Diy termiese kamera telefoto -omskakelaar: 15 stappe

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

Ek het onlangs 'n Seek RevealPro termiese kamera gekoop, wat spog met 'n 320 x 240 termiese sensor met 'n raamkoers van> 15 Hz teen 'n ongelooflike bekostigbare prys.

Een van die enigste probleme wat ek met hierdie kamera het, is dat die kamera 'n vaste lens van 32 ° het. Dit is goed vir algemene termiese inspeksie, maar dit is 'n werklike nadeel as u die kamera probeer gebruik vir close-upwerk om die verspreiding op gedrukte stroombane te bepaal of 'n foutiewe of ondermaat komponent te identifiseer. Aan die teenoorgestelde kant van die afstandsafstand maak die 32 ° FOV -lens dit moeilik om die temperatuur van voorwerpe op 'n afstand, of van kleiner voorwerpe op normale afstande, te sien en te meet.

Daar is 'n paar makro -vergrotingsadapters beskryf, maar ek weet nie dat iemand nog gewys het hoe om 'n tele -omskakelaar vir een van hierdie kameras te bou nie.

Stap 1: Eenvoudige teleskope

Om 'n voorwerp op 'n afstand met 'n termiese kamera te beeld, vereis 'n eenvoudige teleskoop wat gemaak is met lense wat in die 10 µm -reeks werk. 'N Basiese brekende teleskoop met twee optiese elemente, 'n objektief en 'n oogstuk. Die doelwit is 'n groot lens wat lig van 'n verre voorwerp versamel en 'n beeld van die voorwerp in die fokusvlak skep. Die oogstuk is slegs 'n vergrootglas waardeur die termiese kamera die virtuele beeld kan sien.

Soos in die figuur getoon, is daar twee basiese konfigurasies vir 'n brekingsteleskoop: 'n Kepleriaanse teleskoop het 'n konvergerende lensoog en 'n Galilese teleskoop het 'n uiteenlopende lensoog. Die beeld wat deur die Kepleriaanse teleskoop gesien word, is omgekeerd, terwyl die beeld wat deur 'n Galilese teleskoop vervaardig word, regop is. Die teleskoop is op sigself nie 'n beeldvormende stelsel nie. Die termiese kamera wat aan die teleskoop gekoppel is, vorm eerder die beeld deur sy eie optika.

Die vergroting van 'n Kepleriaanse teleskoop word bepaal deur die verhouding tussen die brandpuntsafstand van die objektief- en ooglenslense:

Vergroting_Keplerian = fo/fe

Die Galilese teleskoop gebruik 'n positiewe doelwit en 'n negatiewe okular, dus word die vergroting daarvan gegee deur:

Magnigication_Galilean = -fo/fe

Die grootte van die doelwit is ook belangrik, want hoe groter die deursnee is, hoe meer lig kan dit versamel en hoe beter kan dit voorwerpe oplos.

Stap 2: Kies lense wat geskik is vir termiese beeldvorming

Termiese kameras meet die intensiteit van infrarooi lig op ongeveer 10 µm. Dit is omdat voorwerpe straling van die swart liggaam uitstraal wat 'n piek bereik rondom die golflengte in ooreenstemming met Wien se verplasingswet. Normaal glas dra egter nie lig oor by die golflengtes nie, dus moet die lense wat in termiese beelding gebruik word, gemaak word van Germanium of Sink Selenide, waardeur bestraling in die 10 µm -gebied kan deurkom.

Germanium (Ge) -lense word die algemeenste gebruik vir termiese beeldtoepassings vanweë hul breë transmissiebereik (2,0 - 16 µm) in die spektrale gebied. Germanium-lense is ondeursigtig vir sigbare lig en het 'n glasagtige grys metaalagtige voorkoms. Hulle is traag vir lug, water, alkalies en die meeste sure. Germanium het 'n brekingsindeks van 4.004 by 10.6 µm, en die transmissie -eienskappe daarvan is hoogs temperatuurgevoelig.

Sink Selenide (ZnSe) word baie meer algemeen met CO2 -lasers gebruik. Dit het 'n baie breë oordragreeks (600 nm - 16.0 µm). Vanweë die lae absorpsie in die rooi gedeelte van die sigbare spektrum, word ZnSe-lense algemeen gebruik in optiese stelsels wat CO2-lasers kombineer (wat gewoonlik op 10,6 µm werk), met goedkoop sigbare-rooi HeNe- of halfgeleieropstellinglasers. Hul transmissierangskikking bevat 'n deel van die sigbare spektrum, wat hulle 'n diep oranje tint gee.

Nuwe infrarooi lense kan gekoop word by Thorlabs, Edmund Optics en ander verskaffers van optiese komponente. Soos u kan dink, is hierdie lense nie goedkoop nie-Ø1/2 "Ge plano-konvekse lense van Thorlabs kos ongeveer $ 140, terwyl ZnSe-lense ongeveer $ 160 is. Ø1" Ge-lense verkoop vir ongeveer $ 240, terwyl ZnSe teen hierdie deursnee kos ongeveer $ 300. Oorskotbevindings of aanbiedings in die Verre Ooste is dus die beste om die makro- en tele-adapters te maak. ZnSe-lense uit China kan op ongeveer $ 60 op eBay® gekoop word.

Stap 3: Ontwerp van telefoto -omskakelaar

Ek kon 'n Ø1”Ge plano-konvekse lens kry met 'n brandpuntsafstand van 50 mm (soortgelyk aan 'n Thorlabs LA9659-E3) en 'n Ø1/2 Ge plano-konvekse lens met 'n brandpuntsafstand van 15 mm (soortgelyk aan 'n Thorlabs LA9410-E3) om my Kepleriaanse telefoto-omskakelaar te maak. Die vergroting is dus:

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

Tele -adapters met ander vergrotings is maklik om te ontwerp met behulp van die eenvoudige formules hierbo. Let daarop dat die lengte van die hooflensbuis moontlik verander moet word, aangesien die afstand tussen die lense naby f0 + fe moet wees.

Stap 4: Versamel komponente vir die tele -omskakelaar

U benodig die volgende komponente om 'n telefoto -omskakelaar soos myne te bou (almal is Thorlabs -onderdele):

LA9659-E3 Ø1 Ge Plano-konvekse lens, f = 50 mm, AR-bedek: 7-12 µm $ 241,74

LA9410-E3 Ø1/2 Ge Plano-konvekse lens, f = 15 mm, AR-bedek: 7-12 µm $ 139,74

SM1V05 Ø1 "verstelbare lensbuis, 0,31" reisreeks $ 30,25

SM1L15 SM1 lensbuis, 1,50 draaddiepte, een houring ingesluit $ 15,70

SM1A1 -adapter met eksterne SM05 -drade en interne SM1 -drade $ 20,60

SM05L03 SM05 lensbuis, 0,30 draaddiepte, een houring ingesluit $ 13,80

SM1RR SM1 borgring vir Ø1 lensbuise en houers $ 4,50

Totaal met nuwe germaniumlense $ 466,33

Behuising slegs $ 84,85

Ek het my tele -omskakelaar gehuisves in 'n optiese buis wat gemaak is met Thorlab se SM1- en SM05 -buiskomponente. Ek het die objektieflens aan die voorkant van 'n SM1V05 -verstelbare lensbuis geplaas om te kan fokus deur dit moontlik te maak om die afstand tussen die lense aan te pas. 'N Eksterne SM1 -ring word gebruik om die fokus te sluit. Deur splinternuwe onderdele van Thorlabs te gebruik, kan u ongeveer $ 466 bestee. As u ZnSe -lense van eBay® en nuwe onderdele vir die behuising gebruik, spandeer u waarskynlik ongeveer $ 200.

Die omhulsel vir die teleskoop hoef nie so fyn soos myne te wees nie. PVC -pype met 'n mate van fokus (bv. Lens gemonteer op 'n skroefdraaddop) werk perfek. Ek hou egter baie van Thorlabs se SM Tubes, want dit is relatief goedkoop en perfek geskik vir die konstruksie van hierdie tipe optiese instrumente. Boonop sit die skroefdraadkant van die SM05L03 van die oogstuk perfek teen die houerring van die Seek RevealPRO -lens.

Stap 5: Konstruksie Stap 1: Verwyder die ring uit die SM1L15 -buis

Verwyder die SM1 -houerring wat binne -in die SM1L15 -buis kom, met u vingers of 'n moersleutel (bv. Thorlabs SPW602 wat vir $ 26,75 verkoop word).

Stap 6: Konstruksie Stap 2: Berei komponente voor vir die montering van die objektiewe lens

Berei die komponente voor wat u benodig vir die samestelling van die lens:

• SM1V05 verstelbare lensbuis
• Twee SM1 -houerringe (een daarvan kom uit die SM1L15 -lensbuis soos in die vorige stap getoon)
• Ø1 "Ge Plano-konvekse lens, f = 50 mm, AR-bedek: 7-12 µm (of soortgelyk)

Stap 7: Konstruksie Stap 3: Plaas SM1 -houerring in die diepte van 6 mm in SM1V05

Gebruik 'n moersleutel of u vingers en steek een borgring in die SM1V05 verstelbare lensbuis tot 'n diepte van ongeveer 6 mm. Dit moet moontlik verander na gelang van die lens wat u as doelwit gekies het. Die idee is om die lens te laat agter sit sodat dit moontlik is om 'n ring aan die ander kant van die lens te gebruik.

Stap 8: Konstruksie Stap 4: Voeg objektiewe lens en buitenste houerring in

Plaas die objektieflens met die konvekse kant na buite en bevestig dit met die tweede ring. Wees versigtig om nie te styf te trek nie, aangesien dit die lens kan beskadig! As u 'n pincet of 'n ander gereedskap gebruik in plaas van 'n sleutel, moet u nie die lens krap nie.

Stap 9: Konstruksie Stap 5: Berei komponente vir die oogstuk voor

Berei die komponente voor wat u sal gebruik om die oogstuk te monteer:

• SM05L03 lensbuis
• SM5 -houerring (verwyder uit SM05L03 -buis)
• Ø1/2 "Ge Plano-konvekse lens, f = 15 mm, AR-bedek: 7-12 µm (of soortgelyk)

Stap 10: Konstruksie Stap 6: Monteer die oogstuk

Monteer die oogstuk deur die ooglens in die SM05L03 -buis te plaas. Die konvekse kant moet na die buitegare draai (in die onderstaande prentjie). Bevestig die lens in posisie met die SM05 -ring. Gebruik verkieslik 'n SM05 -sleutelsleutel (bv. Thorlabs SPW603, wat verkoop word vir $ 24,50) om die SM05 -ring te steek en vas te trek. Wees versigtig om nie te styf te trek nie, aangesien dit die lens kan beskadig! As u 'n pincet of 'n ander gereedskap gebruik in plaas van 'n sleutel, moet u nie die lens krap nie.

Stap 11: Konstruksie Stap 7: Monteer die oogstuk op die SM1-na-SM05-adapter

Skroef die ooglenslens op 'n SM1A1 SM1-tot-SM05-adapter.

Stap 12: Konstruksie Stap 8: Finale vergadering

Skroef ten slotte die oogstuklens (op die SM1A1 -adapter) en die objektiewe lens op die SM1L15 -lensbuis. Dit voltooi die samestelling van die Kepleriaanse telefoto -omskakelaar.

Stap 13: Gebruik die tele -omskakelaar

Plaas die tele -omskakelaar voor die lens van die termiese kamera en begin verken! U moet die lens fokus deur die objektiewe lens te draai totdat die skerpste beeld van u onderwerp verkry word. Die eksterne SM1 -ring wat saam met die SM1V05 verstelbare lensbuis kom, kan gebruik word om die fokusinstelling te sluit.

Miskien wil u dit permanent oorweeg om 'n Thorlabs SM05NT ($ 6,58) SM05-sluitring (ID 0,535 "-40, 0,75" OD) permanent aan u kamera se lenshouer vas te maak, sodat u vinnig makro- of tele-omsetters voor die lens van die kamera kan monteer sonder om dit te beïnvloed sy oorspronklike funksie.

Onthou laastens dat 'n Kepleriaanse teleskoop die beeld omkeer, sodat u die termiese prent onderstebo op die skerm van u kamera kan sien. Dit verg net 'n bietjie oefening om gewoond te raak daaraan dat bewegings in die teenoorgestelde rigting van die beeld nodig is om die kamera te wys terwyl die telekonverter geïnstalleer is.

Stap 14: Prestasie

Ek is baie tevrede met die resultate. Die figure toon 'n paar voorbeelde van die gebruikte tele -omskakelaar. Die linker ruite wys die beeld wat deur die vaste lens van die Seek RevealPRO geneem is. Die regte ruite toon dieselfde toneel met behulp van die × 3.33 telefoto -omskakelaar. Ek het 'n oranje reghoek by die beelde op die linkervensters aangebring om die gebied aan te dui wat met die tele -omskakelaar vergroot is. Die afmetings van die reghoek is 1/3,33 dié van die beeldraam, wat toon dat die vergroting wat deur die tele -omskakelaar bereik word, inderdaad × 3,33 is.

Die lensstelsels wat in die Seek RevealPRO en die tele -omskakelaar gebruik word, is natuurlik uiters eenvoudig, daarom moet verwringings en vignettering verwag word. Soos getoon op die foto's van my bure in die agterplaas en 'n gedeelte van die lug, is vignettering die duidelikste wanneer die telekonverter op groot afstand na beeldonderwerpe gebruik word. Tog is besonderhede wat nie met die kamera sonder hulp gesien kan word nie baie duidelik met behulp van die tele -omskakelaar.

Stap 15: Bronne

Die volgende is bronne vir die materiaal wat in hierdie instruksie genoem word:

• Soek - www.thermal.com
• Thorlabs - www.thorlabs.com
• Edmund Industrial Optics - www.edmundoptics.com

Let wel: ek is geensins verbonde aan hierdie ondernemings nie.

Verdere leeswerk en eksperimente

Vir meer interessante eksperimente oor fisika en fotografie van die onsigbare wêreld, kyk deur my boeke (klik hier vir my boeke op Amazon.com) en gaan na my webwerwe: www.diyPhysics.com en www. UVIRimaging.com.