Diy თერმული კამერა ტელეფოტოს გადამყვანი: 15 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:20

მე ცოტა ხნის წინ შევიძინე Seek RevealPro თერმული კამერა, რომელიც გამოირჩევა 320 x 240 თერმული სენსორით> 15 Hz კადრის სიხშირით წარმოუდგენლად ხელმისაწვდომ ფასად.

ამ კამერასთან დაკავშირებული ერთადერთი პრობლემა ის არის, რომ მას გააჩნია ფიქსირებული 32 ° -იანი ხედვის ობიექტივი. ეს ნორმალურია ზოგადი თერმული შემოწმებისთვის, მაგრამ ეს არის რეალური მინუსი, როდესაც ცდილობთ კამერის გამოყენებას ახლოდან სამუშაოდ, რათა შეაფასოთ დაბეჭდილი მიკროსქემის დაფებზე გაფანტვა ან გაუმართავი ან მცირე ზომის კომპონენტის იდენტიფიცირება. მანძილის დიაპაზონის მოპირდაპირე მხარეს, 32 ° FOV ლინზა ართულებს ობიექტების ტემპერატურის დანახვასა და გაზომვას მანძილზე, ან პატარა ობიექტების ნორმალურ დისტანციებზე.

აღწერილია წვრილმანი "მაკრო" გამადიდებელი გადამყვანები, მაგრამ მე არ ვიცი, რომ ვინმეს ჯერ არ უჩვენებია, თუ როგორ უნდა ავაშენოთ ტელეფოტო გადამყვანი ერთ -ერთი ამ კამერისთვის.

ნაბიჯი 1: მარტივი ტელესკოპები

თერმული კამერით მანძილზე ობიექტის გამოსახვისთვის საჭიროა მარტივი ტელესკოპი, რომელიც დამზადებულია ლინზებით, რომლებიც მუშაობენ 10 µm დიაპაზონში. ძირითადი რეფრაქციული ტელესკოპი, რომელსაც აქვს ორი ოპტიკური ელემენტი, ობიექტივი და თვალი. მიზანი არის დიდი ობიექტივი, რომელიც აგროვებს შუქს შორეული ობიექტიდან და ქმნის ამ ობიექტის გამოსახულებას ფოკუსურ სიბრტყეში. სათვალე არის მხოლოდ გამადიდებელი შუშა, რომლის მეშვეობითაც თერმულ კამერას შეუძლია ვირტუალური გამოსახულების ნახვა.

როგორც ფიგურაშია ნაჩვენები, არსებობს ორი ძირითადი კონფიგურაცია რეფრაქციული ტელესკოპისთვის: კეპლერის ტელესკოპს აქვს კონვერსირებული ლინზის თვალი და გალილეის ტელესკოპს აქვს განსხვავებული ობიექტივის თვალი. კეპლერის ტელესკოპით დანახული სურათი გადაბრუნებულია, ხოლო გალილეის ტელესკოპის მიერ წარმოქმნილი სურათი არის თავდაყირა. ტელესკოპი თავისთავად არ არის გამოსახულების ფორმირების სისტემა. უფრო სწორად, ტელესკოპზე დამაგრებული თერმული კამერა საბოლოოდ ქმნის სურათს საკუთარი ოპტიკის საშუალებით.

კეპლერის ტელესკოპის გადიდება განისაზღვრება ობიექტური და თვალის ლინზების ფოკუსურ მანძილებს შორის თანაფარდობით:

გადიდება_კეპლერიანი = fo/fe

გალილეის ტელესკოპი იყენებს პოზიტიურ ობიექტს და ნეგატიურ თვალს, ამიტომ მისი გადიდება მოცემულია:

გადიდება_გალილეველი = -ფო/ფე

ობიექტის ზომა ასევე მნიშვნელოვანია, რადგან რაც უფრო დიდია მისი დიამეტრი, მით მეტი შუქის შეგროვება შეუძლია მას და უკეთესად ახერხებს ახლო ობიექტების ამოხსნას.

ნაბიჯი 2: თერმული გამოსახულების შესაფერისი ლინზების შერჩევა

თერმული კამერები ზომავს ინფრაწითელი სინათლის ინტენსივობას დაახლოებით 10 მიკრონი. ეს იმიტომ ხდება, რომ ობიექტები ასხივებენ შავი სხეულის გამოსხივებას, რომლებიც აღწევს პიკს ამ ტალღის სიგრძეზე, ვეინის გადაადგილების კანონის შესაბამისად. თუმცა, ჩვეულებრივი მინა არ გადასცემს სინათლეს იმ ტალღის სიგრძეზე, ამიტომ თერმული გამოსახულებისას გამოყენებული ლინზები უნდა იყოს გერმანიუმის ან თუთიის სელენიდისგან, რაც 10 მკმ დიაპაზონში გამოსხივების საშუალებას იძლევა.

გერმანიუმის (Ge) ლინზები ყველაზე ხშირად გამოიყენება თერმული გამოსახულების გამოყენებისთვის, მათი ფართო გადაცემის დიაპაზონის გამო (2.0 - 16 µm) ინტერესის სპექტრულ რეგიონში. გერმანიუმის ლინზები გაუმჭვირვალეა ხილული შუქისთვის და აქვს შუშის ნაცრისფერი მეტალის ფერი. ისინი ინერტულია ჰაერის, წყლის, ტუტეების და მჟავების უმეტესობის მიმართ. გერმანიუმს აქვს რეფრაქციის ინდექსი 4.004 10.6 µm და მისი გადამცემი თვისებები ძალიან მგრძნობიარეა ტემპერატურის მიმართ.

თუთიის სელენიდი (ZnSe) ბევრად უფრო ხშირად გამოიყენება CO2 ლაზერებთან. მას აქვს გადაცემის ძალიან ფართო დიაპაზონი (600 nm - 16.0 µm). ხილული სპექტრის წითელ ნაწილში დაბალი შთანთქმის გამო, ZnSe ლინზები ჩვეულებრივ გამოიყენება ოპტიკურ სისტემებში, რომლებიც აერთიანებენ CO2 ლაზერებს (რომლებიც ჩვეულებრივ მუშაობენ 10.6 µm), იაფი ხილული წითელი HeNe ან ნახევარგამტარული გასწორების ლაზერებით. მათი გადაცემის დიაპაზონი მოიცავს ხილული სპექტრის ნაწილს, რაც მათ აძლევს ღრმა ნარინჯისფერ ელფერს.

ახალი ინფრაწითელი ლინზების შეძენა შესაძლებელია Thorlabs, Edmund Optics და სხვა ოპტიკური კომპონენტების მომწოდებლებისგან. როგორც თქვენ შეგიძლიათ წარმოიდგინოთ, ეს ლინზები არ არის იაფი-or1/2 Ge plano- ამოზნექილი ლინზები Thorlabs– დან არის დაახლოებით 140 დოლარი, ხოლო ZnSe-160 $. Ø1” Ge ლინზები იყიდება დაახლოებით 240 დოლარად, ხოლო ZnSe ამ დიამეტრის ფასად. დაახლოებით $ 300. ამრიგად, ჭარბი აღმოჩენები ან შორეული აღმოსავლეთის შემოთავაზებები საუკეთესოა მაკრო და ტელეფოტო გადამყვანების დასამზადებლად. ჩინეთიდან ZnSe ლინზების ყიდვა შესაძლებელია eBay®– ზე დაახლოებით 60 დოლარად.

ნაბიჯი 3: ტელეფოტოს გადამყვანის დიზაინი

მე აღმოვაჩინე”1”Ge პლანო-ამოზნექილი ობიექტივი ფოკუსური სიგრძით 50 მმ (მსგავსი Thorlabs LA9659-E3) და plan1/2” Ge პლანო-ამოზნექილი ობიექტივი ფოკუსური სიგრძით 15 მმ (მსგავსი a Thorlabs LA9410-E3) ჩემი კეპლერის სატელეფონო გადამყვანად. გადიდება არის:

გადიდება = fo/fe = 50 მმ/15 მმ = 3.33

სხვა გადიდების ტელეფოტო გადამყვანების დიზაინი ადვილია ზემოთ ნაჩვენები მარტივი ფორმულების გამოყენებით. გთხოვთ გაითვალისწინოთ, რომ ძირითადი ლინზების მილის სიგრძე შეიძლება შეიცვალოს, ვინაიდან ლინზებს შორის მანძილი უნდა იყოს f0 + fe– თან ახლოს.

ნაბიჯი 4: შეაგროვეთ კომპონენტები ტელეფოტო გადამყვანისთვის

ჩემნაირი სატელეფონო გადამყვანის შესაქმნელად დაგჭირდებათ შემდეგი კომპონენტები (ყველა თორლაბის ნაწილებია):

LA9659-E3 Ø1 Ge Plano-Convex Lens, f = 50 mm, AR-Coated: 7-12 µm $ 241.74

LA9410-E3 Ø1/2 Ge Plano-Convex Lens, f = 15 mm, AR-Coated: 7-12 µm $ 139.74

SM1V05 Ø1 "რეგულირებადი ლინზის მილი, 0.31" სამოგზაურო დიაპაზონი 30.25 $

SM1L15 SM1 ლინზების მილი, 1.50 სიგანის სიღრმე, ერთი საყრდენი ბეჭედი შედის $ 15.70

SM1A1 ადაპტერი გარე SM05 ძაფებით და შიდა SM1 ძაფებით $ 20,60

SM05L03 SM05 ობიექტივი მილის, 0.30 ძაფის სიღრმეზე, ერთი სამაგრ ბეჭედში შედის $ 13.80

SM1RR SM1 საყრდენი ბეჭედი "1 "ლინზების მილებისა და საყრდენებისთვის 4.50 $

სულ ახალი გერმანიუმის ლინზებით 466,33 დოლარი

საბინაო მხოლოდ $ 84.85

მე მოთავსებული მაქვს ჩემი სატელეფონო გადამყვანი ოპტიკურ მილში Thorlab- ის SM1 და SM05 მილის კომპონენტებით. ობიექტური ობიექტივი მოვათავსე SM1V05 რეგულირებადი ლინზების მილის წინა ნაწილში, რათა ფოკუსირების საშუალება მიეცეს, რაც შესაძლებელს გახდის ლინზებს შორის მანძილის რეგულირებას. ფოკუსის დასაკეტად გამოიყენება გარე SM1 ბეჭედი. Thorlabs– ის ახალი ნაწილების გამოყენებით თქვენ შეგიძლიათ დახარჯოთ დაახლოებით 466 დოლარი. თუ თქვენ იყენებთ ZnSe ლინზებს eBay®– დან და ახალ ნაწილებს საცხოვრებლისთვის, თქვენ სავარაუდოდ დახარჯავთ დაახლოებით $ 200.

ტელესკოპის საფარი არ უნდა იყოს ისეთივე ლამაზი, როგორც ჩემი. PVC მილები ფოკუსირების გარკვეული მოწყობით (მაგ. ლინზა დამონტაჟებულია ხრახნიან თავზე) მშვენივრად იმუშავებს. თუმცა, მე ნამდვილად მომწონს Thorlabs- ის SM მილები, რადგან ისინი შედარებით იაფია და შესანიშნავად შეეფერება ამ ტიპის ოპტიკური ინსტრუმენტების მშენებლობას. გარდა ამისა, მხედელის SM05L03 ხრახნიანი მხარე მშვენივრად ჯდება Seek RevealPRO ობიექტივის საყრდენის ბეჭედზე.

ნაბიჯი 5: მშენებლობა ნაბიჯი 1: ამოიღეთ ბეჭედი SM1L15 მილისგან

თითების ან გასაღების გამოყენებით (მაგ. Thorlabs SPW602, რომელიც იყიდება 26,75 აშშ დოლარად) ამოიღეთ SM1 შემაკავებელი რგოლი, რომელიც შემოდის SM1L15 მილში.

ნაბიჯი 6: მშენებლობა ნაბიჯი 2: მოამზადეთ კომპონენტები ობიექტივის შეკრებისთვის

მოამზადეთ კომპონენტები, რომლებიც დაგჭირდებათ ობიექტური ლინზების შესაქმნელად:

• SM1V05 რეგულირებადი ლინზების მილი
• ორი SM1 საყრდენი რგოლი (ერთი მათგანი მოდის SM1L15 ლინზების მილიდან, როგორც ეს ნაჩვენებია წინა საფეხურზე)
• "1 "Ge Plano-Convex Lens, f = 50 მმ, AR- დაფარული: 7-12 µm (ან მსგავსი)

ნაბიჯი 7: მშენებლობა ნაბიჯი 3: ჩადეთ SM1 დამჭერი ბეჭედი SM1V05– ში 6 მმ სიღრმეზე

კლავიშის გასაღებით ან თქვენი თითებით, ჩასვით ერთი დამჭერი რგოლი SM1V05 რეგულირებადი ლინზების მილში დაახლოებით 6 მმ სიღრმეზე. ეს შეიძლება შეიცვალოს იმის მიხედვით, თუ რა ობიექტივი აირჩიე შენთვის. იდეა არის ის, რომ ობიექტივი საკმარისად იჯდეს უკან, რათა შესაძლებელი გახდეს ლინზის მეორე მხარეს საყრდენი რგოლის გამოყენება.

ნაბიჯი 8: მშენებლობა ნაბიჯი 4: ჩასვით ობიექტური ობიექტივი და გარე საყრდენი ბეჭედი

ჩადეთ ობიექტივი მისი ამოზნექილი გვერდით გარედან და შემდეგ დააფიქსირეთ მეორე საყრდენი რგოლის გამოყენებით. ფრთხილად იყავით, რომ ზედმეტად არ დაიჭიმოთ, რადგან ამან შეიძლება დააზიანოს ობიექტივი! თუ თქვენ იყენებთ პინცეტს ან სხვა ინსტრუმენტს სპანერის გასაღების ნაცვლად, ფრთხილად იყავით, რომ არ გაკაწროთ ობიექტივი.

ნაბიჯი 9: მშენებლობა ნაბიჯი 5: მოამზადეთ კომპონენტები თვალისთვის

მოამზადეთ კომპონენტები, რომლებსაც გამოიყენებთ სათვალის ასაწყობად:

• SM05L03 ლინზების მილი
• SM5 საყრდენი რგოლი (ამოღებულია SM05L03 მილიდან)
• /1/2 "Ge Plano-Convex Lens, f = 15 მმ, AR- დაფარული: 7-12 µm (ან მსგავსი)

ნაბიჯი 10: მშენებლობა ნაბიჯი 6: ააწყვეთ სათვალე

ააწყვეთ თვალის მჭრელი ობიექტივი SM05L03 მილში ჩასვით. ამოზნექილი მხარე უნდა იყოს მიმართული გარე ძაფებზე (ქვემოთ მოცემულ სურათზე ქვემოთ). დააფიქსირეთ ობიექტივი SM05 შემაკავებელი რგოლით. სასურველია, გამოიყენოთ SM05 გასაღები (მაგ. Thorlabs SPW603, რომელიც იყიდება 24,50 დოლარად) SM05 საყრდენის ბეჭდის ჩასასმელად და გამკაცრებისთვის. ფრთხილად იყავით, რომ ზედმეტად არ დაიჭიმოთ, რადგან ამან შეიძლება დააზიანოს ობიექტივი! თუ თქვენ იყენებთ პინცეტს ან სხვა ინსტრუმენტს სპანერის გასაღების ნაცვლად, ფრთხილად იყავით, რომ არ გაკაწროთ ობიექტივი.

ნაბიჯი 11: კონსტრუქცია ნაბიჯი 7: მიამაგრეთ თვალის შუქი SM1-SM05 ადაპტერზე

მიამაგრეთ თვალის ობიექტივის შეკრება SM1A1 SM1-SM05 ადაპტერზე.

ნაბიჯი 12: მშენებლობა ნაბიჯი 8: საბოლოო შეკრება

დაბოლოს, დააწებეთ თვალის ლინზების შეკრება (დამონტაჟებულია SM1A1 ადაპტერზე) და ობიექტური ლინზების შეკრება SM1L15 ლინზების მილზე. ეს ასრულებს კეპლერის სატელეფონო გადამყვანის შეკრებას.

ნაბიჯი 13: გამოიყენეთ Telephoto Converter

მოათავსეთ ტელეფოტო გადამყვანი თერმული კამერის ობიექტივის წინ და დაიწყეთ გამოკვლევა! თქვენ უნდა გაამახვილოთ ობიექტივი ობიექტივის ობიექტური შეკრების გადატრიალებით, სანამ არ მიიღებთ თქვენი საგნის მკვეთრ გამოსახულებას. გარე SM1 ბეჭედი, რომელსაც გააჩნია SM1V05 რეგულირებადი ლინზების მილი, შეიძლება გამოყენებულ იქნას ფოკუსის პარამეტრების დასაკეტად.

შეიძლება დაგჭირდეთ განიხილოს Thorlabs SM05NT ($ 6.58) SM05 Locking Ring (ID 0.535 "-40, 0.75" OD) სამუდამოდ თქვენი კამერის ობიექტივის სამონტაჟოზე ისე, რომ თქვენ შეძლოთ სწრაფად დაამონტაჟოთ მაკრო ან ტელეფოტო გადამყვანები კამერის ლინზების გარეშე მისი ორიგინალური ფუნქციონირება.

და ბოლოს, გახსოვდეთ, რომ კეპლერის ტელესკოპი გადაატრიალებს სურათს, ასე რომ თქვენ დაინახავთ თერმულ სურათს თავდაყირა თქვენი კამერის ეკრანზე. სულ ცოტაოდენი პრაქტიკაა საჭირო იმისთვის, რომ შეეგუო იმას, რომ კამერაზე მითითებული ტელეფოტო კონვერტორით მოძრაობას სჭირდება მოძრაობები გამოსახულების საპირისპირო მიმართულებით.

ნაბიჯი 14: შესრულება

ძალიან კმაყოფილი ვარ შედეგებით. ფიგურებში ნაჩვენებია გამოყენებული ფოტო გადაღების გადამყვანი სურათები. მარცხენა სარკმლები აჩვენებენ Seek RevealPRO– ს ფიქსირებული ობიექტივიდან გადაღებულ სურათს. მარჯვენა პანელები აჩვენებენ იმავე სცენას 33 3.33 × სატელეფონო გადამყვანის გამოყენებით. მე დავამატე ნარინჯისფერი ოთხკუთხედი მარცხენა სარკმელზე გამოსახულებებზე, რათა მიეთითებინა რეგიონი გადიდებული ტელეფოტო კონვერტორით. მართკუთხედის ზომები არის 1/3.33 გამოსახულების ჩარჩოს, რაც აჩვენებს, რომ ტელეფოტო გადამყვანის მიერ მიღწეული გადიდება მართლაც 3.33 ფუნტია.

რა თქმა უნდა, ლინზების სისტემები, რომლებიც გამოიყენება Seek RevealPRO- ში და ტელეფოტო გადამყვანში, ძალიან მარტივია, ამიტომ მოსალოდნელია დამახინჯება და ვინეტირება. როგორც ჩემი ეზოს მეზობლებისა და ცის ნაწილის ფოტოებშია ნაჩვენები, ვინინეტირება ყველაზე თვალსაჩინოა სატელეფონო გადამყვანის გამოყენებისას დიდი მანძილზე საგნების გამოსახატავად. მიუხედავად ამისა, დეტალები, რომლებიც არ ჩანს შეუიარაღებელი კამერით, აშკარად ჩანს ტელეფოტო გადამყვანის გამოყენებით.

ნაბიჯი 15: წყაროები

ქვემოთ მოცემულია წყაროები ამ ინსტრუქციაში მითითებული მასალებისთვის:

• ეძებეთ - www.thermal.com
• Thorlabs - www.thorlabs.com
• ედმუნდის სამრეწველო ოპტიკა - www.edmundoptics.com

შენიშვნა: მე არანაირად არ ვარ დაკავშირებული ამ კომპანიებთან.

შემდგომი კითხვა და ექსპერიმენტები

უხილავი სამყაროს ფიზიკასა და ფოტოგრაფიაზე უფრო საინტერესო ექსპერიმენტებისათვის გთხოვთ გადახედოთ ჩემს წიგნებს (დააწკაპუნეთ აქ ჩემი წიგნებისათვის Amazon.com– ზე) და გადადით ჩემს ვებ – გვერდებზე: www.diyPhysics.com და www. UVIRimaging.com.