Diy थर्मल कैमरा टेलीफोटो कनवर्टर: 15 कदम

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

मैंने हाल ही में एक सीक रिवीलप्रो थर्मल कैमरा खरीदा है, जो अविश्वसनीय रूप से सस्ती कीमत पर> 15 हर्ट्ज फ्रेम दर के साथ 320 x 240 थर्मल सेंसर समेटे हुए है।

मेरे पास इस कैमरे के साथ एकमात्र समस्या यह है कि यह एक निश्चित 32° फील्ड-ऑफ-व्यू लेंस के साथ आता है। सामान्य थर्मल निरीक्षण के लिए यह ठीक है, लेकिन मुद्रित सर्किट बोर्डों पर अपव्यय का आकलन करने या दोषपूर्ण या कम आकार के घटक की पहचान करने के लिए क्लोज-अप कार्य के लिए कैमरे का उपयोग करने का प्रयास करते समय यह एक वास्तविक नुकसान है। दूरी सीमा के विपरीत दिशा में, 32° FOV लेंस दूरी पर या सामान्य दूरी पर छोटी वस्तुओं के तापमान को देखना और मापना मुश्किल बनाता है।

diy "मैक्रो" आवर्धक एडेप्टर का वर्णन किया गया है, लेकिन मुझे इस बात की जानकारी नहीं है कि किसी ने अभी तक दिखाया है कि इन कैमरों में से किसी एक के लिए टेलीफोटो कनवर्टर कैसे बनाया जाए।

चरण 1: सरल टेलीस्कोप

किसी वस्तु को थर्मल कैमरे से दूरी पर इमेजिंग करने के लिए लेंस से बने एक साधारण टेलीस्कोप की आवश्यकता होती है जो 10 माइक्रोन रेंज में काम करता है। एक बुनियादी अपवर्तक दूरबीन जिसमें दो ऑप्टिकल तत्व होते हैं, एक उद्देश्य और एक ऐपिस। उद्देश्य एक बड़ा लेंस है जो दूर की वस्तु से प्रकाश एकत्र करता है और फोकल तल में उस वस्तु की एक छवि बनाता है। ऐपिस सिर्फ एक आवर्धक कांच है जिसके माध्यम से थर्मल कैमरा आभासी छवि देख सकता है।

जैसा कि चित्र में दिखाया गया है, एक अपवर्तक दूरबीन के लिए दो बुनियादी विन्यास हैं: एक केप्लरियन टेलीस्कोप में एक अभिसारी लेंस ऐपिस होता है और एक गैलीलियन टेलीस्कोप में एक अपसारी लेंस ऐपिस होता है। केप्लरियन टेलीस्कोप के माध्यम से देखी जाने वाली छवि उलटी होती है, जबकि गैलीलियन टेलीस्कोप द्वारा बनाई गई छवि सीधी होती है। दूरबीन अपने आप में एक छवि बनाने वाली प्रणाली नहीं है। बल्कि, दूरबीन से जुड़ा थर्मल कैमरा अंततः अपने स्वयं के प्रकाशिकी के माध्यम से छवि बनाता है।

केप्लरियन टेलीस्कोप का आवर्धन उद्देश्य और ऐपिस लेंस की फोकल लंबाई के बीच के अनुपात से निर्धारित होता है:

आवर्धन_केप्लरियन = fo/fe

गैलीलियन दूरबीन एक सकारात्मक उद्देश्य और एक नकारात्मक ऐपिस का उपयोग करती है, इसलिए इसका आवर्धन निम्न द्वारा दिया जाता है:

Magnigation_Galilean = -fo/fe

उद्देश्य का आकार भी महत्वपूर्ण है क्योंकि इसका व्यास जितना बड़ा होगा, वह उतना ही अधिक प्रकाश एकत्र कर सकता है, और वह पास की वस्तुओं को बेहतर ढंग से हल कर सकता है।

चरण 2: थर्मल इमेजिंग के लिए उपयुक्त लेंस का चयन

थर्मल कैमरे लगभग 10 माइक्रोन पर अवरक्त प्रकाश की तीव्रता को मापते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि वस्तुएं वीन के विस्थापन कानून के अनुसार उस तरंग दैर्ध्य के आसपास चरम पर पहुंचने वाले ब्लैकबॉडी विकिरण का उत्सर्जन करती हैं। हालांकि, सामान्य ग्लास उन तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश संचारित नहीं करता है, इसलिए थर्मल इमेजिंग में उपयोग किए जाने वाले लेंस या तो जर्मेनियम या जिंक सेलेनाइड से बने होने चाहिए जो 10 माइक्रोन रेंज में विकिरण को गुजरने की अनुमति देते हैं।

जर्मेनियम (जीई) लेंस का उपयोग आमतौर पर थर्मल इमेजिंग अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है क्योंकि ब्याज के वर्णक्रमीय क्षेत्र में उनकी व्यापक संचरण सीमा (२.० - १६ माइक्रोन) होती है। जर्मेनियम लेंस दृश्य प्रकाश के लिए अपारदर्शी होते हैं और इनमें कांच-धूसर धात्विक रूप होता है। वे हवा, पानी, क्षार और अधिकांश एसिड के लिए निष्क्रिय हैं। जर्मेनियम में 10.6 माइक्रोन पर 4.004 का अपवर्तन सूचकांक है, और इसके संचरण गुण अत्यधिक तापमान संवेदनशील हैं।

जिंक सेलेनाइड (ZnSe) का उपयोग आमतौर पर CO2 लेज़रों के साथ किया जाता है। इसकी एक बहुत व्यापक संचरण रेंज (६०० एनएम - १६.० µm) है। दृश्यमान स्पेक्ट्रम के लाल हिस्से में कम अवशोषण के कारण, ZnSe लेंस आमतौर पर ऑप्टिकल सिस्टम में उपयोग किए जाते हैं जो CO2 लेजर (जो आमतौर पर 10.6 माइक्रोन पर संचालित होते हैं) को सस्ती दृश्यमान-लाल हेने या सेमीकंडक्टर संरेखण लेजर के साथ जोड़ते हैं। उनकी ट्रांसमिशन रेंज में दृश्यमान स्पेक्ट्रम का हिस्सा शामिल है, जो उन्हें एक गहरा नारंगी रंग देता है।

नए इन्फ्रारेड लेंस थोरलैब्स, एडमंड ऑप्टिक्स और अन्य ऑप्टिकल घटक आपूर्तिकर्ताओं से खरीदे जा सकते हैं। जैसा कि आप कल्पना कर सकते हैं, ये लेंस सस्ते नहीं हैं - थोरलैब्स के 1/2" Ge प्लानो-उत्तल लेंस की कीमत लगभग $140 है, जबकि ZnSe लेंस की कीमत लगभग $160 है। 1" Ge लेंस लगभग $240 में बिकते हैं, जबकि ZnSe इस व्यास की कीमत पर लगभग $300। मैक्रो और टेलीफोटो एडेप्टर बनाने के लिए अधिशेष खोज या सुदूर-पूर्व प्रसाद इस प्रकार सर्वोत्तम हैं। चीन से ZnSe लेंस eBay® पर लगभग $ 60 में खरीदा जा सकता है।

चरण 3: टेलीफोटो कनवर्टर डिजाइन

मैं 50 मिमी (थोरलैब्स LA9659-E3 के समान) की फोकल लंबाई के साथ Ø1”जीई प्लानो-उत्तल लेंस और 15 मिमी की फोकल लंबाई के साथ 1/2” जीई प्लानो-उत्तल लेंस खोजने में सक्षम था (के समान) a Thorlabs LA9410-E3) मेरे केप्लरियन टेलीफोटो कनवर्टर बनाने के लिए। आवर्धन इस प्रकार है:

आवर्धन = fo/fe = 50mm/15mm = 3.33

अन्य आवर्धन के टेलीफोटो एडेप्टर ऊपर दिखाए गए सरल सूत्रों का उपयोग करके डिज़ाइन करना आसान है। कृपया ध्यान दें कि मुख्य लेंस ट्यूब की लंबाई को बदलने की आवश्यकता हो सकती है, क्योंकि लेंस के बीच की दूरी f0 + fe के करीब होनी चाहिए।

चरण 4: टेलीफोटो कनवर्टर के लिए घटकों को एकत्रित करें

मेरे जैसे टेलीफोटो कनवर्टर के निर्माण के लिए आपको निम्नलिखित घटकों की आवश्यकता होगी (सभी थोरलैब्स भाग हैं):

LA9659-E3 1 Ge Plano-Convex Lens, f = ५० मिमी, AR-लेपित: ७-१२ µm २४१.७४

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

SM1V05 1 "समायोज्य लेंस ट्यूब, 0.31" यात्रा रेंज $30.25

SM1L15 SM1 लेंस ट्यूब, 1.50 थ्रेड गहराई, एक रिटेनिंग रिंग शामिल $15.70

SM1A1 एडेप्टर बाहरी SM05 थ्रेड्स और आंतरिक SM1 थ्रेड्स के साथ $20.60

SM05L03 SM05 लेंस ट्यूब, 0.30 थ्रेड डेप्थ, वन रिटेनिंग रिंग शामिल $13.80

SM1RR SM1 1 लेंस ट्यूब और माउंट के लिए रिटेनिंग रिंग $4.50

नए जर्मेनियम लेंस के साथ कुल $466.33

केवल आवास$84.85

मैंने अपना टेलीफोटो कनवर्टर थोरलैब के SM1 और SM05 ट्यूब घटकों से बनी एक ऑप्टिकल ट्यूब में रखा था। मैंने ऑब्जेक्टिव लेंस को SM1V05 एडजस्टेबल लेंस ट्यूब के सामने रखा ताकि लेंस के बीच की दूरी को एडजस्ट करना संभव बनाकर फोकस किया जा सके। फ़ोकस को लॉक करने के लिए बाहरी SM1 रिंग का उपयोग किया जाता है। Thorlabs के बिल्कुल नए पुर्जों का उपयोग करके आप लगभग $466 खर्च करने की उम्मीद कर सकते हैं। यदि आप eBay® से ZnSe लेंस और आवास के लिए नए भागों का उपयोग करते हैं तो आप शायद लगभग $200 खर्च करेंगे।

टेलीस्कोप के लिए बाड़े को मेरे जैसा फैंसी होने की जरूरत नहीं है। फोकस करने के लिए कुछ व्यवस्था वाले पीवीसी पाइप (जैसे थ्रेडेड कैप पर लगे लेंस) पूरी तरह से ठीक काम करेंगे। हालाँकि, मुझे वास्तव में थोरलैब्स की एसएम ट्यूब्स पसंद हैं क्योंकि वे अपेक्षाकृत सस्ती हैं और इस प्रकार के ऑप्टिकल उपकरणों के निर्माण के लिए पूरी तरह से अनुकूल हैं। इसके अलावा, ऐपिस के SM05L03 का थ्रेडेड पक्ष, Seek RevealPRO के लेंस के रिटेनर रिंग के खिलाफ पूरी तरह से बैठता है।

चरण 5: निर्माण चरण 1: SM1L15 ट्यूब से रिंग निकालें

अपनी उंगलियों या स्पैनर रिंच (उदाहरण के लिए, थोरलैब्स SPW602 जो $ 26.75 में बिकता है) का उपयोग करके SM1L15 ट्यूब के अंदर आने वाले SM1 रिटेनर रिंग को हटा दें।

चरण 6: निर्माण चरण 2: ऑब्जेक्टिव लेंस के संयोजन के लिए घटक तैयार करें

ऑब्जेक्टिव लेंस की असेंबली के लिए आपको जिन घटकों की आवश्यकता होगी, उन्हें तैयार करें:

• SM1V05 समायोज्य लेंस ट्यूब
• दो SM1 अनुचर के छल्ले (उनमें से एक SM1L15 लेंस ट्यूब से आता है जैसा कि पूर्व चरण में दिखाया गया है)
• Ø1" जीई प्लानो-उत्तल लेंस, f = ५० मिमी, एआर-कोटेड: ७-१२ µm (या समान)

चरण 7: निर्माण चरण 3: SM1V05 में SM1 रिटेनर रिंग को 6 मिमी की गहराई तक डालें

स्पैनर रिंच या अपनी उंगलियों का उपयोग करके, SM1V05 एडजस्टेबल लेंस ट्यूब में लगभग 6 मिमी की गहराई तक एक रिटेनर रिंग डालें। आपके द्वारा अपने उद्देश्य के रूप में चुने गए लेंस के आधार पर इसे बदलने की आवश्यकता हो सकती है। विचार लेंस को पर्याप्त रूप से पीछे बैठने की अनुमति देना है ताकि लेंस के दूसरी तरफ एक अनुचर रिंग का उपयोग करना संभव हो सके।

चरण 8: निर्माण चरण 4: ऑब्जेक्टिव लेंस और बाहरी रिटेनर रिंग डालें

ऑब्जेक्टिव लेंस को उसके उत्तल भाग को बाहर की ओर रखते हुए डालें और फिर दूसरी रिटेनर रिंग का उपयोग करके इसे ठीक करें। सावधान रहें कि अधिक कसने न दें, क्योंकि इससे लेंस को नुकसान हो सकता है! यदि आप स्पैनर रिंच के बजाय चिमटी या अन्य उपकरण का उपयोग करते हैं, तो सावधान रहें कि लेंस को खरोंच न करें।

चरण 9: निर्माण चरण 5: ऐपिस के लिए घटक तैयार करें

उन घटकों को तैयार करें जिनका उपयोग आप ऐपिस को इकट्ठा करने के लिए करेंगे:

• SM05L03 लेंस ट्यूब
• SM5 रिटेनर रिंग (SM05L03 ट्यूब से हटाई गई)
• 1/2" जीई प्लानो-उत्तल लेंस, f = 15 मिमी, एआर-कोटेड: 7-12 माइक्रोन (या समान)

चरण 10: निर्माण चरण 6: ऐपिस को इकट्ठा करें

SM05L03 ट्यूब में ऐपिस लेंस डालकर ऐपिस को इकट्ठा करें। उत्तल पक्ष बाहरी धागे का सामना करना चाहिए (निम्न चित्र में नीचे)। SM05 अनुचर रिंग के साथ लेंस को स्थिति में ठीक करें। अधिमानतः, SM05 रिटेनर रिंग डालने और कसने के लिए SM05 स्पैनर रिंच (जैसे Thorlabs SPW603, जो 24.50 डॉलर में बिकता है) का उपयोग करें। सावधान रहें कि अधिक कसने न दें, क्योंकि इससे लेंस को नुकसान हो सकता है! यदि आप स्पैनर रिंच के बजाय चिमटी या अन्य उपकरण का उपयोग करते हैं, तो सावधान रहें कि लेंस को खरोंच न करें।

चरण 11: निर्माण चरण 7: SM1-to-SM05 एडाप्टर के लिए ऐपिस माउंट करें

SM1A1 SM1-to-SM05 एडेप्टर पर ऐपिस लेंस असेंबली को स्क्रू करें।

चरण 12: निर्माण चरण 8: अंतिम विधानसभा

अंत में, ऐपिस लेंस असेंबली (SM1A1 एडेप्टर पर माउंटेड) और ऑब्जेक्टिव लेंस असेंबली को SM1L15 लेंस ट्यूब पर स्क्रू करें। यह केप्लरियन टेलीफोटो कनवर्टर की असेंबली को पूरा करता है।

चरण 13: टेलीफोटो कनवर्टर का उपयोग करें

टेलीफोटो कनवर्टर को थर्मल कैमरे के लेंस के सामने रखें और एक्सप्लोर करना शुरू करें! जब तक आपके विषय की सबसे तीक्ष्ण छवि प्राप्त न हो जाए, तब तक आपको ऑब्जेक्टिव लेंस असेंबली को मोड़कर लेंस पर फ़ोकस करना चाहिए। बाहरी SM1 रिंग जो SM1V05 एडजस्टेबल लेंस ट्यूब के साथ आती है, फोकस सेटिंग को लॉक करने के लिए इस्तेमाल की जा सकती है।

आप अपने कैमरे के लेंस माउंट में एक Thorlabs SM05NT ($6.58) SM05 लॉकिंग रिंग (ID 0.535"-40, 0.75" OD) को स्थायी रूप से संलग्न करने पर विचार कर सकते हैं ताकि आप कैमरे के लेंस के सामने मैक्रो या टेलीफोटो कन्वर्टर्स को बिना प्रभावित किए जल्दी से माउंट कर सकें। इसकी मूल कार्यक्षमता।

अंत में, याद रखें कि केप्लरियन टेलीस्कोप छवि को उलट देता है, इसलिए आप अपने कैमरे की स्क्रीन पर थर्मल तस्वीर को उल्टा देखेंगे। इस तथ्य के अभ्यस्त होने के लिए बस थोड़े से अभ्यास की आवश्यकता होती है कि स्थापित टेलीफोटो कनवर्टर के साथ कैमरे को इंगित करने के लिए छवि के विपरीत दिशा में आंदोलनों की आवश्यकता होती है।

चरण 14: प्रदर्शन

मैं परिणामों से बहुत खुश हूं। आंकड़े उपयोग में टेलीफोटो कनवर्टर के कुछ नमूना चित्र दिखाते हैं। बाएँ फलक Seek RevealPRO के फिक्स्ड लेंस के माध्यम से कैप्चर की गई छवि दिखाते हैं। दाएँ फलक ×3.33 टेलीफ़ोटो कनवर्टर का उपयोग करके समान दृश्य दिखाते हैं। मैंने टेलीफ़ोटो कनवर्टर द्वारा आवर्धित क्षेत्र को इंगित करने के लिए बाएं फलक पर छवियों में एक नारंगी आयत जोड़ा। आयत के आयाम छवि फ़्रेम के 1/3.33 हैं, जो दर्शाता है कि टेलीफ़ोटो कनवर्टर द्वारा प्राप्त आवर्धन वास्तव में ×3.33 है।

बेशक, सीक रिवीलप्रो और टेलीफोटो कनवर्टर में उपयोग किए जाने वाले लेंस सिस्टम बेहद सरल हैं, इसलिए विकृतियों और विगनेटिंग की उम्मीद की जानी चाहिए। जैसा कि मेरे पिछवाड़े पड़ोसियों और आकाश के एक हिस्से की तस्वीरों में दिखाया गया है, बड़ी दूरी पर छवि विषयों के लिए टेलीफोटो कनवर्टर का उपयोग करते समय विगनेटिंग सबसे स्पष्ट है। फिर भी, बिना सहायता प्राप्त कैमरे के साथ जो विवरण नहीं देखा जा सकता है, वे टेलीफोटो कनवर्टर का उपयोग करके बहुत स्पष्ट हैं।

चरण 15: स्रोत

इस निर्देश में उल्लिखित सामग्रियों के स्रोत निम्नलिखित हैं:

• तलाश - www.thermal.com
• थोरलैब्स - www.thorlabs.com
• एडमंड इंडस्ट्रियल ऑप्टिक्स - www.edmundoptics.com

नोट: मैं इन कंपनियों से किसी भी तरह से संबद्ध नहीं हूं।

आगे पढ़ना और प्रयोग

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