تبدیل دوربین فیلمبرداری دهه 1980 به تصویرگر قطبی سنج زمان واقعی: 14 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

تصویربرداری قطبی مسیری را برای توسعه برنامه های تغییر دهنده بازی در طیف وسیعی از زمینه ها ارائه می دهد-از طریق نظارت بر محیط زیست و تشخیص پزشکی تا برنامه های امنیتی و ضدتروریسم. با این حال ، هزینه بسیار بالای دوربین های قطبی سنج تجاری ، تحقیق و توسعه تصویربرداری قطبی را با مشکل مواجه کرده است. این مقاله دستورالعمل های مفصلی را برای تبدیل دوربین رنگی 3 لوله ای مازاد در دهه 1980 به یک تصویرگر قطبی سنج زمان واقعی ارائه می دهد. دوربینی که به عنوان مبنای این تبدیل استفاده می شود به طور گسترده ای در بازار مازاد با حدود 50 دلار موجود است. این دستورالعمل آشغال به گنج به شما نشان می دهد که چگونه دوربینی را که تنها به عنوان یک وسیله مناسب مناسب است به یک ابزار علمی مفید تبدیل کنید ، نسخه های تجاری آن ده ها هزار دلار ارزش دارد.

برای انجام این تبدیل به موارد زیر نیاز دارید:

• دوربین مازاد کار JVC KY-1900 (مدل KY-2000 و KY-2700 شبیه KY-1900 به نظر می رسد و همچنین ممکن است مناسب باشد)
• be 25.4 میلی متر پهن باند 70T/30R پرتو (به عنوان مثال Thorlabs BSS10)
• .4 25.4 میلی متر پهنای باند 50/50 پرتو (به عنوان مثال Thorlabs BSW10)
• آداپتور چاپگر چاپگر سه بعدی حلقه می زند
• ورق پلاستیک قطبی (مانند ادموند اپتیک 86-188)

مرحله 1: درک تصویربرداری قطبی

موج نور با طول موج مشخص می شود ، که ما آن را به عنوان رنگ منطقه درک می کنیم. دامنه آن ، که ما آن را به عنوان یک سطح شدت درک می کنیم. و زاویه ای که در آن نسبت به محور مرجع نوسان می کند. این آخرین پارامتر "زاویه قطبش" موج نامیده می شود و مشخصه ای از نور است که چشم های غیرممکن نمی تواند آن را تشخیص دهد. با این حال ، قطبش نور اطلاعات جالبی در مورد محیط بصری ما به همراه دارد و برخی از حیوانات قادر به درک آن هستند و برای ناوبری و بقا به این حس تکیه می کنند.

شرح مفصل و آسان برای درک تصویربرداری قطبی و کاربردهای آن در کاغذ سفید من در دوربینهای قطبی سنجی DOLPi موجود است:

www.diyphysics.com/wp-content/uploads/2015/10/DOLPi_Polarimetric_Camera_D_Prutchi_2015_v5.pdf و ارائه آن در YouTube در آدرس:

مرحله 2: خرید و تنظیم دوربین

KY-1900 به عنوان یک دوربین رنگی حرفه ای در اواخر دهه 70 معرفی شد. این یکی از معدود مدل هایی بود که با بدنه ای نارنجی پلاستیکی تولید شد و آن را بسیار متمایز کرد و نشانگر حرفه ای بودن بالا برای کارکنان دوربین بود. در سال 1982 ، این دوربین حدود 9000 دلار فروخته شد.

امروز ، شما باید بتوانید در بازار مازاد با حدود 50 دلار آن را پیدا کنید. KY-1900 مانند یک مخزن ساخته شده است ، بنابراین شانس آن بسیار زیاد است که اگر از نظر زیبایی از نظر ظاهری خوب به نظر برسد ، کاملاً کاربردی باشد. کافی است آن را به یک مانیتور رنگی NTSC وصل کنید و 12VDC (دوربین حدود 1.7A) می گیرد.

قبل از اقدام به اصلاح ، مطمئن شوید که دوربین در وضعیت کار و تراز خوبی قرار دارد. از دستورالعمل های نشان داده شده در ضمیمه II کاغذ سفید پروژه برای تراز کردن دوربین خود و بررسی عملکرد صحیح آن استفاده کنید.

مرحله 3: دسترسی به مجموعه نوری

اولین مرحله در تبدیل ، دسترسی به مجموعه نوری دوربین است که شامل مراحل زیر است:

• قاب چپ دوربین را جدا کنید
• برد مدار چاپی DF را بردارید
• ورق جداسازی پلاستیکی را که با نوار دو طرفه به صفحه پوشش بیرونی مجموعه نوری متصل شده است ، جدا کنید

مرحله 4: باز کردن مجموعه نوری

صفحه پوشش مجموعه نوری داخلی را جدا کنید. این صفحه به مجموعه چسبانده شده است. از بشقاب دیگر استفاده نمی شود ، بنابراین نگران تغییر شکل آن نباشید. با این حال ، مراقب باشید که به عناصر نوری موجود در مجموعه آسیب نرسانید.

قسمت پایینی تصویر مجموعه نوری دوربین اصلاح نشده JVC KY-1900 را نشان می دهد. نور تصادفی از طریق لنز رله اول قبل از اینکه از طریق لنزهای رله دوم به لوله های ساتیکون مربوطه ارسال شوند ، به سه تصویر رنگی تقسیم می شود. تغییر در تصویربردار قطبی زمان واقعی شامل تبادل پرتوهای دوگانه اصلی مجموعه Dichroic Beamsplitter توسط پرتوهای پهن باند ، حذف فیلترهای برش رنگ داخل لنزهای رله دوم و افزودن تجزیه کننده های قطبش است.

مرحله 5: حذف مجموعه Dichroic Beamsplitter

مجموعه Beamsplitter با سه پیچ ، یکی از جلو و دو از عقب ، برگزار می شود. به این ترتیب ، جلد سمت راست دوربین ، PCB و فیلم پلاستیکی باید برداشته شوند تا اینها در دسترس قرار گیرند.

مرحله 6: چاپ سه بعدی حلقه های آداپتور Beamsplitter

پرتوهای دوگانه ای که در ابتدا در دوربین KY-1900 استفاده می شد دارای قطر غیر استاندارد هستند ، بنابراین تصمیم گرفتم برای اصلاح از تیرآهن های صفحه پهن باند 1 اینچی استفاده کنم. دوست و همکار من جیسون مایرز یک حلقه نگهدارنده را طراحی و چاپ سه بعدی کرد تا پرتوگیرهای 1 اینچی را در جای خود نگه دارد. فایل های CAD و چاپ سه بعدی در این DropBox موجود است.

مرحله 7: جایگزینی Beamplipter های Dichroic با Wideband Beamsplitters

گام بعدی در فرایند تبدیل ، جایگزینی تیرآهن پهن دو طرفه با تیرآهن پهن باند است. تصویر باید کم و بیش به طور مساوی به سه تصویر تقسیم شود ، بنابراین اولین اشعه پرتو باید 33.33 of از نور را منعکس کند ، در حالی که اجازه می دهد 66.66 of از نور به یک پرتوی دوم برسد که باید این قسمت را تقسیم کند. به طور مساوی من از پرتوگیرهای زیر استفاده کردم:

• be 25.4 میلی متر پهن باند 70T/30R پرتو (Thorlabs BSS10)
• .4 25.4 میلی متر پهنای باند 50/50 پرتو (Thorlabs BSW10)

تیرآهن های پهن باند درون حلقه های نگهدارنده باید در مجموعه نصب شوند و مجموعه Beamsplitter اصلاح شده می تواند مجدداً در جای خود نصب شود. مدارهای مدار را به طور موقت وصل کنید. با اطمینان از اینکه هیچ چیز در برابر قسمت های در معرض مجموعه نوری کوتاه نمی شود ، دوربین را روشن کنید. در صورت قرار دادن صاف کننده ها به درستی ، فقط تنظیم جزئی پتانسیومترهای افقی/عمودی باید انجام شود. متوجه خواهید شد که تصویر هنوز هم رنگی است ، البته در مقایسه با تصویر اصلی کمی شسته شده است. تصویر همچنان رنگی نشان داده می شود زیرا در لنزهای رله ثانویه فیلترهای بسیار قوی وجود دارد که باید برداشته شوند.

مرحله 8: دسترسی به لنزهای رله دوم

حذف لنزهای رله دوم (که نام JVC برای آنها نامیده می شود) از مجموعه نوری قطعات اضافی دوربین را جدا می کند. این امر به این دلیل است که قبل از برداشتن لنزهای رله ثانویه ، لوله های برداشت تصویر باید برداشته شوند.

با خارج کردن و جدا کردن تخته های چاپ شده از مجموعه کابل شروع کنید. سپس پشت دوربین را بردارید. مجموعه های لوله را می توان از محفظه های لوله مجموعه نوری بیرون کشید و به لنزهای رله دوم دسترسی پیدا کرد.

مرحله 9: برداشتن و جداسازی لنزهای رله دوم (یکی در یک زمان!)

لنزهای رله دوم توسط پیچ های کوچک مخفی و کوچک که از سمت راست مجموعه نوری قابل دسترسی هستند ، در جای خود نگه داشته می شوند. هنگامی که پیچ تنظیم باز است ، لنز رله دوم را که قرار است روی آن کار کنید بیرون بکشید. چند لایه نوار برقی ضخیم را روی دو طرف لوله نوری بپیچید و با استفاده از انبردست آن را باز کنید.

مرحله 10: حذف فیلترهای رنگی و مونتاژ مجدد لنز رله

فیلتر رنگی را باید با باز کردن حلقه نگهدارنده با استفاده از آچار آچار یا موچین های بسیار تیز بردارید. پس از برداشتن فیلتر ، به سادگی لنز را دوباره مونتاژ کرده و با انگشت محکم کنید.

حذف فیلتر رنگی ، نقطه کانونی لنز رله ثانویه را تغییر می دهد ، بنابراین نباید آن را تا انتها در مجموعه نوری وارد کرد. در عوض ، لنزهای رله ثانویه اصلاح شده باید فقط حدود 2.5 میلی متر بیرون بزند.

دوربین را می توان پس از نصب و ایمن سازی با پیچ های ثابت همه لنزهای رله ثانویه اصلاح شده مجدداً مونتاژ کرد. مجموعه نوری را در دسترس بگذارید و فقط برد DF را به طور موقت وصل کنید ، مطمئن شوید که اتصال کوتاه با مجموعه نوری انجام نمی شود.

مرحله 11: تنظیم مجدد دوربین

اکنون وقت آن است که دوربین را بسیار دقیق تراز کنید تا تصویری کاملاً سیاه و سفید ایجاد شود. سطح لبه های رنگی همیشه دیده می شود زیرا لنزهای رله ثانویه برای یک باند باریک از طول موج طراحی شده اند ، و اکنون در پهنای باند کامل نور مرئی مورد استفاده قرار می گیرند. هنگامی که زوم را تا انتها می کشید ، حاشیه به ویژه در لبه های تصویر قابل توجه است ، اما با رعایت صبر و حوصله از روش ذکر شده در ضمیمه II کاغذ سفید پروژه می توان به ثبت نام مناسب دست یافت.

مرحله 12: ساخت فیلترهای آنالیز کننده قطبش

سه مربع 1.42 اینچ × 1.42 اینچ را از یک ورق قطبش برش دهید. من از فیلم Edmund Optics 86-188 150 x 150mm ، 0.75mm ضخامت ، فیلم لمینت پلاریزه استفاده کردم. من این فیلم را به جای پیشنهادات ارزان تر انتخاب کردم زیرا دارای نسبت انقراض بسیار بالا و همچنین انتقال زیاد است که باعث ایجاد تصاویر قطبی بهتر می شود. در شکل توجه کنید که یکی از مربع ها نسبت به دو تای دیگر 45 درجه بریده شده است.

مرحله 13: افزودن تجزیه کننده های قطبش

آنالایزرهای پلاریزاسیون را با نوار شفاف داخل مجموعه نوری وصل کنید به گونه ای که در مسیرهای نوری به لوله ها مطابق شکل نشان داده شده است.

خودشه! تبدیل کامل است. در این مرحله می توانید دوربین را قبل از مونتاژ مجدد جلد مجموعه نوری (من پوشش داخلی را دور انداخته ام) ، اتصال مجدد ورق پلاستیکی ، اتصال مجدد برد DF و بستن محفظه دوربین ، در این مرحله آزمایش کنید.

مرحله 14: استفاده از دوربین

شکل نتایج را با یک نمونه نمونه با قطعات پلاستیک قطبی در زاویه های 0 تا 180 درجه همراه با نوار رنگ نشان می دهد. هدفی که از دوربین اصلاح شده JVC KY-1900 گرفته شده ، نوار رنگ و سایر عناصر غیر قطبی تصویر را در مقیاس خاکستری نشان می دهد ، در حالی که قطعات فیلم قطبی کننده رنگ روشن دارند و زاویه قطبش آنها را در فضای RGB NTSC رمزگذاری می کنند.

برای اطلاعات بیشتر در مورد این پروژه ، لطفاً کاغذ سفید پروژه را از www.diyPhysics.com بارگیری کنید.

جایزه اول در سطل زباله به گنج