Penukar Telefoto Kamera Termal Diy: 15 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:11

Saya baru-baru ini membeli Seek RevealPro Thermal Camera, yang mempunyai sensor termal 320 x 240 dengan kadar bingkai> 15 Hz pada harga yang sangat berpatutan.

Satu-satunya masalah yang saya hadapi dengan kamera ini ialah ia dilengkapi dengan lensa pandangan 32 ° tetap. Ini baik-baik saja untuk pemeriksaan haba umum, tetapi sebenarnya merugikan ketika cuba menggunakan kamera untuk kerja jarak dekat untuk menilai pelesapan pada papan litar bercetak atau mengenal pasti komponen yang rosak atau tidak berukuran. Di seberang jarak jarak, lensa FOV 32 ° menyukarkan untuk melihat dan mengukur suhu objek pada jarak jauh, atau objek yang lebih kecil pada jarak normal.

penyesuai pembesar "makro" telah dijelaskan, tetapi saya tidak menyedari bahawa ada yang menunjukkan bagaimana untuk membina penukar telefoto untuk salah satu kamera ini.

Langkah 1: Teleskop Mudah

Menggambar objek pada jarak jauh dengan kamera termal memerlukan teleskop sederhana yang dibuat dengan lensa yang berfungsi dalam jarak 10 µm. Teleskop pembiasan asas yang mempunyai dua elemen optik, objektif dan lensa mata. Objektifnya adalah lensa besar yang mengumpulkan cahaya dari objek yang jauh dan membuat gambar objek itu dalam bidang fokus. Cermin mata hanyalah kaca pembesar di mana kamera termal dapat melihat gambar maya.

Seperti yang ditunjukkan dalam gambar, ada dua konfigurasi dasar untuk teleskop bias: Teleskop Keplerian memiliki lensa lensa konvergen dan teleskop Galilea memiliki lensa lensa yang menyimpang. Gambar seperti yang dilihat melalui teleskop Keplerian terbalik, sementara yang dihasilkan oleh teleskop Galilea adalah tegak. Teleskop dengan sendirinya bukan sistem pembentukan imej. Sebaliknya, kamera termal yang dipasang pada teleskop akhirnya membentuk gambar melalui optiknya sendiri.

Pembesaran teleskop Keplerian ditentukan oleh nisbah antara panjang fokus objektif dan lensa lensa mata:

Pembesaran_Keplerian = fo / fe

Teleskop Galilea menggunakan objektif positif dan lensa mata negatif, sehingga pembesarannya diberikan oleh:

Magnigication_Galilean = -fo / fe

Ukuran objektif juga penting kerana semakin besar diameternya, semakin banyak cahaya yang dapat dikumpulkan, dan semakin baik ia dapat menyelesaikan objek yang dekat.

Langkah 2: Memilih Kanta yang Sesuai untuk Pengimejan Termal

Kamera termal mengukur intensiti cahaya inframerah sekitar 10 µm. Ini kerana objek memancarkan radiasi badan hitam yang memuncak di sekitar panjang gelombang tersebut sesuai dengan hukum perpindahan Wien. Walau bagaimanapun, kaca biasa tidak menyebarkan cahaya pada panjang gelombang tersebut, jadi lensa yang digunakan dalam pencitraan termal mesti dibuat dari Germanium atau Zinc Selenide yang membolehkan radiasi dalam jarak 10 µm melewati.

Lensa Germanium (Ge) paling sering digunakan untuk aplikasi pencitraan terma kerana jarak transmisi luasnya (2.0 - 16 µm) di kawasan minat spektrum. Kanta Germanium legap kepada cahaya yang kelihatan dan mempunyai rupa logam kelabu-kaca. Mereka lengai ke udara, air, alkali, dan kebanyakan asid. Germanium mempunyai indeks pembiasan 4.004 pada 10.6 µm, dan sifat penghantarannya sangat sensitif terhadap suhu.

Zinc Selenide (ZnSe) lebih biasa digunakan dengan laser CO2. Ia mempunyai julat transmisi yang sangat luas (600 nm - 16.0 µm). Oleh kerana penyerapan rendah pada bahagian merah spektrum yang dapat dilihat, lensa ZnSe biasanya digunakan dalam sistem optik yang menggabungkan laser CO2 (yang biasanya beroperasi pada 10.6 µm), dengan laser HeNe atau semikonduktor yang kelihatan merah-merah yang murah. Jangkauan transmisi mereka merangkumi sebahagian dari spektrum yang dapat dilihat, memberi mereka warna oren yang dalam.

Kanta inframerah baru boleh dibeli dari Thorlabs, Edmund Optics, dan pembekal komponen optik lain. Seperti yang anda bayangkan, lensa ini tidak murah - l1 / 2 "Ge plano-cembung lensa dari Thorlabs berharga sekitar $ 140, sementara lensa ZnSe sekitar $ 160. Kanta Ø1" dijual dengan harga sekitar $ 240, sementara ZnSe pada diameter ini berharga sekitar $ 300. Penemuan lebihan atau penawaran Timur Jauh adalah yang terbaik untuk membuat penyesuai makro dan telefoto. Kanta ZnSe dari China boleh dibeli di eBay® dengan harga sekitar $ 60.

Langkah 3: Reka Bentuk Penukar Telephoto

Saya dapat mencari lensa geo Ø1 "plano-cembung dengan panjang fokus 50 mm (serupa dengan Thorlabs LA9659-E3) dan lensa plan1 / 2" Ge plano-cembung dengan panjang fokus 15 mm (serupa dengan Thorlabs LA9410-E3) untuk membuat penukar telefoto Keplerian saya. Pembesarannya adalah:

Pembesaran = fo / fe = 50mm / 15mm = 3.33

Penyesuai telefoto pembesaran lain senang dirancang menggunakan formula ringkas seperti di atas. Harap maklum bahawa panjang tiub lensa utama mungkin perlu diubah, kerana jarak antara lensa harus dekat dengan f0 + fe.

Langkah 4: Kumpulkan Komponen untuk Penukar Telephoto

Anda memerlukan komponen berikut untuk membina penukar telefoto seperti saya (semuanya adalah bahagian Thorlabs):

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

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

SM1V05 Tube1 Tiub Lensa Boleh Laras, Julat Perjalanan 0.31 $ 30.25

Tiub Lensa SM1L15 SM1, Kedalaman Benang 1.50 , Satu Cincin Penahan Termasuk $ 15.70

Adaptor SM1A1 dengan Thread SM05 Luaran dan Thread SM1 Dalaman $ 20.60

Tiub Lensa SM05L03 SM05, Kedalaman Benang 0.30 , Satu Cincin Penahan Termasuk $ 13.80

Cincin Penahan SM1RR SM1 untuk Tiub dan Pemasangan Lensa Ø1 $ 4,50

Jumlah dengan lensa germanium baru $ 466.33

Perumahan hanya $ 84.85

Saya menempatkan penukar telefoto saya dalam tiub optik yang dibuat dengan komponen tiub SM1 dan SM05 Thorlab. Saya meletakkan lensa objektif di bahagian depan tiub lensa laras SM1V05 untuk membolehkan fokus dengan memungkinkan untuk menyesuaikan jarak antara lensa. Cincin SM1 luaran digunakan untuk mengunci fokus. Dengan menggunakan alat ganti baru dari Thorlabs, anda boleh menjangkakan sekitar $ 466. Sekiranya anda menggunakan lensa ZnSe dari eBay® dan bahagian baru untuk perumahan, anda mungkin akan membelanjakan sekitar $ 200.

Kandang teleskop tidak semestinya mewah seperti milik saya. Paip PVC dengan beberapa susunan untuk memfokus (mis. Lensa yang dipasang pada penutup berulir) akan berfungsi dengan baik. Namun, saya sangat menyukai Tiub SM Thorlabs kerana ia agak murah dan sangat sesuai untuk pembinaan alat optik jenis ini. Di samping itu, sisi berulir SM05L03 lensa mata dipasang dengan sempurna pada cincin penahan lensa Seek RevealPRO.

Langkah 5: Pembinaan Langkah 1: Tanggalkan Cincin Dari Tiub SM1L15

Dengan menggunakan jari anda atau sepana kunci pas (mis. Thorlabs SPW602 yang dijual dengan harga $ 26.75) tanggalkan cincin penahan SM1 yang terdapat di dalam tiub SM1L15.

Langkah 6: Pembinaan Langkah 2: Sediakan Komponen untuk Pemasangan Kanta Objektif

Sediakan komponen yang anda perlukan untuk pemasangan lensa objektif:

• Tiub lensa laras SM1V05
• Dua cincin penahan SM1 (salah satunya berasal dari tiub lensa SM1L15 seperti yang ditunjukkan pada langkah sebelumnya)
• Ø1 "Ge Plano-Convex Lens, f = 50 mm, AR-Coated: 7-12 µm (atau serupa)

Langkah 7: Pembinaan Langkah 3: Masukkan Cincin Penahan SM1 ke dalam SM1V05 hingga Kedalaman 6mm

Dengan menggunakan sepana sepana atau jari anda, masukkan satu cincin penahan ke dalam tiub lensa laras SM1V05 hingga kedalaman kira-kira 6mm. Ini mungkin perlu berubah bergantung pada lensa yang anda pilih sebagai objektif anda. Ideanya ialah membiarkan lensa duduk cukup di belakang untuk memungkinkan menggunakan cincin penahan di sisi lensa yang lain.

Langkah 8: Pembinaan Langkah 4: Masukkan Lensa Objektif dan Cincin Penahan Luar

Masukkan lensa objektif dengan sisi cembungnya menghadap ke luar dan kemudian pasangkan dengan menggunakan gelang penahan kedua. Hati-hati agar tidak terlalu ketat, kerana ini boleh merosakkan lensa! Sekiranya anda menggunakan pinset atau alat lain dan bukannya sepana sepana, berhati-hatilah untuk tidak menggaru lensa.

Langkah 9: Pembinaan Langkah 5: Sediakan Komponen untuk Eyepiece

Siapkan komponen yang akan anda gunakan untuk memasang cermin mata:

• Tiub lensa SM05L03
• Cincin penahan SM5 (dikeluarkan dari tiub SM05L03)
• Ø1 / 2 "Ge Plano-Convex Lens, f = 15 mm, AR-Coated: 7-12 µm (atau serupa)

Langkah 10: Pembinaan Langkah 6: Pasang Mata Mata

Pasang cermin mata dengan memasukkan lensa cermin mata ke dalam tiub SM05L03. Bahagian cembung harus menghadap ke utas luar (bawah pada gambar berikut). Betulkan lensa pada kedudukannya dengan cincin penahan SM05. Sebaiknya, gunakan kunci pas SM05 (mis. Thorlabs SPW603, yang dijual dengan harga $ 24.50) untuk memasukkan dan mengetatkan cincin penahan SM05. Hati-hati agar tidak terlalu ketat, kerana ini boleh merosakkan lensa! Sekiranya anda menggunakan pinset atau alat lain dan bukan sepana kunci, berhati-hatilah untuk tidak menggaru lensa.

Langkah 11: Pembinaan Langkah 7: Pasang Eyepiece ke Adaptor SM1-ke-SM05

Skru unit lensa cermin mata ke penyesuai SM1A1 SM1-ke-SM05.

Langkah 12: Pembinaan Langkah 8: Perhimpunan Akhir

Akhirnya, skru unit lensa lensa mata (dipasang pada penyesuai SM1A1) dan unit lensa objektif ke tiub lensa SM1L15. Ini melengkapkan pemasangan penukar telefoto Keplerian.

Langkah 13: Gunakan Penukar Telephoto

Letakkan penukar telefoto di hadapan lensa kamera termal dan mulakan penjelajahan! Anda harus memfokuskan lensa dengan memutar unit lensa objektif sehingga gambar paling tajam subjek anda diperoleh. Cincin SM1 luaran yang disertakan dengan tiub lensa laras SM1V05 dapat digunakan untuk mengunci tetapan fokus.

Anda mungkin ingin mempertimbangkan untuk memasangkan Thorlabs SM05NT ($ 6.58) SM05 Ring Locking (ID 0.535 "-40, 0.75" OD) secara kekal ke pelekap lensa kamera anda sehingga anda dapat memasang penukar makro atau telefoto dengan cepat di depan lensa kamera tanpa mempengaruhi kefungsian asalnya.

Terakhir, ingat bahawa teleskop Keplerian membalikkan gambar, jadi anda akan melihat gambar termal terbalik di layar kamera anda. Hanya perlu sedikit latihan untuk membiasakan diri dengan fakta bahawa menunjuk kamera dengan penukar telefoto yang dipasang memerlukan pergerakan ke arah yang bertentangan dengan gambar.

Langkah 14: Persembahan

Saya sangat gembira dengan hasilnya. Gambar menunjukkan beberapa contoh gambar penukar telefoto yang digunakan. Panel kiri menunjukkan gambar yang dirakam melalui lensa tetap Seek RevealPRO. Panel kanan menunjukkan pemandangan yang sama menggunakan penukar telefoto × 3.33. Saya menambahkan segi empat tepat oren pada gambar di bahagian kiri untuk menunjukkan kawasan yang diperbesar oleh penukar telefoto. Dimensi segi empat tepat 1 / 3.33 dari bingkai gambar, menunjukkan bahawa pembesaran yang dicapai oleh penukar telefoto sememangnya × 3.33.

Sudah tentu, sistem lensa yang digunakan dalam Seek RevealPRO dan penukar telefoto sangat mudah, oleh itu diharapkan terdapat gangguan dan vignetting. Seperti yang ditunjukkan dalam foto-foto tetangga belakang rumah saya dan sebahagian langit, vigneting paling jelas ketika menggunakan penukar telefoto menjadi subjek gambar pada jarak yang jauh. Walaupun begitu, perincian yang tidak dapat dilihat dengan kamera tanpa bantuan sangat jelas menggunakan penukar telefoto.

Langkah 15: Sumber

Berikut adalah sumber untuk bahan-bahan yang disebut dalam Instructable ini:

• Cari - www.thermal.com
• Thorlabs - www.thorlabs.com
• Optik Perindustrian Edmund - www.edmundoptics.com

Catatan: Saya tidak berafiliasi dengan syarikat-syarikat ini.

Bacaan dan Eksperimen Lebih Lanjut

Untuk eksperimen yang lebih menarik mengenai fizik dan fotografi dunia ghaib, sila lihat buku-buku saya (klik di sini untuk buku-buku saya di Amazon.com) dan pergi ke laman web saya: www.diyPhysics.com dan www. UVIRimaging.com.