გადააქციეთ 1980-იანი წლების ვიდეოკამერა რეალურ დროში პოლარიმეტრიულ გამოსახულებად: 14 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:19

პოლარიმეტრიული ვიზუალიზაცია გვთავაზობს თამაშების შეცვლის პროგრამების შემუშავებას სხვადასხვა სფეროში-მოიცავს გარემოს მონიტორინგიდან და სამედიცინო დიაგნოზიდან უსაფრთხოების და ანტიტერორისტული პროგრამების ჩათვლით. თუმცა, კომერციული პოლარიმეტრიული კამერების ძალიან მაღალმა ღირებულებამ შეაფერხა პოლარიმეტრიული გამოსახულების კვლევა და განვითარება. ეს ნაშრომი წარმოადგენს დეტალურ მითითებებს 1980-იანი წლების ჭარბი, 3 მილის ფერადი კამერის რეალურ დროში პოლარიმეტრიულ გამოსახულებად გადაქცევის შესახებ. ამ კონვერტაციის საფუძვლად გამოყენებული კამერა ფართოდ არის ხელმისაწვდომი ჭარბი ბაზარზე დაახლოებით 50 დოლარად. ეს ნაგავსაყრელი საგანძური გაჩვენებთ თუ როგორ გადააკეთოთ კამერა, რომელიც შესაფერისია მხოლოდ როგორც საყრდენი, სასარგებლო სამეცნიერო ინსტრუმენტად, რომლის კომერციული ვერსიები მრავალი ათეული ათასი დოლარი იქნება.

ამ კონვერტაციის შესასრულებლად დაგჭირდებათ შემდეგი ერთეულები:

• ზედმეტი JVC KY-1900 კამერა (მოდელები KY-2000 და KY-2700 როგორც ჩანს KY-1900- ის მსგავსია და ასევე შეიძლება იყოს შესაფერისი)
• .425.4 მმ ფართოზოლოვანი 70T/30R სხივების გამყოფი (მაგ. Thorlabs BSS10)
• .425.4 მმ ფართოზოლოვანი 50/50 სხივების გამყოფი (მაგ. Thorlabs BSW10)
• 3D- დაბეჭდილი სხივების გამყოფი ადაპტერის რგოლები
• პოლარიზებული პლასტმასის ფურცელი (მაგ. ედმუნდის ოპტიკა 86-188)

ნაბიჯი 1: პოლარიმეტრიული გამოსახულების გაგება

სინათლის ტალღას ახასიათებს მისი ტალღის სიგრძე, რომელსაც ჩვენ აღვიქვამთ როგორც უბნის ფერს; მისი ამპლიტუდა, რომელსაც ჩვენ აღვიქვამთ როგორც ინტენსივობის დონეს; და კუთხე, რომლის დროსაც იგი რხევადია მიმართებითი ღერძის მიმართ. ამ უკანასკნელ პარამეტრს ეწოდება ტალღის "პოლარიზაციის კუთხე" და არის სინათლის მახასიათებელი, რომელსაც ადამიანის შეუიარაღებელი თვალი ვერ განასხვავებს. თუმცა, სინათლის პოლარიზაცია გვაძლევს საინტერესო ინფორმაციას ჩვენი ვიზუალური გარემოს შესახებ და ზოგიერთ ცხოველს შეუძლია მისი აღქმა და კრიტიკულად დაეყრდნოს ამ გრძნობას ნავიგაციისა და გადარჩენისთვის.

პოლარიმეტრიული ვიზუალიზაციის დეტალური და ადვილად გასაგები აღწერა და მისი გამოყენება შესაძლებელია ჩემს თეთრ ფურცელზე DOLPi პოლარიმეტრიულ კამერებზე, რომელიც ხელმისაწვდომია:

www.diyphysics.com/wp-content/uploads/2015/10/DOLPi_Polarimetric_Camera_D_Prutchi_2015_v5.pdf და მისი პრეზენტაცია YouTube– ზე:

ნაბიჯი 2: კამერის ყიდვა და გასწორება

KY-1900 დაინერგა როგორც პროფესიონალური ხარისხის ფერადი კამერა 70-იანი წლების ბოლოს. ეს იყო ერთ-ერთი იმ რამოდენიმე მოდელიდან, რომელიც დამზადდა პლასტმასის ნარინჯისფერი კორპუსით, რაც მას ძალიან გამორჩეულს ხდიდა და მაღალი პროფესიონალიზმის ნიშანს აძლევდა გადამღებ ჯგუფებს. ჯერ კიდევ 1982 წელს, ეს კამერა გაიყიდა დაახლოებით $ 9, 000.

დღეს თქვენ უნდა შეგეძლოთ მისი პოვნა ჭარბი ბაზარზე დაახლოებით 50 დოლარად. KY-1900 აშენდა როგორც სატანკო, ამიტომ შანსი ძალიან დიდია, რომ ის სრულად ფუნქციონირებს, თუ კოსმეტიკურად კარგად გამოიყურება. უბრალოდ დააკავშირეთ იგი NTSC ფერადი მონიტორთან და მიაწოდეთ მას 12VDC (კამერა ამახვილებს დაახლოებით 1.7 ა).

სანამ შეცვლით გააგრძელებთ, დარწმუნდით, რომ კამერა მუშაობს გამართულად და კარგად არის მორგებული. გამოიყენეთ ინსტრუქციები, რომლებიც ნაჩვენებია პროექტის თეთრი ქაღალდის დანართში II, თქვენი კამერის გასწორების მიზნით და შეამოწმეთ მისი სწორად მუშაობა.

ნაბიჯი 3: ოპტიკური ასამბლეის წვდომა

კონვერტაციის პირველი ნაბიჯი არის კამერის ოპტიკურ შეკრებაზე წვდომა, რომელიც მოიცავს შემდეგ ნაბიჯებს:

• ამოიღეთ კამერის მარცხენა საფარი
• ამოიღეთ DF დაბეჭდილი მიკროსქემის დაფა
• ამოიღეთ პლასტიკური იზოლაციის ფურცელი, რომელიც ორმხრივი ლენტითაა მიმაგრებული ოპტიკური ასამბლეის გარე საფარის ფირფიტაზე

ნაბიჯი 4: ოპტიკური ასამბლეის გახსნა

ამოიღეთ შიდა ოპტიკური ასამბლეის საფარი. ეს ფირფიტა გაერთიანებულია შეკრებაზე. ფირფიტა აღარ იქნება გამოყენებული, ასე რომ არ ინერვიულოთ მისი დამახინჯებაზე. ამასთან, ფრთხილად იყავით, რომ არ დააზიანოთ ოპტიკური ელემენტები ასამბლეის შიგნით.

ფიგურის ქვედა სარკმელი აჩვენებს მოდიფიცირებული JVC KY-1900 კამერის ოპტიკურ შეკრებას. შემთხვევითი სინათლე პირველი სარელეო ობიექტივიდან იყოფა სამ ფერადი გამოსახულება დიქროული სხივების გამანაწილებლების მიერ, სანამ ისინი არ გადაეგზავნება მათ სატიკონის მილებს მეორე სარელეო ლინზების საშუალებით. რეალურ დროში პოლარიმეტრული გამოსახულების მოდიფიკაცია გულისხმობს დიქროული სხივების გამავრცელებლის ორიგინალური დიქროული სხივების ამომრთველების გაცვლას ფართოზოლოვანი სხივების ამომრთველებით, მეორე სარელეო ლინზებში ფერის დამცავი ფილტრების აღმოფხვრას და პოლარიზაციის ანალიზატორების დამატებას.

ნაბიჯი 5: დიქროული სხივების გამანაწილებელი ასამბლეის ამოღება

Beamsplitter ასამბლეა ტარდება სამი ხრახნით, ერთი წინა და ორი უკნიდან. როგორც ასეთი, კამერის მარჯვენა საფარი, PCB და პლასტიკური ფილმი უნდა მოიხსნას, რომ ეს ხელმისაწვდომი იყოს.

ნაბიჯი 6: 3D ბეჭდვა Beamsplitter Adapter Rings

დიქროული სხივების გამანადგურებლები, რომლებიც თავდაპირველად გამოიყენეს KY-1900 კამერაში, აქვთ არასტანდარტული დიამეტრი, ამიტომ გადავწყვიტე გამოსაყენებლად გამოვიყენო 1”დიამეტრის ფართოზოლოვანი ფირფიტის სხივები. ჩემმა მეგობარმა და კოლეგამ ჯეისონ მეიერსმა შეიმუშავა და 3D- დაბეჭდა საყრდენი ბეჭედი, რომ შეინარჩუნოს 1 დიუმიანი სხივების გამყოფი ადგილი. CAD და 3D ბეჭდვის ფაილები ხელმისაწვდომია ამ DropBox– ში.

ნაბიჯი 7: დიქროული სხივების ამომრთველების შეცვლა ფართოზოლოვანი სხივების ამომრთველებით

კონვერსიის პროცესში შემდეგი ნაბიჯი არის დიქროული სხივების ამომრთველების შეცვლა ფართოზოლოვანი სხივების ამომრთველებით. გამოსახულება მეტ-ნაკლებად თანაბრად უნდა დაიყოს სამ სურათად, ამიტომ პირველი სხივების გამყოფი უნდა აისახოს ინციდენტის სინათლის დაახლოებით 33.33%, ხოლო შუქის 66.66% -ს მიეცეს მეორე სხივების გამყოფი, რომელიც შემდეგ უნდა გაიყოს ეს ნაწილი თანაბრად მე გამოვიყენე შემდეგი სხივების გამხსნელი:

• .425.4 მმ ფართოზოლოვანი 70T/30R სხივების გამყოფი (Thorlabs BSS10)
• .425.4 მმ ფართოზოლოვანი 50/50 სხივების გამყოფი (Thorlabs BSW10)

შემაკავებელი რგოლების შიგნით ფართოზოლოვანი სხივების გამყოფი უნდა იყოს დამონტაჟებული ასამბლეაში, ხოლო შეცვლილი Beamsplitter ასამბლეის დაყენება შესაძლებელია ადგილზე. დროებით ხელახლა ჩართეთ მიკროსქემის დაფები. დარწმუნდით, რომ ოპტიკური შეკრების დაუცველი ნაწილების საწინააღმდეგო არაფერია, ჩართეთ კამერა. ჰორიზონტალური/ვერტიკალური პოტენომეტრების მხოლოდ უმნიშვნელო კორექტირებაა საჭირო იმისათვის, რომ მიაღწიოთ გასწორებას, თუ სხივების გამყოფები სწორად მოათავსეთ. თქვენ შეამჩნევთ, რომ სურათი ჯერ კიდევ ფერადია, თუმცა ოდნავ გარეცხილი ორიგინალ სურათთან შედარებით. გამოსახულება კვლავ ფერადია, რადგან მეორადი სარელეო ლინზებში არის ძალიან ძლიერი ფილტრები, რომლებიც უნდა მოიხსნას.

ნაბიჯი 8: მეორე სარელეო ლინზებზე წვდომა

მეორე სარელეო ლინზების ამოღება (ასე ეძახიან მათ JVC) ოპტიკური შეკრებიდან იღებს კამერის დამატებით დაშლას. ეს იმიტომ ხდება, რომ სურათის ასაღები მილები უნდა მოიხსნას სანამ მეორადი სარელეო ლინზები ამოიღება.

დაიწყეთ საბეჭდი დაფების ამოღებით და გათიშვით საკაბელო შეკრებებისგან. შემდეგ ამოიღეთ კამერის უკანა მხარე. მილის შეკრებები შეიძლება ამოღებულ იქნეს ოპტიკური ასამბლეის მილების კორპუსებიდან, რაც მისცემს წვდომას მეორე სარელეო ლინზებს.

ნაბიჯი 9: მეორე სარელეო ლინზების ამოღება და დემონტაჟი (ერთდროულად!)

მეორე სარელეო ლინზები იმართება კარგად დამალული, მცირე ზომის ხრახნების საშუალებით, რომლებიც ხელმისაწვდომია ოპტიკური შეკრების მარჯვენა მხრიდან. მას შემდეგ, რაც setwrew ღიაა, გაიყვანეთ მეორე სარელეო ობიექტივი, რომელზეც აპირებთ მუშაობას. გადაახვიეთ სქელი ელექტრული ფირის რამდენიმე ფენა ოპტიკური მილის ორ მხარეს და გახსენით იგი ფანქრის გამოყენებით.

ნაბიჯი 10: ფერის ფილტრების ამოღება და მეორე სარელეო ობიექტივის ხელახალი შეკრება

ფერადი ფილტრი უნდა მოიხსნას საყრდენის ბეჭდის ამოხსნით, შპალერის გასაღებით ან ძალიან წვეტიანი პინცეტით. ფილტრის ამოღების შემდეგ, უბრალოდ გადააკეთეთ ობიექტივი და თითი დაჭიმეთ.

ფერადი ფილტრის აღმოფხვრა ცვლის მეორადი სარელეო ობიექტივის კეროვან წერტილს, ამიტომ ის არ უნდა იყოს ხელახლა ჩასმული ოპტიკურ შეკრებაზე. სამაგიეროდ, შეცვლილი მეორადი სარელეო ლინზები უნდა გამოდიოდეს მხოლოდ დაახლოებით 2.5 მმ.

კამერის ხელახლა აწყობა შესაძლებელია ყველა შეცვლილი მეორადი სარელეო ლინზის დაყენებისა და დამაგრების შემდეგ. დატოვეთ ოპტიკური ასამბლეა ხელმისაწვდომი და მხოლოდ დროებით შეაერთეთ DF დაფა, დარწმუნდით, რომ ის არ შეაერთებს ოპტიკურ ასამბლეას.

ნაბიჯი 11: კამერის გადაკეთება

ახლა დროა კამერა ძალიან ფრთხილად გავათანაბროთ ისე, რომ ის სრულყოფილად შავ-თეთრ სურათს ქმნის. ფერადი ფენის გარკვეული დონე ყოველთვის გამოჩნდება, რადგან მეორადი სარელეო ლინზები შექმნილია ტალღების სიგრძის ვიწრო ჯგუფისთვის და ახლა გამოიყენება ხილული სინათლის მთელ გამტარობაზე. ზღუდე განსაკუთრებით შესამჩნევია სურათის კიდეებზე, როდესაც მასშტაბირება იბრუნებს უკან, მაგრამ ღირსეული რეგისტრაციის მიღწევა შესაძლებელია მოთმინების დაცვით, პროექტის თეთრი ქაღალდის II დანართში მოცემული პროცედურის შესაბამისად.

ნაბიჯი 12: პოლარიზაციის ანალიზატორის ფილტრების დამზადება

პოლარიზაციის ფურცლიდან ამოჭერით სამი 1,42”× 1,42” კვადრატი. გამოვიყენე ედმუნდ ოპტიკა 86-188 150 x 150 მმ, 0.75 მმ სისქე, პოლარიზებული ლამინირებული ფილმი. მე შევარჩიე ეს ფილმი იაფი შეთავაზებების ნაცვლად, რადგან მას აქვს გადაშენების ძალიან მაღალი კოეფიციენტი, ასევე მაღალი გადაცემა, რაც უკეთეს პოლარიმეტრიულ სურათებს ქმნის. შენიშნეთ ფიგურაში, რომ ერთი კვადრატი მოჭრილია 45 ° –ზე დანარჩენ ორთან მიმართებაში.

ნაბიჯი 13: პოლარიზაციის ანალიზატორების დამატება

მიამაგრეთ პოლარიზაციის ანალიზატორები გამჭვირვალე ლენტით ოპტიკურ შეკრებაში ისე, რომ ისინი მოთავსდეს მილაკების ოპტიკური ბილიკების ფარგლებში, როგორც ეს მოცემულია ფიგურაში.

Ის არის! კონვერტაცია დასრულებულია. თქვენ შეგიძლიათ შეამოწმოთ კამერა ამ ეტაპზე ოპტიკური შეკრების საფარის ხელახლა აწყობამდე (მე გადავაგდე შიდა საფარი), პლასტმასის ფურცლის ხელახლა მიმაგრებას, DF დაფის ხელახლა დაკავშირებას და კამერის შიგთავსის დახურვას.

ნაბიჯი 14: კამერის გამოყენება

ფიგურა გვიჩვენებს შედეგს ნიმუშის სამიზნეზე, რომელიც დამზადებულია პოლარიზატორ პლასტმასის ნაჭრებით, 0 ° - დან 180 ° - მდე კუთხეებთან ერთად ფერის ზოლთან ერთად. სამიზნე, როგორც გადაღებულია JVC KY-1900 კამერიდან, აჩვენებს ფერის ზოლს და სურათის სხვა არაპოლარიზირებულ ელემენტებს ნაცრისფერი მასშტაბით, ხოლო პოლარიზატორის ფილმის ნაჭრები ნათლად არის შეფერილი, რაც ასახავს მათ პოლარიზაციის კუთხეს NTSC– ის RGB სივრცეში.

ამ პროექტის შესახებ დამატებითი ინფორმაციისათვის, გთხოვთ გადმოწეროთ პროექტის თეთრი ქაღალდი www.diyPhysics.com– დან.

პირველი პრიზი საგანძურის ნაგავში