Devintojo dešimtmečio vaizdo kameros konvertavimas į realaus laiko poliarimetrinį vaizdą: 14 žingsnių (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:48

Poliarimetrinis vaizdavimas suteikia galimybę kurti žaidimus keičiančias programas įvairiose srityse-nuo aplinkos stebėjimo ir medicininės diagnostikos iki saugumo ir antiteroristinių programų. Tačiau labai didelės komercinių poliarimetrinių fotoaparatų kainos trukdė tyrinėti ir plėtoti poliarimetrinį vaizdavimą. Šiame dokumente pateikiamos išsamios instrukcijos, kaip perteklinį devintojo dešimtmečio eros 3 vamzdžių spalvotą fotoaparatą paversti realaus laiko poliarimetriniu vaizduokliu. Fotoaparatas, naudojamas kaip šios konversijos pagrindas, yra plačiai prieinamas pertekliaus rinkoje už maždaug 50 USD. Šis „Instructable“iš šiukšlių į lobį parodys, kaip paversti fotoaparatą, tinkantį tik kaip atramą, į naudingą mokslinį instrumentą, kurio komercinės versijos būtų vertos dešimtys tūkstančių dolerių.

Norėdami atlikti šią konversiją, jums reikės šių elementų:

• Darbinis perteklius JVC KY-1900 fotoaparatas (modeliai KY-2000 ir KY-2700 atrodo panašūs į KY-1900 ir taip pat gali būti tinkami)
• Ø25,4 mm plačiajuostis 70T/30R spindulių skirstytuvas (pvz., „Thorlabs BSS10“)
• Ø25,4 mm plačiajuostis 50/50 spindulių skirstytuvas (pvz., „Thorlabs BSW10“)
• 3D atspausdintas spindulių skirstytuvo adapterio žiedas
• Poliarizuojančio plastiko lakštas (pvz., „Edmund Optics 86-188“)

1 žingsnis: supraskite poliarimetrinį vaizdavimą

Šviesos bangai būdingas jos bangos ilgis, kurį mes suvokiame kaip rajono spalvą; jo amplitudė, kurią mes suvokiame kaip intensyvumo lygį; ir kampas, kuriuo jis svyruoja atskaitos ašies atžvilgiu. Šis paskutinis parametras vadinamas bangos „poliarizacijos kampu“ir yra šviesos savybė, kurios žmogaus akys negali atskirti. Tačiau šviesos poliarizacija neša įdomią informaciją apie mūsų regimąją aplinką, o kai kurie gyvūnai sugeba ją suvokti ir kritiškai pasikliauti šiuo pojūčiu navigacijai ir išgyvenimui.

Išsamų ir lengvai suprantamą poliarimetrinio vaizdavimo ir jo taikymo aprašymą rasite mano baltojoje knygoje apie DOLPi poliarimetrines kameras, kurias rasite čia:

www.diyphysics.com/wp-content/uploads/2015/10/DOLPi_Polarimetric_Camera_D_Prutchi_2015_v5.pdf ir jo pristatymas „YouTube“adresu:

2 veiksmas: fotoaparato pirkimas ir derinimas

KY-1900 buvo pristatytas kaip profesionalios kokybės spalvota kamera 70-ųjų pabaigoje. Tai buvo vienas iš nedaugelio modelių, gaminamų su oranžiniu plastikiniu korpusu, todėl jis buvo labai išskirtinis, o kamerų įguloms-aukščiausios klasės profesionalumo ženklas. 1982 m. Ši kamera buvo parduodama už maždaug 9 000 USD.

Šiandien turėtumėte rasti tokį pertekliaus rinkoje už maždaug 50 USD. KY-1900 buvo pastatytas kaip bakas, todėl yra didelė tikimybė, kad jis bus visiškai funkcionalus, jei atrodys gerai kosmetiškai. Tiesiog prijunkite jį prie NTSC spalvoto monitoriaus ir aprūpinkite jį 12VDC (fotoaparatas naudoja apie 1,7A).

Prieš atlikdami pakeitimus, įsitikinkite, kad fotoaparatas yra tvarkingas ir gerai išlygintas. Vadovaukitės projekto baltojo popieriaus II priede pateiktomis instrukcijomis, kad suderintumėte savo fotoaparatą ir patikrintumėte, ar jis veikia tinkamai.

3 žingsnis: Prieiga prie optinio mazgo

Pirmasis konversijos žingsnis yra prieiga prie fotoaparato optinio mazgo, kurį sudaro šie veiksmai:

• Išardykite kairįjį fotoaparato dangtelį
• Išimkite DF spausdintinę plokštę
• Nulupkite plastikinį izoliacinį lakštą, pritvirtintą dvipuse juosta prie optinio mazgo išorinio dangčio

4 žingsnis: atidarykite optinį mazgą

Nuimkite vidinę optinio mazgo dangčio plokštę. Ši plokštė yra priklijuota prie mazgo. Plokštelė daugiau nebus naudojama, todėl nesijaudinkite, kad ją iškraipysite. Tačiau būkite atsargūs, kad nepažeistumėte surinkimo optinių elementų.

Apatinėje paveikslo srityje yra nemodifikuotos „JVC KY-1900“kameros optinis mazgas. Kritimo šviesa per pirmąjį relės objektyvą dichroic spindulių skirstytuvai padalija į tris spalvotus vaizdus, prieš juos siunčiant į atitinkamus Saticon mėgintuvėlius per antrąjį relės objektyvą. Modifikavimas į realaus laiko poliarimetrinį vaizdą reiškia, kad plačiajuosčiu spindulių pluošteliu keičiami originalūs „Dichroic Beamsplitter“sąrankos dichroiniai spindulių skirstytuvai, pašalinami spalvų kirpimo filtrai antrojo relės objektyvo viduje ir pridedami poliarizacijos analizatoriai.

5 žingsnis: Dichroic Beamsplitter agregato nuėmimas

Sijų skirstytuvo agregatas laikomas trimis varžtais, vienas iš priekio ir du iš galo. Kad fotoaparatas būtų prieinamas, reikia nuimti dešinįjį fotoaparato dangtelį, PCB ir plastikinę plėvelę.

6 žingsnis: 3D spausdinimo spindulių skirstytuvo adapterio žiedai

Iš pradžių „KY-1900“fotoaparate naudojami dichroiniai spindulių skirstytuvai turi nestandartinį skersmenį, todėl nusprendžiau modifikacijai naudoti 1 colio skersmens plačiajuosčio pluošto spindulių skirstytuvus. Mano draugas ir kolega Jasonas Meyersas suprojektavo ir 3D atspausdino fiksavimo žiedą, kad laikytų 1 colio spindulių skirstytuvus. Šiame DropBox galima rasti CAD ir 3D spausdinimo failus.

7 žingsnis: „Dichroic“spindulių keitiklio pakeitimas plačiajuosčiu spinduliu

Kitas žingsnis konversijos procese yra dichroinių spindulių skirstytuvų pakeitimas plačiajuosčiu spindulių skirstytuvu. Vaizdas turi būti daugmaž padalintas į tris vaizdus, todėl pirmasis spindulių pluoštas turi atspindėti apie 33,33% krintančios šviesos, o 66,66% šviesos turi pereiti į antrą spindulių skirstytuvą, kuris tada turėtų padalyti šią dalį tolygiai. Naudojau šiuos spindulių skirstytuvus:

• Ø25,4 mm plačiajuostis 70T/30R spindulių pluoštas („Thorlabs BSS10“)
• Ø25,4 mm plačiajuostis 50/50 spindulių pluoštas („Thorlabs BSW10“)

Plačiajuosčio pluošto spindulių skirstytuvai, esantys fiksavimo žieduose, turėtų būti sumontuoti komplekte, o modifikuotas spindulių skirstytuvas gali būti sumontuotas atgal. Laikinai vėl prijunkite plokštes. Įsitikinkite, kad niekas netrumpina atvirų optinio mazgo dalių, įjunkite fotoaparatą. Norint tinkamai suderinti spindulių skirstytuvus, reikia tik šiek tiek pakoreguoti horizontalius/vertikalius potenciometrus. Jūs pastebėsite, kad vaizdas vis dar yra spalvotas, nors ir šiek tiek išplautas, palyginti su originaliu vaizdu. Vaizdas vis tiek rodomas spalvotas, nes antriniuose relės objektyvuose yra labai stiprūs filtrai, kuriuos reikia pašalinti.

8 žingsnis: Prieiga prie antrojo relės objektyvo

Antrojo relės objektyvo (tai JVC pavadinimas) pašalinimas iš optinio mazgo reikalauja papildomo fotoaparato išardymo. Taip yra todėl, kad prieš imant antrinius relinius objektyvus, reikia paimti vaizdo paėmimo vamzdelius.

Pradėkite išimdami ir atjungdami spausdintines plokštes nuo kabelių mazgų. Tada nuimkite fotoaparato galą. Tada vamzdžių mazgus galima ištraukti nuo optinio mazgo vamzdžių korpusų, kad būtų galima pasiekti antrąjį relės objektyvą.

9 veiksmas: antrųjų relių objektyvų nuėmimas ir išardymas (po vieną!)

Antrieji reliniai lęšiai laikomi gerai paslėptais mažais varžtais, prieinamais iš dešinės optinio mazgo pusės. Atidarę varžtą, ištraukite antrąjį relės objektyvą, prie kurio ketinate dirbti. Užvyniokite kelis sluoksnius storos elektros juostos ant abiejų optinio vamzdžio pusių ir atidarykite ją replėmis.

10 žingsnis: Spalvų filtrų pašalinimas ir antrojo relės objektyvo surinkimas

Spalvų filtrą reikia nuimti atsukus fiksavimo žiedą, naudojant veržliaraktį arba labai smailų pincetą. Išėmę filtrą, tiesiog surinkite objektyvą ir priveržkite pirštais.

Pašalinus spalvų filtrą, pasikeičia antrinio relės objektyvo židinio taškas, todėl jis neturėtų būti vėl įkištas į optinį mazgą. Vietoj to, modifikuoti antriniai reliniai lęšiai turėtų išsikišti tik apie 2,5 mm.

Fotoaparatą galima surinkti iš naujo, sumontavus ir pritvirtinus varžtais visus modifikuotus antrinius relės objektyvus. Palikite prieinamą optinį mazgą ir iš naujo prijunkite DF plokštę tik laikinai, įsitikindami, kad ji nėra trumpai sujungta su optiniu mazgu.

11 veiksmas: pertvarkykite fotoaparatą

Dabar atėjo laikas labai atsargiai suderinti fotoaparatą, kad būtų sukurtas visiškai nespalvotas vaizdas. Visada bus matomas tam tikras spalvų iškraipymo lygis, nes antriniai reliniai lęšiai buvo sukurti siaurai bangų ilgių juostai ir dabar naudojami visu matomos šviesos pralaidumu. Apibrėžimas ypač pastebimas vaizdo kraštuose, kai priartinimas yra traukiamas iki galo, tačiau padorų registravimą galima pasiekti kantriai laikantis projekto baltojo popieriaus II priede aprašytos procedūros.

12 žingsnis: poliarizacijos analizatoriaus filtrų gamyba

Iškirpkite tris 1,42 colio × 1,42 colio kvadratus iš poliarizacijos lapo. Aš naudojau „Edmund Optics 86-188“150 x 150 mm, 0,75 mm storio, poliarizuotą laminuotą plėvelę. Šią plėvelę pasirinkau vietoj pigesnių pasiūlymų, nes ji pasižymi labai dideliu išnykimo santykiu, taip pat dideliu pralaidumu, dėl kurio gaunami geresni poliarimetriniai vaizdai. Atkreipkite dėmesį į paveikslėlį, kad vienas iš kvadratų yra supjaustytas 45 ° kampu kitų dviejų atžvilgiu.

13 veiksmas: pridėkite poliarizacijos analizatorių

Pritvirtinkite poliarizacijos analizatorius skaidria juosta prie optinio mazgo taip, kad jie būtų optiniuose keliuose prie vamzdžių, kaip parodyta paveikslėlyje.

Viskas! Konversija baigta. Šiame etape galite išbandyti fotoaparatą prieš surinkdami optinio mazgo dangtelį (aš išmečiau vidinį dangtelį), vėl pritvirtindamas plastikinį lakštą, vėl prijungdamas DF plokštę ir uždarydamas fotoaparato gaubtą.

14 veiksmas: fotoaparato naudojimas

Paveikslėlyje parodyti rezultatai, kai taikinio pavyzdys pagamintas iš poliarizuojančio plastiko gabalėlių nuo 0 ° iki 180 ° kampu kartu su spalvų juosta. Tikslas, užfiksuotas iš modifikuotos „JVC KY-1900“kameros, rodo spalvų juostą ir kitus nepoliarizuotus vaizdo elementus pilkos spalvos skalėje, o poliarizatoriaus plėvelės gabalai yra ryškių spalvų, koduojantys jų poliarizacijos kampą NTSC RGB erdvėje.

Norėdami gauti daugiau informacijos apie šį projektą, atsisiųskite projekto baltąjį popierių iš www.diyPhysics.com.

Pirmasis prizas šiukšliadėžėje į lobį