Konvertues Telefoto i Kamerave Termike Diy: 15 Hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:27

Kohët e fundit kam blerë një aparat termik Seek RevealPro, i cili krenohet me një sensor termik 320 x 240 me shpejtësi kuadro> 15 Hz me një çmim tepër të volitshëm.

Një nga çështjet e vetme që kam me këtë aparat fotografik është se ajo vjen me një lente fikse të fushës së shikimit 32 °. Kjo është në rregull për inspektimin termik të përgjithshëm, por është një disavantazh i vërtetë kur përpiqeni të përdorni kamerën për punë nga afër për të vlerësuar shpërndarjen në dërrasat e qarkut të shtypur ose për të identifikuar një përbërës të gabuar ose të vogël. Në anën e kundërt të diapazonit të distancës, lentet 32 ° FOV e bëjnë të vështirë shikimin dhe matjen e temperaturës së objekteve në distancë, ose të objekteve më të vogla në distanca normale.

Përshtatësit zmadhues "makro" janë përshkruar, por nuk jam në dijeni se dikush ka treguar ende se si të ndërtojë një konvertues telefoto për njërën nga këto kamera.

Hapi 1: Teleskopë të thjeshtë

Imazhi i një objekti në distancë me një aparat termik kërkon një teleskop të thjeshtë të bërë me lente që punojnë në rangun 10 μm. Një teleskop bazë thyerës që ka dy elementë optikë, një objektiv dhe një okular. Objektivi është një lente e madhe që mbledh dritën nga një objekt i largët dhe krijon një imazh të atij objekti në rrafshin fokal. Okular është vetëm një xham zmadhues përmes të cilit kamera termike mund të shikojë imazhin virtual.

Siç tregohet në figurë, ekzistojnë dy konfigurime themelore për një teleskop thyes: Një teleskop Keplerian ka një okular lente konvergjente dhe një teleskop Galileas ka një okular lente divergjente. Imazhi i shikuar përmes teleskopit Keplerian është i përmbysur, ndërsa ai i prodhuar nga një teleskop Galileas është i drejtë. Teleskopi në vetvete nuk është një sistem i formimit të imazhit. Përkundrazi, kamera termike e bashkangjitur në teleskop përfundimisht formon imazhin përmes optikës së vet.

Zmadhimi i një teleskopi Keplerian përcaktohet nga raporti midis gjatësive fokale të lenteve objektive dhe syzeve:

Zmadhimi_Keplerian = fo/fe

Teleskopi Galile përdor një objektiv pozitiv dhe një okular negativ, kështu që zmadhimi i tij jepet nga:

Zmadhim_Galiles = -fo/fe

Madhësia e objektivit është gjithashtu e rëndësishme sepse sa më i madh diametri i tij, aq më shumë dritë mund të grumbullojë dhe aq më mirë mund të zgjidhë objekte të afërta.

Hapi 2: Zgjedhja e Lenteve të Përshtatshme për Imazhe Termike

Kamerat termike matin intensitetin e dritës infra të kuqe në rreth 10 μm. Kjo ndodh sepse objektet lëshojnë rrezatim të trupit të zi që arrin kulmin në atë gjatësi vale në përputhje me ligjin e zhvendosjes së Wien -it. Sidoqoftë, xhami normal nuk transmeton dritë në ato gjatësi vale, kështu që lentet e përdorura në imazhin termik duhet të bëhen nga Germanium ose Zink Selenide të cilat lejojnë që rrezatimi të kalojë në intervalin 10 μm.

Lentet Germanium (Ge) përdoren më së shpeshti për aplikimet e imazheve termike për shkak të gamës së tyre të gjerë të transmetimit (2.0 - 16 µm) në rajonin spektral të interesit. Lentet germanium janë të errëta ndaj dritës së dukshme dhe kanë një pamje metalike gri-qelqi. Ato janë inerte ndaj ajrit, ujit, alkaleve dhe shumicës së acideve. Germanium ka një indeks të thyerjes prej 4.004 në 10.6 μm, dhe vetitë e tij të transmetimit janë shumë të ndjeshme ndaj temperaturës.

Selenidi i Zinkut (ZnSe) përdoret shumë më shpesh me lazerët CO2. Ka një gamë shumë të gjerë transmetimi (600 nm - 16.0 µm). Për shkak të thithjes së ulët në pjesën e kuqe të spektrit të dukshëm, lentet ZnSe përdoren zakonisht në sistemet optike që kombinojnë lazerët CO2 (të cilët zakonisht veprojnë në 10.6 µm), me lazer të lirë HeNe të kuq të dukshëm ose shtrirje gjysmëpërçuese. Gama e tyre e transmetimit përfshin një pjesë të spektrit të dukshëm, duke u dhënë atyre një ngjyrë portokalli të thellë.

Lentet e reja infra të kuqe mund të blihen nga Thorlabs, Edmund Optics dhe furnizues të tjerë të komponentëve optikë. Siç mund ta imagjinoni, këto lente nuk janë të lira-lens 1/2 "lentet Ge-plano-konveks nga Thorlabs kanë një çmim rreth 140 dollarë, ndërsa lentet ZnSe janë rreth 160 dollarë. Lentet Ø1" Ge shiten për rreth 240 dollarë, ndërsa ZnSe me këtë kosto diametri rreth $ 300. Gjetjet e tepërta ose ofertat e Lindjes së Largët janë kështu më të mirat për të bërë përshtatës makro dhe telefoto. Lentat ZnSe nga Kina mund të blihen në eBay® për rreth 60 dollarë.

Hapi 3: Dizajni i Telefoto Konvertuesit

Unë kam qenë në gjendje të gjej një lente plan1”Ge plano-konveks me një gjatësi fokale 50 mm (e ngjashme me një Thorlabs LA9659-E3) dhe një lente plano-konveks Ø1/2” Ge me një gjatësi fokale 15 mm (e ngjashme me a Thorlabs LA9410-E3) për të bërë konvertuesin tim telefoto Keplerian. Zmadhimi është kështu:

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

Përshtatësit telefoto të zmadhimeve të tjera janë të lehta për t'u hartuar duke përdorur formula të thjeshta të treguara më lart. Ju lutemi vini re se gjatësia e tubit kryesor të lenteve mund të ketë nevojë të ndryshohet, pasi distanca midis lenteve duhet të jetë afër f0 + fe.

Hapi 4: Mblidhni Komponentët për Konvertuesin Telefoto

Ju do të keni nevojë për përbërësit e mëposhtëm për të ndërtuar një konvertues telefoto si i imi (të gjitha janë pjesë Thorlabs):

Lentja LA9659-E3 Ø1 Ge Plano-Konveks, f = 50 mm, e veshur me AR: 7-12 µm 241.74 $

Lentja LA9410-E3 Ø1/2 Ge Plano-Konveks, f = 15 mm, e veshur me AR: 7-12 μm $ 139.74

SM1V05 Ø1 "Tub i rregullueshëm i Lentës, 0.31" Gama e Udhëtimit 30.25 $

Tubi i lenteve SM1L15 SM1, 1.50 Thellësia e fillit, një unazë mbajtëse e përfshirë 15.70 dollarë

Përshtatës SM1A1 me fije të jashtme SM05 dhe fije të brendshme SM1 20,60 dollarë

SM05L03 SM05 Tub për lente, 0.30 Thellësia e fillit, një unazë mbajtëse e përfshirë 13.80 dollarë

Unaza mbajtëse SM1RR SM1 për tubat dhe montimet e lenteve Ø1 4.50 dollarë

Gjithsej me lente të reja germanium 466,33 dollarë

Strehimi vetëm 84.85 dollarë

E vendosa konvertuesin tim telefoto në një tub optik të bërë me përbërësit e tubit SM1 dhe SM05 të Thorlab. E vendosa lenten objektive në pjesën e përparme të një tubi të lenteve të rregullueshme SM1V05 për të lejuar fokusimin duke bërë të mundur rregullimin e distancës midis lenteve. Një unazë e jashtme SM1 përdoret për të bllokuar fokusin. Duke përdorur pjesë krejt të reja nga Thorlabs, mund të prisni të shpenzoni rreth 466 dollarë. Nëse përdorni lente ZnSe nga eBay® dhe pjesë të reja për strehimin, me siguri do të shpenzoni rreth 200 dollarë.

Mbulimi për teleskopin nuk ka nevojë të jetë aq i zbukuruar sa i imi. Tubat PVC me një rregullim për fokusim (p.sh. lentet e montuara në kapakun e filetuar) do të funksionojnë në mënyrë të përsosur. Sidoqoftë, më pëlqen shumë tubat SM të Thorlabs sepse ato janë relativisht të lira dhe të përshtatshme në mënyrë të përkryer për ndërtimin e këtij lloji të instrumenteve optikë. Për më tepër, ana e filetuar e syzeve SM05L03 qëndron në mënyrë perfekte kundër unazës mbajtëse të lenteve të Seek RevealPRO.

Hapi 5: Ndërtimi Hapi 1: Hiqni Unazën Nga Tubi SM1L15

Duke përdorur gishtat ose një pikëllim çelësash (p.sh. Thorlabs SPW602 i cili shitet për 26,75 dollarë) hiqni unazën mbajtëse SM1 që vjen brenda tubit SM1L15.

Hapi 6: Ndërtimi Hapi 2: Përgatitni Komponentët për Montimin e Objektivit të Thjerrëzës

Përgatitni përbërësit që ju nevojiten për montimin e lenteve objektive:

• Tub lente i rregullueshëm SM1V05
• Dy unaza mbajtëse SM1 (njëra prej tyre vjen nga tubi i lenteve SM1L15 siç tregohet në hapin e mëparshëm)
• Ens1 "Ge Plano-Convex Lente, f = 50 mm, e veshur me AR: 7-12 µm (ose e ngjashme)

Hapi 7: Ndërtimi Hapi 3: Futni unazën e mbajtësit SM1 në SM1V05 në një thellësi prej 6 mm

Duke përdorur një çelës spanner ose gishtat, futni një unazë mbajtëse në tubin e lenteve të rregullueshme SM1V05 në një thellësi prej afërsisht 6 mm. Kjo mund të ketë nevojë të ndryshojë në varësi të lentes që keni zgjedhur si objektiv. Ideja është të lejoni që lente të ulet mjaftueshëm prapa për të bërë të mundur përdorimin e një unaze mbajtës në anën tjetër të lentes.

Hapi 8: Ndërtimi Hapi 4: Futni objektivin objektiv dhe unazën e jashtme të mbajtësit

Vendoseni lenten objektive me anën e saj konveks të drejtuar nga jashtë dhe më pas fiksojeni në vend duke përdorur unazën e dytë të mbajtësit. Kini kujdes të mos e shtrëngoni shumë, pasi kjo mund të dëmtojë lentet! Nëse përdorni piskatore ose mjete të tjera në vend të një pikëllimi me çelës, kini kujdes që të mos gërvishtni lentet.

Hapi 9: Ndërtimi Hapi 5: Përgatitni përbërës për okular

Përgatitni përbërësit që do të përdorni për të mbledhur okularin:

• Tub lente SM05L03
• Unaza mbajtëse SM5 (e hequr nga tubi SM05L03)
• Ens1/2 "Ge Plano-Convex Lente, f = 15 mm, e veshur me AR: 7-12 µm (ose e ngjashme)

Hapi 10: Ndërtimi Hapi 6: Mblidhni okularin

Mblidhni okularin duke futur thjerrëzën e syrit në tubin SM05L03. Ana konvekse duhet të përballet me fijet e jashtme (poshtë në figurën e mëposhtme). Fiksoni lenten në pozicion me unazën mbajtëse SM05. Mundësisht, përdorni një pikëllim çelës SM05 (p.sh. Thorlabs SPW603, i cili shitet për 24,50 dollarë) për të futur dhe shtrënguar unazën mbajtëse SM05. Kini kujdes të mos e shtrëngoni shumë, pasi kjo mund të dëmtojë lentet! Nëse përdorni piskatore ose mjete të tjera në vend të një pikëllimi me çelës, kini kujdes që të mos gërvishtni lentet.

Hapi 11: Ndërtimi Hapi 7: Montoni okularin në përshtatësin SM1-në-SM05

Vidhosni montimin e lenteve të okularit në një përshtatës SM1A1 SM1-SM05.

Hapi 12: Ndërtimi Hapi 8: Asambleja përfundimtare

Së fundi, vidhosni montimin e thjerrëzave të syrit (të montuar në përshtatësin SM1A1) dhe montimin objektiv të objektivit në tubin e lenteve SM1L15. Kjo përfundon montimin e konvertuesit telefoto Keplerian.

Hapi 13: Përdorni Telefoto Converter

Vendoseni konvertuesin telefoto para lenteve të kamerës termike dhe filloni të eksploroni! Ju duhet ta përqendroni lenten duke e kthyer strukturën objektive të lenteve derisa të merret imazhi më i mprehtë i subjektit tuaj. Unaza e jashtme SM1 që vjen me tubin e lenteve të rregullueshme SM1V05 mund të përdoret për të kyçur cilësimin e fokusit.

Ju mund të dëshironi të konsideroni lidhjen e përhershme të një Thorlabs SM05NT (6.58 dollarë) Unaza e kyçjes SM05 (ID 0.535 "-40, 0.75" OD) në montimin e lenteve të kamerës suaj, në mënyrë që të montoni shpejt konvertuesit makro ose telefoto para lenteve të kamerës pa ndikuar funksionalitetin e tij origjinal.

Së fundi, mbani mend se një teleskop Keplerian përmbys imazhin, kështu që ju do të shihni figurën termike me kokë poshtë në ekranin e kamerës suaj. Duhet vetëm pak praktikë për t'u mësuar me faktin se drejtimi i kamerës me konvertuesin telefoto të instaluar ka nevojë për lëvizje në drejtim të kundërt të figurës.

Hapi 14: Performanca

Unë jam shumë i kënaqur me rezultatet. Shifrat tregojnë disa shembuj të imazheve të konvertuesit telefoto në përdorim. Xhamat e majtë tregojnë imazhin e kapur përmes lenteve fikse të Seek RevealPRO. Xhamat e djathtë tregojnë të njëjtën skenë duke përdorur konvertuesin telefoto 3.33. Shtova një drejtkëndësh portokalli në imazhet në xhamat e majtë për të treguar rajonin e zmadhuar nga konvertuesi i fotototos. Dimensionet e drejtkëndëshit janë 1/3.33 ato të kornizës së imazhit, duke demonstruar se zmadhimi i arritur nga konvertuesi i telefonototos është me të vërtetë 3.33.

Sigurisht, sistemet e thjerrëzave të përdorura në Seek RevealPRO dhe konvertuesin e telefonototos janë jashtëzakonisht të thjeshta, kështu që priten shtrembërime dhe vizatime. Siç tregohet në fotot e fqinjëve të mi në oborrin e shtëpisë dhe të një pjese të qiellit, vizatimi është më i dukshëm kur përdorni konvertuesin telefoto për të imazhuar subjekte në një distancë të madhe. Sidoqoftë, detajet që nuk mund të shihen me kamerën pa ndihmë janë shumë të dukshme duke përdorur konvertuesin telefoto.

Hapi 15: Burimet

Më poshtë janë burimet për materialet e përmendura në këtë Udhëzues:

• Kërkoni - www.thermal.com
• Thorlabs - www.thorlabs.com
• Optika Industriale Edmund - www.edmundoptics.com

Shënim: Unë nuk jam i lidhur në asnjë mënyrë me këto kompani.

Lexim të mëtejshëm dhe eksperimente

Për eksperimente më interesante mbi fizikën dhe fotografinë e botës së padukshme, ju lutemi shikoni librat e mi (klikoni këtu për librat e mi në Amazon.com) dhe shkoni në faqet e mia të internetit: www.diyPhysics.com dhe www. UVIRimaging.com.