Skakel 'n videokamera van die 1980's om in 'n real-time polarimetriese kamera: 14 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:27

Polarimetriese beeldvorming bied 'n manier om spelveranderende toepassings op 'n wye verskeidenheid terreine te ontwikkel-van omgewingsmonitering en mediese diagnostiek tot beveiligings- en antiterrorisme-toepassings. Die baie hoë koste van kommersiële polarimetriese kameras het navorsing en ontwikkeling oor polarimetriese beelding egter belemmer. Hierdie artikel bevat gedetailleerde instruksies vir die omskakeling van 'n surplus-kamera met drie buise in die 1980's, in 'n real-time polarimetriese kamera. Die kamera wat as basis vir hierdie omskakeling gebruik is, is wyd beskikbaar in die surplusmark vir ongeveer $ 50. Hierdie instruksies vir asblik-tot-skat sal jou wys hoe om 'n kamera wat slegs as 'n rekwisiet geskik is, om te skakel in 'n nuttige wetenskaplike instrument, waarvan kommersiële weergawes baie tienduisende dollars werd sou wees.

U benodig die volgende items om hierdie omskakeling uit te voer:

• Werkende oorskot JVC KY-1900-kamera (modelle KY-2000 en KY-2700 lyk soortgelyk aan die KY-1900 en kan ook geskik wees)
• Ø25,4 mm breedband 70T/30R bundelsplitter (bv. Thorlabs BSS10)
• Ø25,4 mm breedband 50/50 bundelsplitter (bv. Thorlabs BSW10)
• 3D-gedrukte balkeverdelingsringringe
• Vel polariserende plastiek (bv. Edmund Optics 86-188)

Stap 1: Begrip van Polarimetriese beeldvorming

'N Liggolf word gekenmerk deur sy golflengte, wat ons as 'n distrikskleur beskou; sy amplitude, wat ons as 'n intensiteitsvlak beskou; en die hoek waarteen dit ossilleer ten opsigte van 'n verwysingsas. Hierdie laaste parameter word die golf se "Hoek van Polarisasie" genoem, en is 'n kenmerk van lig wat sonder hulp van die menslike oë nie onderskei kan word nie. Die polarisasie van lig bevat egter interessante inligting oor ons visuele omgewing, en sommige diere kan dit waarneem en krities staatmaak op hierdie sin vir navigasie en oorlewing.

'N Gedetailleerde en maklik verstaanbare beskrywing van polarimetriese beeldvorming en die toepassings daarvan is beskikbaar in my witskrif op die DOLPi polarimetriese kameras wat beskikbaar is by:

www.diyphysics.com/wp-content/uploads/2015/10/DOLPi_Polarimetric_Camera_D_Prutchi_2015_v5.pdf en die aanbieding daarvan op YouTube op:

Stap 2: Koop en belyn die kamera

Die KY-1900 is in die laat 70's bekendgestel as 'n professionele kleurkamera. Dit was een van die min modelle wat vervaardig is met 'n oranje plastiekbak, wat dit baie kenmerkend maak en 'n uitstekende professionaliteit vir kameraspanne is. In 1982 het hierdie kamera ongeveer $ 9 000 verkoop.

U behoort vandag ongeveer $ 50 in die surplus -mark te vind. Die KY-1900 is soos 'n tenk gebou, so die kans is baie goed dat dit ten volle funksioneel sal wees as dit kosmeties goed lyk. Koppel dit net aan 'n NTSC -kleurmonitor en voorsien 12VDC (die kamera trek ongeveer 1,7A).

Voordat u met die wysiging gaan, moet u seker maak dat die kamera in werkende toestand is en goed in lyn is. Gebruik die instruksies in aanhangsel II van die projek se witskrif om u kamera in lyn te bring en te kyk of dit korrek werk.

Stap 3: Toegang tot die optiese samestelling

Die eerste stap in die omskakeling is toegang tot die kamera se optiese eenheid, wat die volgende stappe behels:

• Verwyder die linker deksel van die kamera
• Verwyder die DF -printplaat
• Trek die plastiese isolasievel af wat met dubbelzijdige band aan die buitenste omslagplaat van die optiese eenheid geheg is

Stap 4: Maak die optiese samestelling oop

Trek die binneblad van die optiese eenheid af. Hierdie bord word aan die eenheid vasgeplak. Die bord sal nie weer gebruik word nie, dus moenie bekommerd wees dat dit verdraai nie. Wees egter versigtig om nie die optiese elemente in die eenheid te beskadig nie.

Die onderste deel van die figuur toon die optiese samestelling van die onveranderde JVC KY-1900-kamera. Toevallige lig deur die First Relay Lens word deur die dichroic beamsplitters in drie gekleurde beelde verdeel voordat dit via Second Relay Lenses na hul onderskeie Saticon -buise gestuur word. Die verandering in 'n real-time polarimetriese beeldmotor behels die uitruil van die oorspronklike dichroic beamsplitters van die Dichroic Beamsplitter Assembly deur breedbandbundels, die uitskakeling van die kleurafkortingsfilters in die tweede relaislense en die toevoeging van polarisasie-analiseerders.

Stap 5: Verwydering van Dichroic Beamsplitter Assembly

Die balksplitsersamestelling word gehou met drie skroewe, een van voor en twee van agter. As sodanig moet die kamera se deksel aan die regterkant, PCB en plastiekfilm verwyder word om dit toeganklik te maak.

Stap 6: Ringe met 3D-drukbalke-adapter

Die dichroic beamsplitters wat oorspronklik in die KY-1900-kamera gebruik is, het 'n nie-standaard deursnee, so ek het besluit om 1 "-diameter breedbandplaatbalksplitters te gebruik vir die wysiging. My vriend en kollega Jason Meyers het 'n houerring ontwerp en 3D-gedruk om die 1 "balkstrale op hul plek te hou. CAD- en 3D-druklêers is beskikbaar by hierdie DropBox.

Stap 7: Vervang die Dichroic Beamsplitters deur Wideband Beamsplitters

Die volgende stap in die omskakelingsproses is om die dikroïese bundelsplitters te vervang deur breedbandbundelsplitters. Die beeld moet min of meer gelykop in drie beelde verdeel word, dus moet die eerste straalverdeler ongeveer 33,33% van die invallende lig weerkaats, terwyl 66,66% van die lig na 'n tweede straalverdeler moet gaan wat dan hierdie gedeelte moet verdeel eweredig. Ek het die volgende balksplitters gebruik:

• Ø25,4 mm breedband 70T/30R bundelsplitser (Thorlabs BSS10)
• Ø25,4 mm breedband 50/50 bundelsplitser (Thorlabs BSW10)

Die breedbandbalke in die houerringe moet in die eenheid geïnstalleer word, en die aangepaste balkverdeler kan dan weer op sy plek geïnstalleer word. Koppel die stroombane weer tydelik aan. Maak seker dat daar niks teen die blootgestelde dele van die optiese eenheid is nie, maar stel die kamera aan. Slegs 'n geringe aanpassing van die horisontale/vertikale potensiometers moet nodig wees om die belyning te bereik as u die balksplitsers korrek geplaas het. U sal sien dat die prentjie nog steeds in kleur is, alhoewel dit effens uitgespoeld is in vergelyking met die oorspronklike beeld. Die prentjie verskyn steeds in kleur, want daar is baie sterk filters in die sekondêre relaislense wat verwyder moet word.

Stap 8: Toegang tot die tweede relaislense

Die verwydering van die tweede relaislense (dit is JVC se naam daarvoor) van die optiese eenheid verg 'n ekstra demontage van die kamera. Dit is omdat die beeldopneembuise verwyder moet word voordat die sekondêre relaislense uitgehaal kan word.

Begin deur die gedrukte borde uit die kabels te haal en dit te ontkoppel. Verwyder dan die agterkant van die kamera. Die buissamestellings kan dan van die buisbehuise van die optiese samestelling afgetrek word, wat toegang tot die tweede relaislense gee.

Stap 9: Tweede relaislense verwyder en demonteer (een vir een!)

Die Tweede Relay Lenses word vasgehou deur goed versteekte, klein stelskroewe wat toeganklik is vanaf die regterkant van die optiese eenheid. Sodra die stelskroef oop is, trek die tweede relaislens uit waarop u gaan werk. Draai 'n paar lae dik elektriese band oor die twee kante van die optiese buis en maak dit oop met 'n tang.

Stap 10: Verwyder die kleurfilters en die bymekaarmaak van die tweede relaislens

Die kleurfilter moet verwyder word deur die houerring los te maak met 'n sleutel of 'n baie skerp pincet. Nadat u die filter verwyder het, moet u die lens eenvoudig weer aanmekaar sit en vasmaak.

Die verwydering van die kleurfilter verskuif die fokuspunt van die sekondêre relaislens, sodat dit nie heeltemal in die optiese eenheid moet teruggeplaas word nie. In plaas daarvan moet die aangepaste sekondêre afloslense slegs ongeveer 2,5 mm uitsteek.

Die kamera kan weer gemonteer word nadat al die gewysigde sekondêre relaislense geïnstalleer en met stelskroewe vasgemaak is. Laat die optiese eenheid toeganklik en koppel slegs die DF-kaart weer tydelik aan, en sorg dat dit nie kortsluit met die optiese eenheid nie.

Stap 11: Herstel die kamera

Dit is nou tyd om die kamera baie noukeurig in lyn te bring sodat dit 'n perfek swart-en-wit prentjie lewer. Daar sal altyd 'n mate van kleurrand wees omdat die sekondêre relaislense ontwerp is vir 'n smal golflengtes en nou gebruik word oor die volle bandwydte van sigbare lig. Die rand is veral merkbaar aan die rande van die beeld wanneer die zoom heeltemal teruggetrek word, maar behoorlike registrasie kan bereik word deur geduldig die prosedure te volg wat in aanhangsel II van die projek se witskrif uiteengesit word.

Stap 12: Maak polarisasie -analiseerdersfilters

Sny drie vierkante van 1,42 "× 1,42" uit 'n polarisasieblad. Ek het 'n Edmund Optics 86-188 150 x 150mm, 0.75mm dikte, polarisasie gelamineerde film gebruik. Ek het hierdie film gekies in plaas van goedkoper aanbiedings, want dit het 'n baie hoë uitsterwingverhouding, sowel as 'n hoë transmissie, wat sorg vir beter polarimetriese beelde. Let op in die figuur dat een van die vierkante teen 45 ° gesny is ten opsigte van die ander twee.

Stap 13: Voeg die polariseringsanaliseerders by

Bevestig die polarisasie -analiseerders met 'n duidelike band in die optiese samestelling sodat hulle binne die optiese paaie na die buise geplaas word, soos in die figuur getoon.

Dis dit! Die omskakeling is voltooi. U kan die kamera in hierdie stadium toets voordat u die deksel van die optiese eenheid weer aanmekaar sit (ek het die binnekant weggegooi), die plastiekblad weer vasgemaak, die DF -bord weer verbind en die kamera se omhulsel toegemaak.

Stap 14: Gebruik die kamera

Die figuur toon resultate met 'n steekproefdoel gemaak van stukke polariserende plastiek onder hoeke tussen 0 ° en 180 ° saam met 'n kleurbalk. Die teiken, soos vasgelê met die aangepaste JVC KY-1900-kamera, toon die kleurbalk en ander nie-gepolariseerde elemente van die prent in grysskaal, terwyl die stukke polarisatorfilm helderkleurig is, wat hul polarisasiehoek in NTSC se RGB-ruimte kodeer.

Aflaai die projek se witskrif van www.diyPhysics.com vir meer inligting oor hierdie projek.

Eerste prys in die asblik om te skat