Diy Termal Kamera Telefoto çeviricisi: 15 addım

2025 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2025-01-23 12:56

Bu yaxınlarda inanılmaz əlverişli bir qiymətə> 15 Hz çərçivə sürətinə malik 320 x 240 istilik sensoru olan bir Seek RevealPro Termal Kamera aldım.

Bu kamera ilə qarşılaşdığım yeganə problemlərdən biri, sabit bir 32 ° görüş sahəsi lensinin olmasıdır. Ümumi termal müayinə üçün bu yaxşıdır, ancaq çap edilmiş lövhələrdə yayılmanı qiymətləndirmək və ya qüsurlu və ya kiçik ölçülü bir komponenti müəyyən etmək üçün kameranı yaxından işləmək üçün istifadə etmək əsl dezavantajdır. Məsafə aralığının əks tərəfində, 32 ° FOV lensi, bir məsafədəki cisimlərin və ya normal məsafələrdəki kiçik obyektlərin istiliyini görməyi və ölçməyi çətinləşdirir.

diy "makro" böyüdücü adapterlər təsvir edilmişdir, amma heç kimin bu kameralardan biri üçün bir telefoto çeviricinin necə qurulacağını göstərdiyini bilməmişəm.

Addım 1: Sadə teleskoplar

Termal kamera ilə məsafədə bir obyektin görüntülənməsi üçün 10 mikron diapazonda işləyən linzalarla hazırlanmış sadə bir teleskop lazımdır. Obyektiv və okulyar olan iki optik elementi olan əsas refrakter teleskop. Məqsəd, uzaq bir cisimdən işıq toplayan və bu obyektin fokus müstəvisində görüntüsünü yaradan böyük bir lensdir. Göz oxu, termal kameranın virtual görüntünü görə biləcəyi bir böyüdücü şüşədir.

Şəkildə göstərildiyi kimi, bir refraktiv teleskop üçün iki əsas konfiqurasiya mövcuddur: Kepler teleskopunun yaxınlaşan lens gözü və Qaliliya teleskopunda ayrılan lens gözü var. Keplerian teleskopundan göründüyü kimi şəkil tərsinə çevrilir, Qalileya teleskopu isə dik vəziyyətdədir. Teleskop özlüyündə görüntü formalaşdıran bir sistem deyil. Əksinə, teleskopun üstünə qoyulan termal kamera nəticədə öz optikası vasitəsilə görüntünü formalaşdırır.

Kepler teleskopunun böyüdülməsi obyektivin fokus uzunluqları ilə gözlük linzaları arasındakı nisbətlə müəyyən edilir:

Böyütmə_Keplerian = fo/fe

Qaliley teleskopu pozitiv və mənfi bir okulyar istifadə edir, buna görə də böyüdülməsi aşağıdakı kimidir:

Magnigication_Galilean = -fo/fe

Məqsədin ölçüsü də vacibdir, çünki diametri nə qədər böyükdürsə, bir o qədər çox işıq toplaya bilir və yaxın cisimləri daha yaxşı həll edə bilir.

Addım 2: Termal Görüntü üçün Uyğun Lenslərin Seçilməsi

Termal kameralar infraqırmızı işığın intensivliyini təxminən 10 mikron ölçür. Bunun səbəbi, cisimlərin Wien'in yerdəyişmə qanununa uyğun olaraq bu dalğa uzunluğunda pik nöqtəsinə çatan qara cisim radiasiyası yaymasıdır. Ancaq normal şüşə bu dalğa uzunluğunda işıq ötürmür, buna görə də termal görüntüdə istifadə olunan linzalar 10 mikron diapazonunda radiasiyanın keçməsinə imkan verən Germanium və ya Sink Seleniddən hazırlanmalıdır.

Germanium (Ge) linzaları, maraq dairəsinin spektral bölgəsində geniş ötürmə diapazonuna (2.0 - 16 µm) malik olduğu üçün ən çox termal görüntü tətbiqləri üçün istifadə olunur. Germanium linzaları görünən işığa qeyri-şəffafdır və şüşə-boz rəngli metal görünüşə malikdir. Havaya, suya, alkalilərə və əksər turşulara təsirsizdirlər. Germanium, 10.6 µm -də 4.004 refraksiya indeksinə malikdir və ötürmə xüsusiyyətləri yüksək temperatura həssasdır.

Sink Selenide (ZnSe) CO2 lazerlərində daha çox istifadə olunur. Çox geniş ötürmə diapazonuna malikdir (600 nm - 16.0 µm). Görünən spektrin qırmızı hissəsində absorbsiyanın aşağı olması səbəbindən ZnSe linzaları CO2 lazerlərini (ümumiyyətlə 10.6 mikronda işləyən), ucuz görünən qırmızı HeNe və ya yarımkeçirici hizalı lazerlərlə birləşdirən optik sistemlərdə istifadə olunur. Onların ötürmə diapazonu görünən spektrin bir hissəsini əhatə edir və onlara dərin narıncı rəng verir.

Yeni infraqırmızı lenslər Thorlabs, Edmund Optics və digər optik komponent təchizatçılarından əldə edilə bilər. Təsəvvür etdiyiniz kimi, bu linzalar ucuz deyil-Thorlabs-dan Ø1/2 "Ge plano-konveks linzaların qiyməti təxminən 140 dollar, ZnSe linzaların qiyməti isə 160 dollar civarındadır. Ø1" Ge linzaları təxminən 240 dollara satılır, bu diametrdə isə ZnSe. 300 dollar civarında. Aşkar tapıntılar və ya Uzaq Şərq təklifləri makro və telefoto adapterlər etmək üçün ən yaxşısıdır. Çindən ZnSe linzaları eBay®-dən təxminən 60 dollara almaq olar.

Addım 3: Telefoto Dönüştürücü Dizaynı

Fokus uzunluğu 50 mm olan Ø1”Ge plano-konveks lensi (Thorlabs LA9659-E3-ə bənzər) və fokus uzunluğu 15 mm olan Ø1/2 Ge plano-konveks lensi tapa bildim. a Thorlabs LA9410-E3) Kepler telefon telefoto çeviricimi etmək üçün. Böyütmə belədir:

Böyütmə = fo/fe = 50mm/15mm = 3.33

Digər böyüdücü telefoto adapterləri yuxarıda göstərilən sadə düsturlardan istifadə edərək dizayn etmək asandır. Diqqət yetirin ki, linzalar arasındakı məsafə f0 + fe yaxın olmalıdır.

Addım 4: Telefoto çeviricisi üçün komponentləri toplayın

Mənim kimi bir telefoto çevirici qurmaq üçün aşağıdakı komponentlərə ehtiyacınız olacaq (hamısı Thorlabs hissələridir):

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

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

SM1V05 Ø1 "Ayarlanabilir Lens Tüpü, 0.31" Səyahət Aralığı 30,25 $

SM1L15 SM1 Lens Tüpü, 1.50 İplik Dərinliyi, Bir Tutan Üzük 15.70 $ Daxildir

Xarici SM05 Mövzu və Daxili SM1 Mövzu ilə SM1A1 Adapteri $ 20.60

SM05L03 SM05 Lens Boru, 0.30 İplik Dərinliyi, Bir Tutan Üzük 13,80 $ Daxildir

SM1RR SM1 Ø1 Lens Boruları və Bağları üçün Tutucu Üzük $ 4.50

Yeni germanium linzaları ilə cəmi 466.33 dollar

Mənzil cəmi 84.85 dollardır

Telefoto çeviricimi Thorlabın SM1 və SM05 boru komponentləri ilə hazırlanmış optik boruya yerləşdirdim. Obyektiv lensi SM1V05 tənzimlənən lens borusunun önünə yerləşdirdim ki, linzalar arasındakı məsafəni tənzimləyə bilək. Fokusu kilidləmək üçün xarici SM1 üzüyü istifadə olunur. Thorlabs-dan yeni hissələrdən istifadə edərək təxminən 466 dollar xərcləyə bilərsiniz. EBay® -dən ZnSe linzalarından və mənzil üçün yeni hissələrdən istifadə etsəniz, ehtimal ki, təxminən 200 dollar xərcləyəcəksiniz.

Teleskopun korpusunun mənim kimi gözəl olmasına ehtiyac yoxdur. Fokuslanma üçün müəyyən bir tənzimləməyə malik PVC borular (məsələn, yivli qapağa quraşdırılmış lens) mükəmməl işləyəcək. Ancaq Thorlabs SM Tüplərini çox bəyənirəm, çünki onlar nisbətən ucuzdur və bu tip optik alətlərin inşası üçün mükəmməl uyğun gəlir. Əlavə olaraq, okulyar SM05L03 -ün yivli tərəfi Seek RevealPRO lensinin tutma halqasına mükəmməl oturur.

Addım 5: Tikinti Addım 1: SM1L15 Borusundan Üzüyü çıxarın

Barmaqlarınızı və ya açar açarınızı (məsələn, 26.75 dollara satılan Thorlabs SPW602) istifadə edərək SM1L15 borusunun içərisinə daxil olan SM1 tutma halqasını çıxarın.

Addım 6: Tikinti Adım 2: Obyektiv Lensin Montajı üçün Komponentlər Hazırlayın

Obyektiv lensin montajı üçün lazım olan komponentləri hazırlayın:

• SM1V05 tənzimlənən lens borusu
• İki SM1 tutucu üzük (onlardan biri əvvəlki addımda göstərildiyi kimi SM1L15 lens borusundan gəlir)
• Ø1 "Ge Plano-Konveks Lens, f = 50 mm, AR örtüklü: 7-12 µm (və ya bənzəri)

Addım 7: Tikinti Addım 3: SM1V05 -ə 6 mm dərinliyə SM1 Tutucu Üzük daxil edin

Bir açar və ya barmaqlarınızla SM1V05 tənzimlənən lens borusuna təxminən 6 mm dərinlikdə bir tutma halqası daxil edin. Məqsədiniz olaraq seçdiyiniz obyektivdən asılı olaraq bu dəyişə bilər. Fikir, lensin digər tərəfində bir tutma halqası istifadə etmək üçün lensin kifayət qədər arxada oturmasına icazə verməkdir.

Adım 8: Tikinti Adım 4: Obyektiv Lens və Xarici Tutucu Üzük daxil edin

Obyektiv lensi qabarıq tərəfi xaricə baxaraq daxil edin və sonra ikinci tutma halqasından istifadə edərək yerində bərkidin. Çox sıxmamaq üçün diqqətli olun, çünki bu lensə zərər verə bilər! Bir açar yerinə cımbız və ya başqa bir alət istifadə edirsinizsə, linzanı cızmamaq üçün diqqətli olun.

Addım 9: Tikinti Adım 5: Gözlük üçün Komponentlər Hazırlayın

Gözlük qurmaq üçün istifadə edəcəyiniz komponentləri hazırlayın:

• SM05L03 lens borusu
• SM5 tutucu üzük (SM05L03 borusundan çıxarıldı)
• Ø1/2 "Ge Plano-Konveks Lens, f = 15 mm, AR-Kaplı: 7-12 µm (və ya bənzəri)

Addım 10: Tikinti Adım 6: Gözlükü yığın

Gözün lensini SM05L03 borusuna daxil edərək gözü yığın. Konveks tərəfi xarici iplərlə üzbəüz olmalıdır (aşağıdakı şəkildə). Lensi SM05 tutma halqası ilə düzəldin. Tercihen, SM05 tutma halqasını taxmaq və sıxmaq üçün SM05 açar açarı (məsələn, 24,50 dollara satılan Thorlabs SPW603) istifadə edin. Çox sıxmamaq üçün diqqətli olun, çünki bu lensə zərər verə bilər! Bir açar yerinə cımbız və ya başqa bir alət istifadə edirsinizsə, linzanı cızmamaq üçün diqqətli olun.

Addım 11: Tikinti Addım 7: Göz Qulağını SM1-dən SM05-ə Adaptora Montaj edin

Okulyar lens dəstini SM1A1 SM1-dən SM05 adapterinə vidalayın.

Addım 12: İnşaat Adım 8: Son Montaj

Nəhayət, okulyar lens dəstini (SM1A1 adapterinə quraşdırılmış) və obyektiv lens dəstini SM1L15 lens borusuna vidalayın. Bu, Keplerian telefoto çeviricisinin montajını tamamlayır.

Addım 13: Telefoto çeviricisini istifadə edin

Telefoto çeviricini termal kameranın lensinin önünə qoyun və araşdırmağa başlayın! Obyektivinizin ən dəqiq görüntüsü alınana qədər obyektiv lens dəstini çevirərək lensi fokuslamalısınız. SM1V05 tənzimlənən lens borusu ilə gələn xarici SM1 halqası, fokus parametrini kilidləmək üçün istifadə edilə bilər.

Kameranızın lens yuvasına Thorlabs SM05NT (6.58 dollar) SM05 Kilidləmə Halqasını (ID 0.535 "-40, 0.75" OD) daimi olaraq bağlamağı düşünmək istəyə bilərsiniz, beləliklə makro və ya telefoto çeviriciləri kameranın lensinin önünə təsir etmədən tez bir zamanda bağlaya bilərsiniz. orijinal funksionallığı.

Nəhayət, bir Kepler teleskopunun görüntünü tərsinə çevirdiyini unutmayın, beləliklə kameranızın ekranında termal şəkli tərsinə görəcəksiniz. Kameranı telefoto çeviricisi ilə işarə edərək görüntünün əks istiqamətində hərəkətlərə ehtiyac olduğuna öyrəşmək üçün bir az təcrübə lazımdır.

Addım 14: Performans

Nəticələrdən çox məmnunam. Rəqəmlər istifadə olunan telefoto çeviricinin bəzi nümunə şəkillərini göstərir. Sol bölmələr, Seek RevealPRO -nun sabit lensindən çəkilən görüntünü göstərir. Sağ bölmələr × 3.33 telefoto çeviricisini istifadə edərək eyni mənzərəni göstərir. Telefoto çeviricinin böyüdüyü bölgəni göstərmək üçün sol bölmələrdəki şəkillərə narıncı bir düzbucaq əlavə etdim. Düzbucağın ölçüləri, şəkil çərçivəsinin 1/3.33 ölçüləridir ki, bu da telefoto çeviricinin əldə etdiyi böyütmənin həqiqətən × 3.33 olduğunu göstərir.

Əlbəttə ki, Seek RevealPRO və telefoto çeviricidə istifadə olunan lens sistemləri son dərəcə sadədir, buna görə təhriflər və vinyetlər gözlənilir. Arxa həyətdəki qonşularımın və göyün bir hissəsinin fotoşəkillərində göstərildiyi kimi, böyük bir məsafədəki görüntü mövzularında telefoto çeviricidən istifadə edərkən vinyet ən aydın görünür. Buna baxmayaraq, köməksiz kamera ilə görülə bilməyən detallar telefoto çeviricidən istifadə etməklə çox aydın görünür.

Addım 15: Mənbələr

Bu Təlimatda göstərilən materialların mənbələri aşağıdakılardır:

• Axtarın - www.thermal.com
• Thorlabs - www.thorlabs.com
• Edmund Sənaye Optikası - www.edmundoptics.com

Qeyd: Bu şirkətlərlə heç bir əlaqəm yoxdur.

Əlavə Oxumalar və Təcrübələr

Fizika və görünməyən dünyanın fotoqrafiyası ilə bağlı daha maraqlı təcrübələr üçün zəhmət olmasa kitablarımı nəzərdən keçirin (Amazon.com -da kitablarım üçün bura vurun) və www.diyPhysics.com və www. UVIRimaging.com saytlarına daxil olun.