimról és az ég egy részéről készült fényképek is mutatják, a matricázás a legnyilvánvalóbb, ha a teleobjektív átalakítót nagy távolságban lévő tárgyakhoz használja. Mindazonáltal a teleobjektív használatával nagyon nyilvánvalóak azok a részletek, amelyek nem láthatók a szabad kamera nélkül.

15. lépés: Források

Az alábbiakban az útmutatóban említett anyagok forrásai találhatók:

• Keresse - www.thermal.com
• Thorlabs - www.thorlabs.com
• Edmund ipari optika - www.edmundoptics.com

Megjegyzés: Nem vagyok semmilyen kapcsolatban ezekkel a cégekkel.

További olvasmányok és kísérletek

A láthatatlan világ fizikájával és fényképezésével kapcsolatos további érdekes kísérletekért nézze át a könyveimet (kattintson ide az Amazon.com -on található könyveimért), és keresse fel webhelyeimet: www.diyPhysics.com és www. UVIRimaging.com.