I-convert ang isang 1980s Video Camera Sa isang Real-Time Polarimetric Imager: 14 Mga Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:14

Ang polarimetric imaging ay nag-aalok ng isang landas upang makabuo ng mga application na nagbabago ng laro sa iba't ibang mga patlang - sumasaklaw sa lahat ng paraan mula sa pagsubaybay sa kapaligiran at mga diagnostic na medikal hanggang sa mga aplikasyon ng seguridad at antiterorismo. Gayunpaman, ang napakataas na gastos ng mga komersyal na polarimetric camera ay nakababag sa pananaliksik at pag-unlad sa imaging polarimetric. Ang papel na ito ay nagtatanghal ng detalyadong mga tagubilin para sa pag-convert ng isang labis na 1980-era, 3-tube color camera sa isang real-time na polarimetric imager. Ang camera na ginamit bilang batayan para sa conversion na ito ay malawak na magagamit sa labis na merkado sa humigit-kumulang na $ 50. Ipapakita sa iyo ng itinuturo na basurang-to-kayamanan na ito kung paano i-convert ang isang camera na angkop lamang bilang isang prop sa isang kapaki-pakinabang na instrumentong pang-agham, mga bersyon ng komersyal na kung saan ay nagkakahalaga ng libu-libong dolyar.

Kakailanganin mo ang mga sumusunod na item upang maisagawa ang conversion na ito:

• Ang gumaganang sobra na JVC KY-1900 na kamera (ang mga modelo ng KY-2000 at KY-2700 ay tila magkatulad sa KY-1900 at maaari ding maging angkop)
• Ø25.4mm wideband 70T / 30R beamsplitter (hal. Thorlabs BSS10)
• Ø25.4mm wideband 50/50 beamsplitter (hal. Thorlabs BSW10)
• Mga singsing na naka-print na 3D na naka-print na beamsplitter
• Sheet ng polarizing plastic (hal. Edmund Optics 86-188)

Hakbang 1: Pag-unawa sa Polarimetric Imaging

Ang isang light alon ay nailalarawan sa pamamagitan ng haba ng daluyong nito, na nakikita namin bilang isang kulay ng distrito; ang malawak nito, na nakikita natin bilang isang antas ng kasidhian; at ang anggulo kung saan ito nag-oscillate patungkol sa isang axis ng sanggunian. Ang huling parameter na ito ay tinatawag na "Angle of Polarization" ng alon, at isang katangian ng ilaw na hindi maaaring makilala ng mga taong walang tulong. Gayunpaman, ang polariseysyonasyon ng ilaw ay nagdadala ng mga kagiliw-giliw na impormasyon tungkol sa aming visual na kapaligiran, at ang ilang mga hayop ay maaaring makita ito at umasa nang kritikal sa diwa na ito para sa pag-navigate at kaligtasan.

Ang isang detalyadong, at madaling maunawaan na paglalarawan ng polarimetric imaging at ang mga aplikasyon nito ay magagamit sa aking whitepaper sa mga DOLPi polarimetric camera na magagamit sa:

www.diyphysics.com/wp-content/uploads/2015/10/DOLPi_Polarimetric_Camera_D_Prutchi_2015_v5.pdf at ang pagtatanghal nito sa YouTube sa:

Hakbang 2: Pagbili at Pag-align sa Camera

Ang KY-1900 ay ipinakilala bilang isang propesyonal na marka ng kulay na kamera sa huling bahagi ng 70. Ito ay isa sa ilang mga modelo na ginawa gamit ang isang plastik na orange na katawan, ginagawa itong napaka-natatanging, at isang marka ng matataas na propesyonalismo para sa mga crew ng camera. Bumalik noong 1982, ang camera na ito ay nagbenta ng halos $ 9, 000.

Ngayon, dapat kang makahanap ng isa sa labis na merkado sa halagang $ 50. Ang KY-1900 ay itinayo tulad ng isang tangke, kaya't ang mga pagkakataong napakahusay na ganap itong gumana kung maganda ang hitsura nito. Ikonekta lamang ito sa isang monitor ng kulay ng NTSC at ibigay ito sa 12VDC (gumuhit ang camera sa paligid ng 1.7A).

Bago magpatuloy sa pagbabago, tiyaking ang camera ay nasa maayos na pagkilos at maayos na nakahanay. Gamitin ang mga tagubiling ipinakita sa Appendix II ng whitepaper ng proyekto upang ihanay ang iyong camera at suriin kung gumagana ito nang tama.

Hakbang 3: Pag-access sa Optical Assembly

Ang unang hakbang sa conversion ay upang ma-access ang optikal na pagpupulong ng camera, na nagsasangkot ng mga sumusunod na hakbang:

• Ihiwalay ang kaliwang takip ng camera
• Alisin ang DF naka-print na circuit board
• I-peel-off ang plastic isolation sheet na nakakabit na may dobleng panig na tape sa panlabas na plate ng takip ng optical

Hakbang 4: Pagbukas ng Optical Assembly

Pry off ang panloob na plate ng takip ng optikal na pagpupulong. Ang plato na ito ay nakadikit sa pagpupulong. Hindi na gagamitin muli ang plato, kaya huwag mag-alala tungkol sa pagbaluktot nito. Gayunpaman, mag-ingat na hindi mapinsala ang mga elemento ng salamin sa mata sa loob ng pagpupulong.

Ipinapakita ng ilalim na pane ng pigura ang optikal na pagpupulong ng hindi nabagong JVC KY-1900 na kamera. Ang ilaw ng insidente sa pamamagitan ng First Relay Lens ay nahahati sa tatlong may kulay na mga imahe ng mga dichroic beamsplitter bago sila maipadala sa kani-kanilang mga tubo ng Saticon sa pamamagitan ng Second Relay Lensa. Ang pagbabago sa isang real-time na polarimetric imager ay nagsasangkot ng pagpapalitan ng orihinal na dichroic beamsplitters ng Dichroic Beamsplitter Assembly ng mga wideband beamsplitter, inaalis ang mga filter ng kulay na pag-trim sa loob ng Mga Pangalawang Relay Lente, at pagdaragdag ng mga analisa ng polariseysyon.

Hakbang 5: Inaalis ang Dichroic Beamsplitter Assembly

Ang Beamsplitter Assembly ay gaganapin sa tatlong mga turnilyo, isa mula sa harap at dalawa mula sa likuran. Tulad nito, dapat na alisin ang takip sa kanang bahagi ng camera, PCB, at plastic film upang magawang ma-access ang mga ito.

Hakbang 6: Mga Singsing ng Ad-3D na Pag-print ng Beamsplitter

Ang mga dichroic beamsplitter na orihinal na ginamit sa KY-1900 camera ay may di-pamantayang diameter, kaya't napagpasyahan kong gumamit ng 1 "-diameter wideband plate beamsplitters para sa pagbabago. Ang aking kaibigan at kasamahan na si Jason Meyers ang nagdisenyo at naka-print sa isang retainer na singsing upang hawakan ang 1 "beamsplitter sa lugar. Ang mga file ng CAD at 3D-print ay magagamit sa DropBox na ito.

Hakbang 7: Pinapalitan ang Dichroic Beamsplitters ng Wideband Beamsplitters

Ang susunod na hakbang sa proseso ng conversion ay upang palitan ang mga dichroic beamsplitter ng mga wideband beamsplitter. Ang imahe ay kailangang mas-o-mas pantay na nahahati sa tatlong mga imahe, kaya ang unang beamsplitter ay kailangang sumalamin sa paligid ng 33.33% ng ilaw ng insidente, habang pinapayagan ang 66.66% ng ilaw na pumunta sa isang pangalawang beamsplitter na dapat pagkatapos ay hatiin ang bahaging ito pantay Ginamit ko ang mga sumusunod na beamsplitter:

• Ø25.4mm wideband 70T / 30R beamsplitter (Thorlabs BSS10)
• Ø25.4mm wideband 50/50 beamsplitter (Thorlabs BSW10)

Ang mga wideband beamsplitter sa loob ng mga singsing ng retainer ay dapat na mai-install sa pagpupulong, at ang nabagong Beamsplitter Assembly ay maaaring mai-install pabalik sa lugar. Pansamantalang ikonekta muli ang mga circuit board. Tinitiyak na walang shorts laban sa mga nakalantad na bahagi ng pagpupulong na salamin sa mata, power-up ang camera. Ang menor de edad lamang na pagsasaayos ng pahalang / patayong potentiometers ang dapat kailanganin upang maabot ang pagkakahanay kung tama mong inilagay ang mga beamsplitter. Mapapansin mo na ang imahe ay may kulay pa rin, kahit na medyo hugasan na kumpara sa orihinal na imahe. Ang imahe ay nagpapakita pa rin ng kulay dahil may napakalakas na mga filter sa loob ng Mga Pangalawang Lente ng Relay na kailangang alisin.

Hakbang 8: Pag-access sa Mga Pangalawang Lente ng Relay

Ang pag-alis ng Mga Pangalawang Lente ng Relay (iyon ang pangalan ni JVC para sa kanila) mula sa optikal na pagpupulong ay tumatagal ng ilang karagdagang disassemble ng kamera. Ito ay dahil ang mga tubo ng pickup ng imahe ay dapat na alisin bago maalis ang Secondary Relay Lens.

Magsimula sa pamamagitan ng paglabas at pagdiskonekta ng mga naka-print na board mula sa mga cable assemblies. Pagkatapos alisin ang likod ng camera. Pagkatapos ay maaaring makuha ang mga pagpupulong ng tubo mula sa mga pabahay ng tubo ng pagpupulong na salamin sa mata, na nagbibigay ng pag-access sa Mga Pangalawang Lente ng Relay.

Hakbang 9: Pag-aalis at Pag-disassemble ng Mga Pangalawang Lente ng Relay (Isa-isa!)

Ang Mga Pangalawang Relay Lente ay gaganapin sa pamamagitan ng maayos na nakatagong, maliit na mga setcrew na naa-access mula sa kanang bahagi ng optikal na pagpupulong. Kapag ang setcrew ay bukas, hilahin ang Pangalawang Relay Lens kung saan ka gagana. Balutin ang ilang mga layer ng makapal na electrical tape sa dalawang gilid ng optical tube at buksan ito gamit ang mga pliers.

Hakbang 10: Pag-aalis ng Mga Filter ng Kulay at Pangalawang Relay Lens Reass Assembly

Dapat alisin ang filter ng kulay sa pamamagitan ng pag-unscrew ng retainer ring gamit ang isang spanner wrench o napaka-pointy tweezers. Matapos alisin ang filter, muling pagsama-samahin ang lens at higpitan ang daliri.

Ang pag-aalis ng filter ng kulay ay naglilipat ng focal point ng Secondary Relay Lens, kaya't hindi ito dapat na mai-insert muli hanggang sa optikal na pagpupulong. Sa halip, ang nabagong Secondary Relay Lensa ay dapat na i-protrude lamang tungkol sa 2.5mm.

Maaaring muling buuin ang camera pagkatapos ng pag-install at pag-secure sa mga setcrew ng lahat ng binagong Secondary Relay Lensa. Iwanan ang pag-access sa optikal na pagpupulong, at muling ikonekta lamang ang DF board pansamantala, tiyakin na hindi ito maikling-circuit sa optikal na pagpupulong.

Hakbang 11: Pag-aayos ng Kamera

Ngayon ay oras na upang maingat na ihanay ang camera upang makagawa ito ng isang perpektong itim at puting larawan. Ang ilang mga antas ng kulay fringing ay palaging makikita dahil ang Secondary Relay Lens ay idinisenyo para sa isang makitid na banda ng mga haba ng daluyong, at ginagamit ngayon sa buong bandwidth ng nakikitang ilaw. Ang fringing ay lalong kapansin-pansin sa mga gilid ng imahe kapag ang zoom ay hinila pabalik, ngunit ang disenteng pagpaparehistro ay maaaring makamit sa pamamagitan ng matiyagang pagsunod sa pamamaraang nakabalangkas sa Appendix II ng whitepaper ng proyekto.

Hakbang 12: Paggawa ng Mga Filter ng Polarization Analyzer

Gupitin ang tatlong 1.42 "× 1.42" na mga parisukat mula sa isang sheet ng polarisasyon. Gumamit ako ng isang Edmund Optics 86-188 150 x 150mm, 0.75mm Kapal, Polarizing Laminated Film. Pinili ko ang pelikulang ito sa halip na mas murang mga handog sapagkat nagtatampok ito ng isang napakataas na ratio ng pagkalipol, pati na rin ang mataas na paghahatid, na gumagawa para sa mas mahusay na mga imahe ng polarimetric. Pansinin sa pigura na ang isa sa mga parisukat ay pinuputol sa 45 ° patungkol sa iba pang dalawa.

Hakbang 13: Pagdaragdag ng Mga Pagsusuri ng Polarization

Ikabit ang mga analyzer na polariseysyon na may malinaw na tape sa loob ng optikal na pagpupulong na inilalagay sa loob ng mga optikong landas sa mga tubo tulad ng ipinakita sa pigura.

Ayan yun! Kumpleto na ang conversion. Maaari mong subukan ang camera sa yugtong ito bago muling pagsama-samahin ang takip ng optikal na pagpupulong (itinapon ko ang panloob na takip), muling pagkakabit ng plastic sheet, muling pagkonekta sa DF board, at pagsara ng enclosure ng kamera.

Hakbang 14: Gamit ang Camera

Ang figure ay nagpapakita ng mga resulta na may isang sample na target na ginawa sa mga piraso ng polarizing plastic sa mga anggulo sa pagitan ng 0 ° at 180 ° kasama ang isang colorbar. Ang target na nakunan mula sa binagong JVC KY-1900 camera ay ipinapakita ang colorbar at iba pang mga hindi naka-polarised na elemento ng larawan na kulay-abo, habang ang mga piraso ng film na polarizer ay maliwanag na may kulay, na naka-encode ng kanilang anggulo ng polarisasyon sa puwang ng RGB ng NTSC.

Para sa karagdagang impormasyon sa proyektong ito, mangyaring mag-download ng whitepaper ng proyekto mula sa www.diyPhysics.com.

Unang Gantimpala sa Trash to Treasure