Diy Thermal Camera Telephoto Converter: 15 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:26

Мен жақында Seek RevealPro термиялық камерасын сатып алдым, ол 320 х 240 термостательді> 15 Гц кадр жиілігімен керемет қол жетімді бағаға ие болды.

Менде бұл камераның жалғыз мәселесі-ол 32 ° тұрақты көру линзасымен келеді. Бұл жалпы термиялық тексеру үшін жарайды, бірақ камераны баспа тақталарында диссипацияны бағалау немесе ақауы бар немесе кіші өлшемді компонентті анықтау үшін жақыннан жұмыс жасау үшін қолданудың нақты кемшілігі. Қашықтық диапазонының қарама -қарсы жағында 32 ° FOV объективі қашықтықтағы объектілердің немесе қалыпты қашықтықтағы кішірек объектілердің температурасын көруді және өлшеуді қиындатады.

diy «макро» үлкейткіш адаптерлер сипатталған, бірақ мен әлі білмеймін, бұл камералардың біреуіне арналған телефон түрлендіргішті қалай жасау керектігін ешкім көрсеткен жоқ.

1 -қадам: Қарапайым телескоптар

Затты термиялық камерамен қашықтықта бейнелеу үшін 10 мкм диапазонда жұмыс істейтін линзалармен жасалған қарапайым телескоп қажет. Негізгі сынғыш телескоп, онда екі оптикалық элементі бар, объектив пен окуляр. Объектив - бұл алыстағы объектіден жарық жинайтын және фокустық жазықтықта сол объектінің бейнесін жасайтын үлкен линза. Окуляр - бұл үлкейткіш әйнек, ол арқылы термиялық камера виртуалды суретті көре алады.

Суретте көрсетілгендей, сыну телескопының екі негізгі конфигурациясы бар: Кеплерлік телескопта линзалар конвергенциясы бар, ал Галилея телескопында линзалар бөлінетін окуляр бар. Кеплер телескопы арқылы қаралған сурет төңкерілген, ал Галилея телескопы тік. Телескоп өздігінен сурет қалыптастыратын жүйе емес. Керісінше, телескопқа бекітілген термиялық камера түпкілікті оптика арқылы суретті қалыптастырады.

Кеплерлік телескоптың ұлғайтылуы объектив пен окуляр линзалардың фокус арақашықтығы арасындағы қатынаспен анықталады:

Magnification_Keplerian = fo/fe

Галилеялық телескоп оң объективті және теріс окулярды қолданады, сондықтан оның ұлғайтылуы келесі түрде берілген:

Magnigication_Galilean = -fo/fe

Мақсаттың өлшемі де маңызды, себебі оның диаметрі неғұрлым үлкен болса, соғұрлым көп жарық жинай алады және жақын объектілерді жақсы шеше алады.

2 -қадам: Жылулық бейнелеу үшін қолайлы линзаларды таңдау

Жылу камералары инфрақызыл сәуленің қарқындылығын шамамен 10 мкм өлшейді. Бұл заттар Виеннің ығысу заңына сәйкес толқын ұзындығында шыңына жететін қара дененің сәулесін шығарады. Алайда, кәдімгі әйнек толқын ұзындығында жарық өткізбейді, сондықтан термиялық бейнелеуде қолданылатын линзалар 10 мкм диапазондағы сәулеленудің өтуіне мүмкіндік беретін германийден немесе мырыш селенидтен жасалған болуы керек.

Германий (Ge) линзалары термиялық бейнелеу үшін жиі қолданылады, өйткені олардың таралу ауқымы (2,0 - 16 мкм) қызығушылық тудыратын аймақта. Германий линзалары көзге көрінбейтін жарыққа мөлдір емес және шыны тәрізді сұр түсті металлға ұқсайды. Олар ауаға, суға, сілтілерге және қышқылдардың көпшілігіне инертті. Германийдің сыну индексі 4,004 10,6 мкм, ал оның берілу қасиеттері температураға өте сезімтал.

Мырыш Селенид (ZnSe) СО2 лазерлерімен жиі қолданылады. Ол өте кең тарату диапазонына ие (600 нм - 16,0 мкм). Көрінетін спектрдің қызыл бөлігінде сіңірілудің төмен болуына байланысты ZnSe линзалары әдетте CO2 лазерлерін (әдетте 10,6 мкм-де жұмыс істейтін), арзан қызыл-қызыл HeNe немесе жартылай өткізгішті лазермен біріктіретін оптикалық жүйелерде қолданылады. Олардың берілу диапазоны көрінетін спектрдің бір бөлігін қамтиды, бұл оларға қызғылт сары түс береді.

Жаңа инфрақызыл линзаларды Thorlabs, Edmund Optics және басқа оптикалық компоненттер жеткізушілерінен сатып алуға болады. Сіз ойлағандай, бұл линзалар арзан емес-Thorlabs Ø1/2 «Ge плано-дөңес линзаларының бағасы шамамен 140 доллар, ал ZnSe линзалары шамамен 160 доллар. Ø1» Ge линзалары шамамен 240 долларға сатылады, ал ZnSe осы диаметрде тұрады. 300 доллар шамасында. Артық табулар немесе Қиыр Шығыстағы ұсыныстар макро және телефондық адаптерлерді жасау үшін жақсы. Қытайдан ZnSe линзаларын eBay®-тен шамамен 60 долларға сатып алуға болады.

3 -қадам: Телефото түрлендірушінің дизайны

Мен фокустық қашықтығы 50 мм (Thorlabs LA9659-E3-ке ұқсас) Ø1”Ge плано-дөңес линзаны және фокустық ұзындығы 15 мм болатын Ø1/2« Ge плано-дөңес линзаны таба алдым (ұқсас a Thorlabs LA9410-E3) менің Keplerian телефон фото түрлендіргішін жасау үшін. Үлкейту келесідей:

Ұлғайту = fo/fe = 50мм/15мм = 3.33

Басқа ұлғайтқыштардың телефондық адаптерлері жоғарыда көрсетілген қарапайым формулаларды қолдана отырып дизайн жасауға оңай. Линзаның негізгі түтігінің ұзындығын өзгерту қажет болуы мүмкін екенін ескеріңіз, себебі линзалар арасындағы қашықтық f0 + fe -ге жақын болуы керек.

4 -қадам: Телефото түрлендіргіш үшін компоненттерді жинаңыз

Менікі сияқты фото түрлендіргішті құру үшін сізге келесі компоненттер қажет болады (барлығы Thorlabs бөлшектері):

LA9659-E3 Ø1 «Ge Plano-дөңес линзасы, f = 50 мм, AR қапталған: 7-12 мкм $ 241.74

LA9410-E3 Ø1/2 «Ge Plano-дөңес линзасы, f = 15 мм, AR қапталған: 7-12 мкм $ 139.74

SM1V05 Ø1 «Реттелетін линзалар түтігі, 0,31» жүру ауқымы $ 30,25

SM1L15 SM1 линзалар түтігі, 1.50 дюймдік тереңдік, бір сақиналы сақина қосылған $ 15.70

SM1A1 адаптері сыртқы SM05 жіптері мен ішкі SM1 жіптері $ 20.60

SM05L03 SM05 линзалар түтігі, 0,30 дюймдік жіптің тереңдігі, бір сақиналы сақина қосылған $ 13,80

SM1RR SM1 Ø1 дюймдік линза түтіктері мен бекітпелеріне арналған сақина 4.50 доллар

Барлығы жаңа германий линзаларымен $ 466,33

Тұрғын үй - бар -жоғы 84,85 доллар

Мен телефонды түрлендіргішті Thorlab SM1 және SM05 түтік компоненттерінен жасалған оптикалық түтікке қойдым. Мен объективті линзаны SM1V05 реттелетін линзалар түтігінің алдына қойдым, бұл линзалар арасындағы қашықтықты реттеуге мүмкіндік береді. Фокусты құлыптау үшін сыртқы SM1 сақинасы қолданылады. Thorlabs жаңа бөлшектерін қолдана отырып, сіз шамамен 466 доллар жұмсайсыз. Егер сіз eBay® -ден ZnSe линзаларын және корпустың жаңа бөлшектерін қолдансаңыз, сіз шамамен 200 доллар жұмсайсыз.

Телескоптың корпусы мен сияқты сәнді болудың қажеті жоқ. ПВХ құбырлары фокустауға арналған, мысалы, бұрандалы қақпақшаға бекітілген линзалар жақсы жұмыс істейді. Дегенмен, маған Thorlabs SM Tubes өте ұнайды, себебі олар салыстырмалы түрде арзан және оптикалық құралдардың осы түрін жасауға өте қолайлы. Сонымен қатар, көзілдіріктің SM05L03 бұрандалы жағы Seek RevealPRO линзасының бекіткіш сақинасына қарсы тамаша орналасқан.

5 -қадам: Құрылыс 1 -қадам: SM1L15 құбырынан сақинаны алып тастаңыз

Саусақтарыңызбен немесе кілт кілтімен (мысалы, Thorlabs SPW602 26,75 долларға сатылады) SM1L15 түтігінің ішіндегі SM1 ұстағыш сақинасын алыңыз.

6 -қадам: Құрылыс 2 -қадам: Объективті объективті құрастыруға компоненттерді дайындаңыз

Объективті линзаны құрастыру үшін сізге қажет компоненттерді дайындаңыз:

• SM1V05 реттелетін линза түтігі
• Екі SM1 ұстағыш сақина (олардың біреуі алдыңғы қадамда көрсетілгендей SM1L15 линзалар түтігінен келеді)
• Ø1 «Ge Plano-дөңес линзасы, f = 50 мм, AR қапталған: 7-12 мкм (немесе ұқсас)

7 -қадам: Құрылыс 3 -қадам: SM1 ұстағыш сақинаны SM1V05 ішіне 6 мм тереңдікке салыңыз

Кілтті кілтпен немесе саусақтарыңызбен бір сақинаны SM1V05 реттелетін линзалар түтігіне шамамен 6 мм тереңдікке салыңыз. Бұл сіздің мақсатыңыз ретінде таңдаған объективке байланысты өзгеруі мүмкін. Идея - линзаның артында отыруға мүмкіндік беру, бұл линзаның екінші жағында ұстағыш сақинаны қолдануға мүмкіндік береді.

8 -қадам: Құрылыс 4 -қадам: Объективті объектив пен сыртқы сақина сақинасын салыңыз

Объективті объективті дөңес жағы сыртқа қаратып салыңыз, содан кейін бекіткіштің екінші сақинасының көмегімен орнына бекітіңіз. Шамадан тыс тартпаңыз, себебі бұл линзаны зақымдауы мүмкін! Егер сіз кілт кілтінің орнына пинцет немесе басқа құрал қолдансаңыз, линзаны сызып алмаңыз.

9 -қадам: Құрылыс 5 -қадам: Компоненттерді окулярға дайындау

Көзілдірікті құрастыру үшін қолданылатын компоненттерді дайындаңыз:

• SM05L03 линза түтігі
• SM5 ұстағыш сақина (SM05L03 түтігінен шығарылған)
• Ø1/2 «Ge Plano-дөңес линзасы, f = 15 мм, AR қапталған: 7-12 мкм (немесе ұқсас)

10 -қадам: Құрылыс 6 -қадам: Окулярды жинаңыз

Окуляр линзасын SM05L03 түтігіне кіргізу арқылы окулярды жинаңыз. Дөңес жағы сыртқы жіптерге қарауы керек (төмендегі суретте). Объективті SM05 ұстағыш сақинасы бар орнына бекітіңіз. SM05 ұстағыш сақинасын салу және тарту үшін SM05 кілт кілтін (мысалы, 24,50 долларға сатылатын Thorlabs SPW603) қолданған жөн. Шамадан тыс тартпаңыз, себебі бұл линзаны зақымдауы мүмкін! Егер сіз кілт кілтінің орнына пинцет немесе басқа құрал қолдансаңыз, линзаны сызып алмаңыз.

11-қадам: Құрылыс 7-қадам: Көзілдірікті SM1-ден SM05 адаптеріне орнатыңыз

Окуляр линзаларының жинағын SM1A1 SM1-SM05 адаптеріне бұраңыз.

12 -қадам: Құрылыс 8 -қадам: Қорытынды жинау

Соңында, окуляр линзалар жинағын (SM1A1 адаптеріне орнатылған) және объективті объектив жинағын SM1L15 линзалар түтігіне бұраңыз. Бұл Keplerian телефон фото түрлендіргішін құрастыруды аяқтайды.

13 -қадам: Телефото түрлендіргішті қолданыңыз

Телефото түрлендіргішті термиялық камераның объективінің алдына қойыңыз және зерттеуге кірісіңіз! Объективті объектив жинағын объективтің ең айқын суреті алынғанша бұру арқылы объективті фокустау керек. SM1V05 реттелетін линзалар түтігімен бірге жеткізілетін сыртқы SM1 сақинасы фокус параметрін құлыптау үшін пайдаланылуы мүмкін.

Камераның объективіне макро немесе телефото түрлендіргіштерді камераның объективі алдында тез орнатуға мүмкіндік беретін Thorlabs SM05NT ($ 6.58) SM05 құлыптау сақинасын (идентификаторы 0.535 «-40, 0.75» OD) тұрақты түрде бекітуді қарастырғыңыз келуі мүмкін. оның бастапқы функционалдығы.

Ақырында, Кеплер телескопы суретті төңкеретінін есте сақтаңыз, осылайша камераның экранында термиялық суретті төңкеріп көресіз. Телефото түрлендіргіші бар камераны көрсету үшін суреттің қарама -қарсы бағытында қозғалыстар қажет екеніне үйрену үшін аз ғана тәжірибе қажет.

14 -қадам: өнімділік

Мен нәтижелерге өте ризамын. Фотосуреттерде телефон конвертерінің қолданыстағы кейбір суреттері көрсетілген. Сол жақ тақталар Seek RevealPRO бекітілген объективі арқылы түсірілген суретті көрсетеді. Оң жақ тақталар × 3.33 телефон фото түрлендіргішінің көмегімен сол көріністі көрсетеді. Мен телефонды түрлендіргіш үлкейткен аймақты көрсету үшін сол жақтағы суреттерге қызғылт сары төртбұрыш қостым. Тіктөртбұрыштың өлшемдері сурет кадрының өлшемдерінің 1/333 құрайды, бұл фото түрлендіргіштің үлкейтуінің шын мәнінде × 3,33 екенін көрсетеді.

Әрине, Seek RevealPRO мен телефондық түрлендіргіште қолданылатын линзалар жүйесі өте қарапайым, сондықтан бұрмаланулар мен винетинг күтіледі. Менің артқы ауладағы көршілерімнің және аспанның бір бөлігінің фотосуреттерінде көрсетілгендей, винетинг телефото түрлендіргішті үлкен қашықтықтағы суреттерге қолданғанда айқын көрінеді. Соған қарамастан, көмексіз камерамен көруге болмайтын мәліметтер телефондық түрлендіргіштің көмегімен анық көрінеді.

15 -қадам: Дереккөздер

Нұсқаулықта көрсетілген материалдардың көздері мыналар болып табылады:

• Іздеу - www.thermal.com
• Thorlabs - www.thorlabs.com
• Эдмунд өнеркәсіптік оптика - www.edmundoptics.com

Ескерту: Мен бұл компаниялармен ешқандай байланыста емеспін.

Қосымша оқу және эксперименттер

Көрінбейтін әлемнің физикасы мен фотосуреті бойынша қызықты тәжірибелер алу үшін менің кітаптарымды қарап шығыңыз (Amazon.com сайтындағы кітаптарымды мына жерден басыңыз) және менің веб -сайттарыма өтіңіз: www.diyPhysics.com және www. UVIRimaging.com.