„Diy“termokameros teleobjektyvas: 15 žingsnių

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

Neseniai įsigijau „Seek RevealPro“šiluminę kamerą, kuri gali pasigirti 320 x 240 terminiu jutikliu ir> 15 Hz kadrų dažniu už neįtikėtinai prieinamą kainą.

Vienintelė problema, su kuria susiduriu su šia kamera, yra ta, kad ji turi fiksuotą 32 ° matymo lauko objektyvą. Tai tinka bendram terminiam patikrinimui, tačiau tai yra tikras trūkumas bandant naudoti fotoaparatą iš arti, kad būtų galima įvertinti sklaidą spausdintinėse plokštėse arba nustatyti sugedusį ar per mažą komponentą. Priešingoje atstumo diapazono pusėje esant 32 ° FOV objektyvui sunku matyti ir išmatuoti atstumu esančių objektų arba mažesnių objektų temperatūrą įprastu atstumu.

buvo aprašyti „pasidaryk pats“„makro“didinimo adapteriai, tačiau nežinau, kad kas nors dar parodė, kaip sukurti teleobjektyvo keitiklį vienai iš šių kamerų.

1 žingsnis: paprasti teleskopai

Norint atvaizduoti objektą per atstumą naudojant šiluminę kamerą, reikia paprasto teleskopo, pagaminto iš lęšių, veikiančių 10 µm diapazone. Pagrindinis lūžio teleskopas, turintis du optinius elementus: objektyvą ir okuliarą. Tikslas yra didelis objektyvas, kuris surenka šviesą iš tolimo objekto ir sukuria to objekto vaizdą židinio plokštumoje. Okuliaras yra tik padidinamasis stiklas, per kurį šiluminė kamera gali matyti virtualų vaizdą.

Kaip parodyta paveikslėlyje, yra dvi pagrindinės lūžio teleskopo konfigūracijos: Keplerio teleskopas turi susiliejančio objektyvo okuliarą, o Galilėjos teleskopas - skirtingą objektyvo okuliarą. Vaizdas, matomas per Keplerio teleskopą, yra apverstas, o Galilėjos teleskopo - stačias. Pats teleskopas nėra vaizdo formavimo sistema. Priešingai, prie teleskopo pritvirtinta šiluminė kamera galiausiai formuoja vaizdą per savo optiką.

Keplerio teleskopo padidinimas nustatomas pagal objektyvo ir okuliaro lęšių židinio nuotolio santykį:

Padidinimas_keplerianas = fo/fe

Galilėjos teleskopas naudoja teigiamą objektyvą ir neigiamą okuliarą, todėl jo padidinimą lemia:

Magnigication_Galilean = -fo/fe

Objekto dydis taip pat svarbus, nes kuo didesnis jo skersmuo, tuo daugiau šviesos jis gali surinkti ir tuo geriau jis gali išspręsti artimus objektus.

2 žingsnis: Termo vaizdui tinkamų objektyvų pasirinkimas

Šiluminės kameros matuoja infraraudonųjų spindulių intensyvumą maždaug 10 µm. Taip yra todėl, kad objektai skleidžia juodojo kūno spinduliuotę, kurios aukštis yra maždaug tuo bangos ilgiu pagal Wieno poslinkio įstatymą. Tačiau įprastas stiklas neperduoda šviesos tokiais bangų ilgiais, todėl termo vaizdavimui naudojami lęšiai turi būti pagaminti iš germanio arba cinko selenido, kurie praleidžia 10 µm spinduliuotę.

Germanium (Ge) lęšiai dažniausiai naudojami terminio vaizdo apdorojimui, nes jų platus spektras (2,0 - 16 µm) dominančiame spektriniame regione. Germaniumo lęšiai yra nepermatomi matomai šviesai ir turi stiklo pilkai metalinę išvaizdą. Jie yra inertiški orui, vandeniui, šarmams ir daugumai rūgščių. Germano lūžio rodiklis yra 4,004 esant 10,6 µm, o jo perdavimo savybės yra labai jautrios temperatūrai.

Cinko selenidas (ZnSe) daug dažniau naudojamas su CO2 lazeriais. Jis turi labai platų pralaidumo diapazoną (600 nm - 16,0 µm). Dėl mažos absorbcijos raudonojoje matomo spektro dalyje ZnSe lęšiai dažniausiai naudojami optinėse sistemose, kurios sujungia CO2 lazerius (kurie paprastai veikia esant 10,6 µm), su nebrangiais matomais raudonais „HeNe“arba puslaidininkiniais derinimo lazeriais. Jų perdavimo diapazonas apima dalį matomo spektro, suteikiant jiems gilų oranžinį atspalvį.

Naujus infraraudonųjų spindulių lęšius galima įsigyti iš „Thorlabs“, „Edmund Optics“ir kitų optinių komponentų tiekėjų. Kaip galite įsivaizduoti, šie lęšiai nėra pigūs-„Thorlabs“Ø1/2 colių „Ge“plano išgaubti lęšiai kainuoja apie 140 USD, o „ZnSe“-apie 160 USD. „Ø1“Ge lęšiai parduodami už maždaug 240 USD, o „ZnSe“už tokį skersmenį apie 300 USD. Taigi, norint gauti makro ir teleobjektyvų adapterius, geriausia rasti perteklinius radinius ar Tolimųjų Rytų pasiūlymus. „ZnSe“objektyvus iš Kinijos galima įsigyti „eBay®“už maždaug 60 USD.

3 žingsnis: teleobjektyvo keitiklio projektavimas

Man pavyko rasti Ø1”Ge plano-išgaubtą objektyvą, kurio židinio nuotolis yra 50 mm (panašus į„ Thorlabs LA9659-E3 “) ir Ø1/2“Ge plano-išgaubtą objektyvą, kurio židinio nuotolis yra 15 mm (panašus į „Thorlabs LA9410-E3“), kad būtų sukurtas „Keplerian“teleobjektyvas. Padidinimas yra toks:

Padidinimas = fo/fe = 50mm/15mm = 3,33

Kitų padidinimų teleobjektyvus lengva suprojektuoti naudojant paprastas aukščiau pateiktas formules. Atminkite, kad gali tekti pakeisti pagrindinio lęšio vamzdžio ilgį, nes atstumas tarp lęšių turi būti artimas f0 + fe.

4 veiksmas: surinkite teleobjektyvo keitiklio komponentus

Norint sukurti tokį teleobjektyvą kaip mano, jums reikės šių komponentų (visos yra „Thorlabs“dalys):

LA9659-E3 Ø1 Ge Plano-išgaubtas objektyvas, f = 50 mm, padengtas AR: 7-12 µm $ 241.74

LA9410-E3 Ø1/2 Ge Plano-išgaubtas objektyvas, f = 15 mm, padengtas AR: 7-12 µm $ 139.74

SM1V05 Ø1 "reguliuojamas objektyvo vamzdelis, 0,31" kelionės diapazonas 30,25 USD

SM1L15 SM1 objektyvo vamzdelis, 1,50 colio sriegio gylis, įtrauktas vienas fiksavimo žiedas 15,70 USD

SM1A1 adapteris su išoriniais SM05 siūlais ir vidiniais SM1 siūlais 20,60 USD

SM05L03 SM05 objektyvo vamzdelis, 0,30 colio sriegio gylis, įtrauktas vienas fiksavimo žiedas

SM1RR SM1 fiksavimo žiedas Ø1 objektyvo vamzdžiams ir laikikliams 4,50 USD

Iš viso su naujais germanio lęšiais 466,33 USD

Būstas tik 84,85 USD

Aš įdėjau savo teleobjektyvą į optinį vamzdelį, pagamintą iš „Thorlab“SM1 ir SM05 vamzdžių komponentų. Objektyvą įdėjau į SM1V05 reguliuojamo objektyvo vamzdelio priekį, kad būtų galima sufokusuoti, kad būtų galima reguliuoti atstumą tarp objektyvų. Židinio fiksavimui naudojamas išorinis SM1 žiedas. Naudodami visiškai naujas „Thorlabs“dalis galite tikėtis išleisti apie 466 USD. Jei korpusui naudosite „ZnSe“lęšius ir naujas korpuso dalis, greičiausiai išleisite apie 200 USD.

Teleskopo gaubtas neturi būti toks puošnus kaip mano. PVC vamzdžiai su tam tikra fokusavimo tvarka (pvz., Objektyvas, sumontuotas ant srieginio dangtelio) veiks puikiai. Tačiau man labai patinka „Thorlabs“SM vamzdeliai, nes jie yra palyginti nebrangūs ir puikiai tinka tokio tipo optiniams instrumentams gaminti. Be to, okuliaro SM05L03 srieginė pusė puikiai priglunda prie „Seek RevealPRO“objektyvo fiksavimo žiedo.

5 veiksmas: konstrukcija 1 žingsnis: nuimkite žiedą iš SM1L15 vamzdžio

Pirštais arba veržliarakčio veržliarakčiu (pvz., „Thorlabs SPW602“, parduodamas už 26,75 USD) nuimkite SM1 fiksavimo žiedą, esantį SM1L15 vamzdžio viduje.

6 veiksmas: konstrukcija 2 žingsnis: Paruoškite objektyvo surinkimo komponentus

Paruoškite komponentus, kurių jums reikės objektyvo surinkimui:

• SM1V05 reguliuojamas objektyvo vamzdelis
• Du SM1 fiksavimo žiedai (vienas iš jų yra iš SM1L15 objektyvo vamzdelio, kaip parodyta ankstesniame žingsnyje)
• Ø1 "Ge Plano-išgaubtas objektyvas, f = 50 mm, padengtas AR: 7-12 µm (arba panašus)

7 veiksmas: konstrukcija 3 žingsnis: įkiškite SM1 fiksavimo žiedą į SM1V05 iki 6 mm gylio

Naudodami veržliarakčio veržliaraktį arba pirštus, įkiškite vieną fiksavimo žiedą į reguliuojamo objektyvo vamzdelį SM1V05 maždaug 6 mm gylyje. Tai gali tekti pakeisti, atsižvelgiant į objektyvą, kurį pasirinkote kaip objektyvą. Idėja yra leisti objektyvui pakankamai sėdėti, kad būtų galima naudoti fiksavimo žiedą kitoje objektyvo pusėje.

8 veiksmas: konstrukcija 4 žingsnis: įdėkite objektyvų objektyvą ir išorinį fiksavimo žiedą

Įdėkite objektyvo objektyvą išgaubta puse į išorę, tada pritvirtinkite naudodami antrąjį fiksavimo žiedą. Būkite atsargūs ir neužveržkite, nes tai gali sugadinti objektyvą! Jei vietoj veržliarakčio veržliarakčio naudojate pincetą ar kitą įrankį, būkite atsargūs, kad nesubraižytumėte objektyvo.

9 veiksmas: konstrukcija 5 žingsnis: paruoškite komponentus okuliarui

Paruoškite komponentus, kuriuos naudosite okuliarui surinkti:

• SM05L03 objektyvo vamzdelis
• SM5 fiksavimo žiedas (pašalintas iš SM05L03 vamzdžio)
• Ø1/2 "Ge-Plano-išgaubtas objektyvas, f = 15 mm, padengtas AR: 7-12 µm (arba panašus)

10 veiksmas: konstravimas 6 veiksmas: Sumontuokite okuliarą

Sumontuokite okuliarą, įstatydami okuliaro objektyvą į SM05L03 vamzdelį. Išgaubta pusė turi būti nukreipta į išorinius sriegius (žemiau esančiame paveikslėlyje). Pritvirtinkite objektyvą SM05 fiksavimo žiedu. Pageidautina naudoti SM05 veržliaraktį veržliarakčiu (pvz., „Thorlabs SPW603“, kuris parduodamas už 24,50 USD), kad įstatytumėte ir priveržtumėte SM05 fiksavimo žiedą. Būkite atsargūs ir neužveržkite, nes tai gali sugadinti objektyvą! Jei vietoj veržliarakčio veržliarakčio naudojate pincetą ar kitą įrankį, būkite atsargūs, kad nesubraižytumėte objektyvo.

11 veiksmas: konstravimas 7 veiksmas: okuliarą pritvirtinkite prie SM1-SM05 adapterio

Prisukite okuliaro objektyvo mazgą ant SM1A1 SM1-SM05 adapterio.

12 žingsnis: Statyba 8 žingsnis: galutinis surinkimas

Galiausiai užsukite okuliaro objektyvo mazgą (sumontuotą ant SM1A1 adapterio) ir objektyvo mazgą ant SM1L15 objektyvo vamzdelio. Tai užbaigia Keplerian teleobjektyvo keitiklio surinkimą.

13 veiksmas: naudokite teleobjektyvą

Padėkite teleobjektyvą prieš šiluminės kameros objektyvą ir pradėkite tyrinėti! Turėtumėte fokusuoti objektyvą, pasukdami objektyvo mazgą, kol bus gautas ryškiausias jūsų objekto vaizdas. Išorinis SM1 žiedas, pateikiamas kartu su reguliuojamo objektyvo vamzdeliu SM1V05, gali būti naudojamas fiksuoti fokusavimo nustatymą.

Galbūt norėsite visam laikui pritvirtinti „Thorlabs SM05NT“(6,58 USD) SM05 fiksavimo žiedą (ID 0,535 "-40, 0,75" OD) prie fotoaparato objektyvo laikiklio, kad galėtumėte greitai sumontuoti makro arba teleobjektyvus prieš fotoaparato objektyvą. jo originalus funkcionalumas.

Galiausiai atminkite, kad Keplerio teleskopas apverčia vaizdą, todėl fotoaparato ekrane matysite aukštyn kojomis apverstą šiluminį vaizdą. Reikia tik šiek tiek praktikos, kad priprastum prie to, jog norint nukreipti fotoaparatą su sumontuotu teleobjektyvo keitikliu, reikia judėti priešinga vaizdo kryptimi.

14 žingsnis: našumas

Esu labai patenkinta rezultatais. Skaičiai rodo kai kuriuos naudojamo teleobjektyvo keitiklio pavyzdžius. Kairiajame stikle rodomas vaizdas, užfiksuotas naudojant „Seek RevealPRO“fiksuotą objektyvą. Dešiniosios plokštės rodo tą pačią sceną naudojant × 3,33 teleobjektyvą. Prie kairiųjų stiklų vaizdų pridėjau oranžinį stačiakampį, nurodantį sritį, padidintą teleobjektyvo keitikliu. Stačiakampio matmenys yra 1/3,33 vaizdo rėmelio matmenys, parodantys, kad teleobjektyvo keitiklis padidina iš tikrųjų × 3,33.

Žinoma, „Seek RevealPRO“naudojamos objektyvo sistemos ir teleobjektyvo keitiklis yra itin paprasti, todėl galima tikėtis iškraipymų ir vinjetavimo. Kaip parodyta mano kiemo kaimynų ir tam tikros dangaus dalies nuotraukose, vinjetavimas akivaizdžiausias, kai naudojant teleobjektyvo keitiklį atvaizduojami objektai dideliu atstumu. Nepaisant to, naudojant teleobjektyvo keitiklį labai matomos detalės, kurių nematyti be fotoaparato.

15 žingsnis: Šaltiniai

Toliau pateikiami šioje instrukcijoje paminėtų medžiagų šaltiniai:

• Ieškokite - www.thermal.com
• „Thorlabs“- www.thorlabs.com
• Edmundo pramoninė optika - www.edmundoptics.com

Pastaba: aš jokiu būdu nesu susijęs su šiomis įmonėmis.

Tolesnis skaitymas ir eksperimentai

Norėdami gauti daugiau įdomių eksperimentų apie fiziką ir nematyto pasaulio fotografiją, peržiūrėkite mano knygas (mano knygas rasite čia „Amazon.com“) ir eikite į mano svetaines: www.diyPhysics.com ir www. UVIRimaging.com.