1980 के दशक के वीडियो कैमरा को रीयल-टाइम पोलारिमेट्रिक इमेजर में बदलें: 14 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:22

पोलारिमेट्रिक इमेजिंग कई तरह के क्षेत्रों में गेम-चेंजिंग एप्लिकेशन विकसित करने का मार्ग प्रदान करता है - पर्यावरण निगरानी और चिकित्सा निदान से लेकर सुरक्षा और आतंकवाद विरोधी अनुप्रयोगों तक सभी तरह से फैला हुआ है। हालांकि, वाणिज्यिक पोलरिमेट्रिक कैमरों की बहुत अधिक लागत ने पोलारिमेट्रिक इमेजिंग पर अनुसंधान और विकास में बाधा उत्पन्न की है। यह पेपर 1980 के दशक के अतिरिक्त, 3-ट्यूब रंगीन कैमरे को रीयल-टाइम पोलरिमेट्रिक इमेजर में बदलने के लिए विस्तृत निर्देश प्रस्तुत करता है। इस रूपांतरण के आधार के रूप में उपयोग किया जाने वाला कैमरा अधिशेष बाजार में लगभग $50 के लिए व्यापक रूप से उपलब्ध है। यह कचरा-से-खज़ाना निर्देश आपको दिखाएगा कि एक ऐसे कैमरे को कैसे परिवर्तित किया जाए जो केवल एक उपयोगी वैज्ञानिक उपकरण में एक प्रोप के रूप में उपयुक्त हो, जिसके व्यावसायिक संस्करण कई दसियों हज़ार डॉलर के होंगे।

इस रूपांतरण को करने के लिए आपको निम्नलिखित मदों की आवश्यकता होगी:

• वर्किंग सरप्लस JVC KY-1900 कैमरा (मॉडल KY-2000 और KY-2700 KY-1900 के समान लगते हैं और उपयुक्त भी हो सकते हैं)
• Ø25.4mm वाइडबैंड 70T/30R बीमस्प्लिटर (जैसे Thorlabs BSS10)
• Ø25.4 मिमी वाइडबैंड 50/50 बीम स्प्लिटर (जैसे थोरलैब्स बीएसडब्ल्यू 10)
• 3डी-मुद्रित बीमस्प्लिटर अडैप्टर रिंग
• ध्रुवीकरण प्लास्टिक की शीट (जैसे एडमंड ऑप्टिक्स 86-188)

चरण 1: पोलारिमेट्रिक इमेजिंग को समझना

एक प्रकाश तरंग को इसकी तरंग दैर्ध्य की विशेषता होती है, जिसे हम एक जिला रंग के रूप में देखते हैं; इसका आयाम, जिसे हम तीव्रता के स्तर के रूप में देखते हैं; और वह कोण जिस पर यह एक संदर्भ अक्ष के संबंध में दोलन करता है। इस अंतिम पैरामीटर को तरंग का "ध्रुवीकरण का कोण" कहा जाता है, और यह प्रकाश की एक विशेषता है जिसे बिना सहायता प्राप्त मानव आंखें भेद नहीं कर सकती हैं। हालांकि, प्रकाश का ध्रुवीकरण हमारे दृश्य वातावरण के बारे में दिलचस्प जानकारी रखता है, और कुछ जानवर इसे समझने में सक्षम हैं और नेविगेशन और अस्तित्व के लिए इस अर्थ पर गंभीर रूप से भरोसा करते हैं।

पोलारिमेट्रिक इमेजिंग और इसके अनुप्रयोगों का एक विस्तृत, और आसानी से समझने वाला विवरण मेरे श्वेतपत्र में DOLPi पोलारिमेट्रिक कैमरों पर उपलब्ध है:

www.diyphysics.com/wp-content/uploads/2015/10/DOLPi_Polarimetric_Camera_D_Prutchi_2015_v5.pdf और YouTube पर इसकी प्रस्तुति:

चरण 2: कैमरा ख़रीदना और संरेखित करना

KY-1900 को 70 के दशक के अंत में एक पेशेवर-ग्रेड रंगीन कैमरे के रूप में पेश किया गया था। यह प्लास्टिक नारंगी बॉडी के साथ तैयार किए जाने वाले कुछ मॉडलों में से एक था, जो इसे बहुत विशिष्ट बनाता है, और कैमरा क्रू के लिए उच्च अंत व्यावसायिकता का प्रतीक है। 1982 में वापस, यह कैमरा लगभग 9,000 डॉलर में बिक गया।

आज, आपको लगभग $50 के लिए अधिशेष बाजार में एक खोजने में सक्षम होना चाहिए। KY-1900 को एक टैंक की तरह बनाया गया था, इसलिए संभावना बहुत अच्छी है कि अगर यह कॉस्मेटिक रूप से अच्छा दिखता है तो यह पूरी तरह कार्यात्मक होगा। बस इसे एनटीएससी रंग मॉनिटर से कनेक्ट करें और इसे 12 वीडीसी (कैमरा लगभग 1.7 ए) के साथ आपूर्ति करें।

संशोधन के साथ आगे बढ़ने से पहले, सुनिश्चित करें कि कैमरा कार्य क्रम में है और अच्छी तरह से संरेखित है। अपने कैमरे को संरेखित करने के लिए प्रोजेक्ट के श्वेतपत्र के परिशिष्ट II में दिखाए गए निर्देशों का उपयोग करें और जांचें कि यह सही तरीके से काम करता है।

चरण 3: ऑप्टिकल असेंबली तक पहुंचना

रूपांतरण में पहला कदम कैमरे की ऑप्टिकल असेंबली तक पहुंचना है, जिसमें निम्नलिखित चरण शामिल हैं:

• कैमरे का बायां कवर अलग करें
• DF मुद्रित सर्किट बोर्ड निकालें
• ऑप्टिकल असेंबली की बाहरी कवर प्लेट में दो तरफा टेप से जुड़ी प्लास्टिक आइसोलेशन शीट को छीलें

चरण 4: ऑप्टिकल असेंबली खोलना

आंतरिक ऑप्टिकल असेंबली कवर प्लेट को हटा दें। यह प्लेट असेंबली से चिपकी होती है। प्लेट का फिर से उपयोग नहीं किया जाएगा, इसलिए इसे विकृत करने की चिंता न करें। हालांकि, सावधान रहें कि विधानसभा के भीतर ऑप्टिकल तत्वों को नुकसान न पहुंचे।

चित्र का निचला फलक असंशोधित JVC KY-1900 कैमरे की ऑप्टिकल असेंबली को दर्शाता है। दूसरे रिले लेंस के माध्यम से अपने संबंधित सैटिकॉन ट्यूबों में भेजे जाने से पहले, पहले रिले लेंस के माध्यम से घटना प्रकाश को डाइक्रोइक बीमस्प्लिटर द्वारा तीन रंगीन छवियों में विभाजित किया जाता है। रीयल-टाइम पोलरिमेट्रिक इमेजर में संशोधन में वाइडबैंड बीमस्प्लिटर द्वारा डाइक्रोइक बीम्सप्लिटर असेंबली के मूल डाइक्रोइक बीमस्प्लिटर का आदान-प्रदान करना, दूसरे रिले लेंस के अंदर रंग ट्रिमिंग फिल्टर को समाप्त करना और ध्रुवीकरण विश्लेषक जोड़ना शामिल है।

चरण 5: Dichroic Beamsplitter असेंबली को हटाना

बीम्सप्लिटर असेंबली को तीन स्क्रू के साथ आयोजित किया जाता है, एक सामने से और दो पीछे से। जैसे, कैमरे के दाहिने हिस्से के कवर, पीसीबी और प्लास्टिक की फिल्म को इन्हें सुलभ बनाने के लिए हटा दिया जाना चाहिए।

चरण ६: ३डी-प्रिंटिंग बीम्सप्लिटर एडेप्टर रिंग्स

मूल रूप से KY-1900 कैमरे में उपयोग किए जाने वाले डाइक्रोइक बीमस्प्लिटर में एक गैर-मानक व्यास होता है, इसलिए मैंने संशोधन के लिए 1”-डायमीटर वाइडबैंड प्लेट बीमस्प्लिटर का उपयोग करने का निर्णय लिया। मेरे मित्र और सहयोगी जेसन मेयर्स ने 1”बीमस्प्लिटर को जगह में रखने के लिए एक रिटेनर रिंग को डिज़ाइन और 3 डी-प्रिंट किया। इस ड्रॉपबॉक्स पर सीएडी और 3डी प्रिंटिंग फाइलें उपलब्ध हैं।

चरण 7: वाइडबैंड बीम्सप्लिटर द्वारा डाइक्रोइक बीम्सप्लिटर को बदलना

रूपांतरण प्रक्रिया में अगला कदम डाइक्रोइक बीमस्प्लिटर को वाइडबैंड बीमस्प्लिटर द्वारा प्रतिस्थापित करना है। छवि को कमोबेश तीन छवियों में समान रूप से विभाजित करने की आवश्यकता है, इसलिए पहले बीमस्प्लिटर को लगभग 33.33% घटना प्रकाश को प्रतिबिंबित करने की आवश्यकता होती है, जबकि 66.66% प्रकाश को दूसरे बीमस्प्लिटर में जाने की अनुमति देता है जो तब इस हिस्से को विभाजित करना चाहिए। समान रूप से। मैंने निम्नलिखित बीमस्प्लिटर का उपयोग किया:

• Ø25.4mm वाइडबैंड 70T/30R बीमस्प्लिटर (थोरलैब्स BSS10)
• Ø25.4 मिमी वाइडबैंड 50/50 बीम स्प्लिटर (थोरलैब्स बीएसडब्ल्यू 10)

अनुचर के छल्ले के भीतर वाइडबैंड बीमस्प्लिटर असेंबली में स्थापित किए जाने चाहिए, और संशोधित बीम्सप्लिटर असेंबली को फिर से स्थापित किया जा सकता है। सर्किट बोर्डों को अस्थायी रूप से फिर से कनेक्ट करें। यह सुनिश्चित करते हुए कि ऑप्टिकल असेंबली के खुले हिस्सों के खिलाफ कुछ भी छोटा नहीं है, कैमरे को पावर-अप करें। यदि आपने बीमस्प्लिटर को सही ढंग से रखा है तो संरेखण तक पहुंचने के लिए क्षैतिज/ऊर्ध्वाधर पोटेंशियोमीटर के केवल मामूली समायोजन की आवश्यकता होनी चाहिए। आप देखेंगे कि छवि अभी भी रंग में है, यद्यपि मूल छवि की तुलना में थोड़ी धुली हुई है। छवि अभी भी रंग में दिखाई देती है क्योंकि माध्यमिक रिले लेंस के भीतर बहुत मजबूत फ़िल्टर हैं जिन्हें निकालने की आवश्यकता है।

चरण 8: दूसरे रिले लेंस तक पहुंचना

ऑप्टिकल असेंबली से दूसरे रिले लेंस (जो कि उनके लिए JVC का नाम है) को हटाने से कैमरे के कुछ अतिरिक्त डिस्सेप्लर लगते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि सेकेंडरी रिले लेंस को बाहर निकालने से पहले इमेज पिकअप ट्यूब को हटा देना चाहिए।

केबल असेंबलियों से मुद्रित बोर्डों को निकालकर और डिस्कनेक्ट करके प्रारंभ करें। फिर कैमरे के पिछले हिस्से को हटा दें। ट्यूब असेंबलियों को दूसरे रिले लेंस तक पहुंच प्रदान करते हुए, ऑप्टिकल असेंबली के ट्यूब हाउसिंग से खींचा जा सकता है।

चरण 9: दूसरे रिले लेंस को हटाना और अलग करना (एक समय में एक!)

दूसरा रिले लेंस ऑप्टिकल असेंबली के दायीं ओर से पहुंच योग्य अच्छी तरह से छिपे हुए, छोटे सेटस्क्रू द्वारा जगह में आयोजित किया जाता है। एक बार सेटस्क्रू खुला होने के बाद, दूसरे रिले लेंस को बाहर निकालें, जिस पर आप काम करने जा रहे हैं। ऑप्टिकल ट्यूब के दोनों किनारों पर मोटे विद्युत टेप की कुछ परतें लपेटें और सरौता का उपयोग करके इसे खोलें।

चरण 10: रंग फिल्टर और दूसरा रिले लेंस रीअसेंबल हटाना

एक स्पैनर रिंच या बहुत नुकीले चिमटी का उपयोग करके रिटेनर रिंग को खोलकर रंग फिल्टर को हटा दिया जाना चाहिए। फिल्टर को हटाने के बाद, बस लेंस को फिर से इकट्ठा करें और उंगली से कस लें।

रंग फिल्टर को हटाने से सेकेंडरी रिले लेंस का केंद्र बिंदु बदल जाता है, इसलिए इसे ऑप्टिकल असेंबली में फिर से नहीं लगाया जाना चाहिए। इसके बजाय, संशोधित सेकेंडरी रिले लेंस को केवल 2.5 मिमी के बारे में फैलाना चाहिए।

सभी संशोधित सेकेंडरी रिले लेंस को सेटस्क्रू के साथ स्थापित करने और सुरक्षित करने के बाद कैमरे को फिर से जोड़ा जा सकता है। ऑप्टिकल असेंबली को सुलभ रहने दें, और केवल DF बोर्ड को अस्थायी रूप से फिर से कनेक्ट करें, यह सुनिश्चित करते हुए कि यह ऑप्टिकल असेंबली के साथ शॉर्ट-सर्किट नहीं करता है।

चरण 11: कैमरे को पुन: संरेखित करना

अब समय आ गया है कि कैमरे को बहुत सावधानी से संरेखित किया जाए ताकि यह पूरी तरह से श्वेत-श्याम तस्वीर तैयार करे। रंग फ्रिंजिंग का कुछ स्तर हमेशा देखा जाएगा क्योंकि माध्यमिक रिले लेंस को तरंग दैर्ध्य के एक संकीर्ण बैंड के लिए डिज़ाइन किया गया था, और अब दृश्य प्रकाश की पूर्ण बैंडविड्थ पर उपयोग किया जा रहा है। फ्रिंजिंग छवि के किनारों पर विशेष रूप से ध्यान देने योग्य है जब ज़ूम को सभी तरह से वापस खींच लिया जाता है, लेकिन परियोजना के श्वेतपत्र के परिशिष्ट II में उल्लिखित प्रक्रिया का धैर्यपूर्वक पालन करके सभ्य पंजीकरण प्राप्त किया जा सकता है।

चरण 12: ध्रुवीकरण विश्लेषक फ़िल्टर बनाना

ध्रुवीकरण शीट से तीन 1.42”×1.42” वर्ग काटें। मैंने एडमंड ऑप्टिक्स 86-188 150 x 150 मिमी, 0.75 मिमी मोटाई, ध्रुवीकरण टुकड़े टुकड़े वाली फिल्म का इस्तेमाल किया। मैंने सस्ते प्रस्तावों के बजाय इस फिल्म को चुना क्योंकि इसमें बहुत अधिक विलुप्त होने के अनुपात के साथ-साथ उच्च संचरण है, जो बेहतर ध्रुवीय चित्र बनाता है। आकृति में ध्यान दें कि एक वर्ग को अन्य दो के संबंध में 45° पर काटा जाता है।

चरण 13: ध्रुवीकरण विश्लेषक जोड़ना

ऑप्टिकल असेंबली के भीतर स्पष्ट टेप के साथ ध्रुवीकरण विश्लेषक संलग्न करें जैसे कि उन्हें ऑप्टिकल पथ के भीतर ट्यूबों में रखा गया है जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।

इतना ही! रूपांतरण पूरा हो गया है। आप ऑप्टिकल असेंबली के कवर (मैंने आंतरिक कवर को हटा दिया), प्लास्टिक शीट को फिर से जोड़ने, DF बोर्ड को फिर से जोड़ने और कैमरे के बाड़े को बंद करने से पहले इस स्तर पर कैमरे का परीक्षण कर सकते हैं।

चरण 14: कैमरे का उपयोग करना

यह आंकड़ा रंगीन पट्टी के साथ 0° और 180° के कोणों पर ध्रुवीकरण प्लास्टिक के टुकड़ों के साथ बनाए गए एक नमूना लक्ष्य के साथ परिणाम दिखाता है। संशोधित JVC KY-1900 कैमरे से कैप्चर किया गया लक्ष्य चित्र के कलरबार और अन्य गैर-ध्रुवीकृत तत्वों को ग्रे-स्केल में दिखाता है, जबकि पोलराइज़र फिल्म के टुकड़े चमकीले रंग के होते हैं, जो NTSC के RGB स्पेस में ध्रुवीकरण के उनके कोण को कूटबद्ध करते हैं।

इस परियोजना के बारे में अतिरिक्त जानकारी के लिए, कृपया परियोजना का श्वेतपत्र www.diyPhysics.com से डाउनलोड करें।

ट्रैश टू ट्रेजर में प्रथम पुरस्कार