המרת מצלמת וידיאו משנות ה -80 לדמות קוטבית בזמן אמת: 14 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

הדמיה קוטבית מציעה דרך לפיתוח אפליקציות שמשנות משחקים על פני מגוון רחב של תחומים-המתפרשות לאורך כל הדרך, החל מניטור סביבתי ואבחון רפואי ועד יישומי אבטחה וטרור. עם זאת, העלות הגבוהה מאוד של מצלמות קוטביות פוליאומטריות פגעה במחקר ופיתוח בנושא הדמיה קוטבית. מאמר זה מציג הוראות מפורטות להמרת עודף מצלמת צבע בת 3 צינורות מתקופת שנות השמונים למצלמה קוטבית בזמן אמת. המצלמה המשמשת בסיס להמרה זו זמינה בשוק העודף בסביבות 50 $. מדריך אשפה לאוצר זה יראה לכם כיצד להמיר מצלמה המתאימה רק כאביזר לכלי מדעי שימושי, שגרסאות מסחריות שלה יהיו שוות עשרות אלפי דולרים רבים.

כדי לבצע המרה זו, תזדקק לפריטים הבאים:

• עודף עבודה במצלמת JVC KY-1900 (הדגמים KY-2000 ו- KY-2700 נראים דומים ל- KY-1900 ועשויים להתאים גם)
• מפצל קורות רוחב 70T/30R Ø25.4 מ"מ (למשל Thorlabs BSS10)
• מפצל קורות רוחב 50/50 Ø25 מ"מ (למשל Thorlabs BSW10)
• טבעות מתאם קורות מפצלות המודפסות בתלת-ממד
• יריעת פלסטיק מקוטב (למשל אדמונד אופטיקה 86-188)

שלב 1: הבנת הדמיה קוטבית

גל אור מתאפיין באורך הגל שלו, אותו אנו תופסים כצבע מחוזי; משרעתה, אותה אנו תופסים כרמת עוצמה; והזווית שבה הוא מתנדנד ביחס לציר התייחסות. פרמטר אחרון זה נקרא "זווית הקיטוב" של הגל, והוא מאפיין של אור שעיני אדם ללא עזרה אינן יכולות להבחין בו. עם זאת, קיטוב האור נושא מידע מעניין על הסביבה החזותית שלנו, וחיות מסוימות מסוגלות לתפוס אותו ולהסתמך באופן ביקורתי על חוש זה לניווט והישרדות.

תיאור מפורט וקל להבנה של הדמיה קוטבית ויישומיו זמין במסמך הלבן שלי על מצלמות הפולימטריות של DOLPi הזמינות בכתובת:

www.diyphysics.com/wp-content/uploads/2015/10/DOLPi_Polarimetric_Camera_D_Prutchi_2015_v5.pdf והצגתו ב- YouTube בכתובת:

שלב 2: רכישת ויישור המצלמה

ה- KY-1900 הוצג כמצלמת צבע ברמה מקצועית בסוף שנות ה -70. זה היה אחד הדגמים הבודדים שיוצרו עם גוף כתום מפלסטיק, מה שהופך אותו לייחודי מאוד, וסימן של מקצועיות מתקדמת לצוותי המצלמות. בשנת 1982, מצלמה זו נמכרה במחיר של כ -9,000 דולר.

היום, אתה אמור להיות מסוגל למצוא אחד בשוק העודף בסביבות 50 $. ה- KY-1900 נבנה כמו טנק, כך שרוב הסיכויים שהוא יתפקד באופן מלא אם יראה טוב מבחינה קוסמטית. פשוט חבר אותו למסך צבע NTSC וספק לו 12VDC (המצלמה שואבת בסביבות 1.7A).

לפני שתמשיך בשינוי, ודא שהמצלמה תקינה ומיושרת היטב. השתמש בהוראות המופיעות בנספח II של הנייר הלבן של הפרויקט כדי ליישר את המצלמה שלך ולבדוק שהיא פועלת כראוי.

שלב 3: גישה למכלול האופטי

השלב הראשון בהמרה הוא גישה למכלול האופטי של המצלמה, הכוללת את השלבים הבאים:

• פרקו את המכסה השמאלי של המצלמה
• הסר את מעגל המודפס DF
• קלף את דף הבידוד הפלסטי המחובר בעזרת סרט דו צדדי ללוח המכסה החיצוני של המכלול האופטי

שלב 4: פתיחת המכלול האופטי

חבטו את צלחת המכסה הפנימית של ההרכבה האופטית. צלחת זו מודבקת למכלול. הצלחת לא תשמש שוב, אז אל תדאג לעיוות אותה. עם זאת, היזהר לא לפגוע באלמנטים האופטיים בתוך המכלול.

החלונית התחתונה של הדמות מציגה את המכלול האופטי של מצלמת JVC KY-1900 ללא שינוי. אור תקרית דרך עדשת הממסר הראשונה מחולק לשלוש תמונות צבעוניות על ידי מפזרי הקורות הדיכרואיות לפני שהם נשלחים לצינורות ה- Saticon בהתאמה באמצעות עדשות ממסר שנייה. השינוי לדמות קוטבית בזמן אמת כרוך בהחלפת מפסקי הקורות הדיכרויים המקוריים של מכלול קרן הדיכרואים על ידי מפסקי קורות רוחב, ביטול מסנני חיתוך הצבעים בתוך עדשות הממסר השנייה, והוספת מנתחי קיטוב.

שלב 5: הסרת מכלול מפזר הקורות הדיכרואי

מכלול הקורות מוחזק עם שלושה ברגים, אחד מלפנים ושניים מאחור. ככזה, יש להסיר את כיסוי הצד הימני של המצלמה, PCB וסרט פלסטיק כדי להפוך אותם לנגישים.

שלב 6: טבעות מתאם קורות מפצל קרן 3D

מפזרי הקורות הדיכרויים ששימשו במקור במצלמת KY-1900 הם בעלי קוטר לא סטנדרטי, ולכן החלטתי להשתמש בפסי לוח קורות רוחב בגודל 1 אינץ 'לשינוי. חברי ועמיתי ג'ייסון מאיירס עיצבו והדפיסו טבעת מחזיק כדי להחזיק את מפרי האורות בגודל 1 אינץ '. קבצי CAD והדפסה תלת-ממדית זמינים ב- DropBox זה.

שלב 7: החלפת מפצלי הקורות הדיכרויים על ידי מפסלי רוחב רחב

השלב הבא בתהליך ההמרה הוא להחליף את מפצלי הקורות הדיכרויים בפסי קורות רחב. התמונה צריכה להיות מחולקת פחות או יותר לשלושה תמונות, כך שהמפלט הראשון צריך לשקף כ -33.33% מהאור האירוע, תוך שהוא מאפשר 66.66% מהאור לעבור אל קרן שנייה שאחרי זה צריך לפצל את החלק הזה באופן שווה. השתמשתי במפלטים הבאים:

• מפזר קורות רוחב 70T/30R Ø25.4mm (Thorlabs BSS10)
• מפצל קורות רוחב 50/50 Ø25.4 מ"מ (Thorlabs BSW10)

יש להתקין את מכלול הקורות הרחבים בתוך טבעות התמך במכלול, ולאחר מכן ניתן להתקין את מכלול הקורות המשופרות למקומו. חבר מחדש באופן זמני את הלוחות. וודא ששום דבר לא מתקצר נגד החלקים החשופים של המכלול האופטי, והפעל את המצלמה. יש צורך בהתאמה קלה בלבד של הפוטנציומטרים האופקיים/האנכיים כדי להגיע ליישור אם הנחתם נכון את הקורות. תבחין שהתמונה עדיין בצבע, אם כי מעט נשטפת בהשוואה לתמונה המקורית. התמונה עדיין מופיעה בצבע מכיוון שיש מסננים מאוד חזקים בתוך עדשות הממסר המשניות שצריך להסיר.

שלב 8: גישה לעדשות הממסר השנייה

הוצאת עדשות הממסר השנייה (זה השם של JVC להן) מהמכלול האופטי דורשת פירוק נוסף של המצלמה. הסיבה לכך היא שצריך להסיר את צינורות איסוף התמונה לפני שניתן להוציא את עדשות הממסר המשניות.

התחל בלהוציא ולנתק את הלוחות המודפסים ממכלולי הכבלים. לאחר מכן הסר את החלק האחורי של המצלמה. לאחר מכן ניתן למשוך את מכלולי הצינור מבתי הצינור של המכלול האופטי, ונותנים גישה לעדשות הממסר השנייה.

שלב 9: הסרה ופירוק עדשות ממסר שנייה (אחת בכל פעם!)

עדשות הממסר השנייה מוחזקות במקומן על ידי ברגי סטים קטנים ונסתרים היטב הנגישים מהצד הימני של המכלול האופטי. לאחר שברג הסט פתוח, שלוף את עדשת הממסר השנייה שעליה אתה עומד לעבוד. עטפו כמה שכבות של סרט חשמלי עבה על שני צידי הצינור האופטי ופתחו אותו באמצעות צבת.

שלב 10: הסרת מסנני הצבע והרכבת עדשת ממסר שני

יש להסיר את מסנן הצבעים על -ידי הסרת טבעת התושבת באמצעות מפתח ברגים או פינצטה מחודדת מאוד. לאחר הסרת המסנן, פשוט הרכיב מחדש את העדשה והדק את האצבע.

חיסול מסנן הצבעים מעביר את נקודת המוקד של עדשת הממסר המשני, כך שלא צריך להכניס אותה מחדש עד למכלול האופטי. במקום זאת, עדשות הממסר המשניות המשונות צריכות לבלוט כ -2.5 מ מ בלבד.

ניתן להרכיב את המצלמה מחדש לאחר התקנה ואבטחה באמצעות ברגי סטים של כל עדשות הממסר המשני שהשתנו. השאר את המכלול האופטי נגיש וחיבר מחדש רק את לוח ה- DF באופן זמני, וודא שהוא אינו מקצר את הרכבה האופטית.

שלב 11: יישור מחדש של המצלמה

כעת הגיע הזמן ליישר את המצלמה בזהירות רבה כך שתפיק תמונה בשחור-לבן לחלוטין. רמה מסוימת של שוליים בצבעים תמיד תיראה מכיוון שעדשות הממסר המשניות תוכננו לקו צר של אורכי גל, והן משמשות כעת את רוחב הפס המלא של האור הנראה. השוליים ניכרים במיוחד בקצוות התמונה כאשר הזום מושך כל הדרך אחורה, אך ניתן להגיע לרישום הגון על ידי ביצוע סבלנות לפי ההליך המתואר בנספח השני לעיתון הפרויקט.

שלב 12: הכנת מסנני מנתחי קיטוב

חותכים שלושה ריבועים בגודל 1.42 אינץ '× 1.42 מתוך דף קיטוב. השתמשתי באדמונד אופטיקה 86-188 150 x 150 מ"מ, עובי 0.75 מ"מ, סרט למינציה מקוטב. בחרתי בסרט הזה במקום בהצעות זולות יותר מכיוון שהוא כולל יחס הכחדה גבוה מאוד, כמו גם שידור גבוה, מה שמסייע לתמונות קוטביות יותר. שימו לב באיור שאחד הריבועים נחתך ב 45 ° ביחס לשניים האחרים.

שלב 13: הוספת מנתחי הקיטוב

צרף את מנתחי הקיטוב עם קלטת ברורה בתוך המכלול האופטי כך שהם ממוקמים בתוך הנתיבים האופטיים לצינורות כפי שמוצג באיור.

זהו זה! ההמרה הושלמה. אתה יכול לבדוק את המצלמה בשלב זה לפני שתרכיב מחדש את מכסה המכלול האופטי (השלכתי את המכסה הפנימי), הצמד מחדש את דף הפלסטיק, חיבר מחדש את לוח ה- DF וסגור את מארז המצלמה.

שלב 14: שימוש במצלמה

האיור מציג תוצאות עם מטרה לדוגמא העשויה חתיכות פלסטיק מקוטב בזוויות שבין 0 ° ל -180 ° יחד עם סרגל צבעים. המטרה כפי שנלכדה במצלמת JVC KY-1900 שהשתנתה מציגה את סרגל הצבעים ואת האלמנטים הלא מקוטבים האחרים של התמונה בקנה מידה אפור, בעוד שחתיכות סרט הקוטב הן בצבע עז, המקודדות את זווית הקיטוב שלהן בחלל ה- RGB של NTSC.

למידע נוסף על פרויקט זה, אנא הורד את נייר הלבן של הפרויקט מאת www.diyPhysics.com.

פרס ראשון באשפה לאוצר