?

Log in

No account? Create an account
 

Красим Nikon 1 J1 инфракрасной краской. - Всё будет хорошо! — ЖЖ

About Красим Nikon 1 J1 инфракрасной краской.

Previous Entry Красим Nikon 1 J1 инфракрасной краской. 9 окт, 2013 @ 02:14 Next Entry
Полтора года назад я уже красил один фотоаппарат в инфракрасный цвет.
Та камера весьма приглянулась у меня на кафедре. А после того, как у меня появился Nikon 1 J1, умеющий снимать видео с частотой 1200 к/с (правда разрешение при этом всего 320x120), заведующий кафедрой заказал мне такой же, но инфракрасный, чтобы можно было снимать различные процессы в инфракрасном диапазоне с высоким разрешением по времени.

И так, приступим. Вот холст и кисточки:
Стандартный Nikon 1 J1 Kit и набор отвёрток

Снимаем объектив и любуемся матрицей через набор встроенных светофильтров.
Стандартный Nikon 1 J1 без объектива

Отвинчиваем маленькой крестовой отвёрткой винтики по периметру корпуса и открываем заднюю панель.
Nikon 1 J1 с открытой задней панелью корпуса

Если отсоединить один шлейф внизу, то панель можно откинуть сильнее. Остальные шлейфы пока отсоединить не получится.
Nikon 1 J1 с открытой задней панелью корпуса после отсоединения шлейфа

Отвинчиваем металлическую пластину, прикрывающую основную печатную плату.
Nikon 1 J1, видна главная печатная плата

Отключаем шлейфы монитора и окончательно отсоединяем заднюю панель корпуса.
Nikon 1 J1, задняя панель корпуса отсоединена

Отвинчиваем главную печатную плату. Верхние разъёмы оставляем подключёнными, отключаем только те, что внизу, и откидываем плату вверх.
Nikon 1 J1, главная печатная плата откинута вверх

Отвинчиваем несколько винтиков, крепящих модуль матрицы, и снимаем его.
Nikon 1 J1, снят модуль матрицы

Снимаем с защёлок металлическую пластину, крепящую тепловое зеркало (hot-mirror), а пластиковое основание, на котором она держалась, откручиваем.
Nikon 1 J1, снято тепловое зеркало

Плоской отвёрткой отковыриваем светофильтр, он же фильтр низких частот (там склейка нескольких фильтров). Он держится "на соплях", так что особой проблемы его отковырять нету.
Nikon 1 J1, снята склейка фильтров

Теперь мы можем крупным планом полюбоваться собственно на матрицу это фотоаппарата:
Матрица фотоаппарата Nikon 1 J1

Можно подумать, что основная работа уже сделана, и осталось только собрать всё (кроме фильтров) назад... Если вы собираетесь вставить вместо заводской склейки фильтров инфракрасный фильтр, получив тем самым чисто инфракрасную камеру, причём у вас уже есть фильтр нужного размера, то всё именно так. А вот если вы собираетесь использовать фильтры, вкручиваемые в объектив, оставив саму камеру чувствительной ко всему спектру, то есть проблема. Суммарно встроенные фильтры камеры имеют толщину около 2,1 мм:
Толщина встроенных фильтров Nikon 1 J1
Учитывая, что коэффициент преломления у них около 1,5, получаем, что эти фильтры виртуально приближали матрицу к байонету на 0,7 мм. И теперь нам нужно приблизить матрицу к нему уже реально, механически... Без этого объектив не получится сфокусировать на бесконечность.

Для этого нужно взять надфиль и аккуратно, постоянно контролируя процесс штангенциркулем с нониусом не хуже 0,05 мм, сточить три опоры, определяющие положение матрицы. Увы, снять электронику с крепёжной пластины не получится, крепления залиты клеем, так что аккуратность нужна двойная, чтобы не повредить электронику. Для безопасности временно вернём назад тепловое зеркало, оно будет защищать матрицу.
Обработка крепежа матрицы Nikon 1 J1

Ну вот крепёж и готов:
Доработанный крепеж матрицы Nikon 1 J1

Осталось только не забыть вновь убрать тепловое зеркало.
Готовый блок матрицы Nikon 1 J1
И собрать всё как было.

Переходим к испытаниям камеры... Для начала в ультрафиолете. Ну вот как-то так получилось...
Первый кадр я сделал до переделки, второй - после. Параметры съёмки в точности одинаковые. А вот результат заметно разный...
Готовый блок матрицы Nikon 1 J1
Готовый блок матрицы Nikon 1 J1

Ну а теперь выйдем на балкон и пофотографируем пейзаж.

В полном спектре с автоматическим балансом белого:
Снимок в полном спектре с автоматическим балансом белого

С ИК-фильтром Massa IR720 и автоматическим балансом белого:
Снимок с ИК-фильтром Massa IR720 и автоматическим балансом белого

С ИК-фильтром Massa IR720 и ручным балансом белого по листу бумаги:
Снимок с ИК-фильтром Massa IR720 и ручным балансом белого по листу бумаги

Можно констатировать, что работа, которая заняла одну ночь, прошла успешно.

Но добавим к ней ещё немного...
У меня есть доступ к спектрометру, так что мне удалось выяснить спектр пропускания фильтров этого фотоаппарата (по клику откроется картинка по-больше и чёткая).

Вот так пропускает свет тепловое зеркало:
Спектр пропускания теплового зеркала Nikon 1 J1
Обратите внимание, что оно отражает и около 95% ультрафиолетового излучения. Да и фиолетового - тоже. Что интересно, ещё до получения этого спектра такой же вывод я сделал "на глаз", направив на этот hot mirror 405 нм лазерную указку.

Вот так пропускает свет встроенный светофильтр:
Спектр пропускания встроенного светофильтра Nikon 1 J1
Обратите внимание, что он во всю работает уже в видимом красном диапазоне, но при этом пропускает довольно много ближнего ИК.

И только совместная работа сборки из теплового зеркала и светофильтра приводит практически полному отрезанию ИК:
Спектр пропускания сборки фильтров Nikon 1 J1

На закуску старый спектр пропускания светофильтра Massa IR720:
Спектр пропускания светофильтра Massa IR720

И новый спектр пропускания, на сей раз Massa IR760:
Спектр пропускания светофильтра Massa IR720
Пожалуй, честнее его было бы назвать "IR755", т.к. 50% пропускание получается примерно при 755 нм, но, думается, мы простим производителю эти 5 нм.
Оставить комментарий
[User Picture Icon]
From:toster666
Date:Ноябрь, 10, 2014 17:48 (UTC)
(Link)
Очень интересный результат!
А нет ли фото в ик ночью до и после?
(мне не хватает чувствительности фотика в ночных условиях)

Как вы думаете, сможет ли подобный фотик (или микро 4/3) со снятым ик фильтром. Превзойти чб видеокамеру высокой чувствительности?
У него же остаются еще цветные светофильтры на пикселах?


Edited at 2014-11-10 17:53 (UTC)
[User Picture Icon]
From:_s_o_n_y_
Date:Ноябрь, 10, 2014 17:59 (UTC)
(Link)
Принципиальной разницы между камерой до и после переделки нет, т.к. основная мощность излучения звёзд и Луны приходится на видимый диапазон.

В ночных условиях фотографии делают на минимальной чувствительности (ISO-100), т.к. только тогда получается хорошее качество.

Да, цветные фильтры остались.
[User Picture Icon]
From:toster666
Date:Ноябрь, 10, 2014 18:23 (UTC)
(Link)
Спасибо!
[User Picture Icon]
From:toster666
Date:Ноябрь, 10, 2014 18:37 (UTC)
(Link)
>>В ночных условиях фотографии делают на минимальной чувствительности (ISO-100), т.к. только тогда получается хорошее качество.

Если говорить о качестве, то да. Но меня больше интересует съемка на максимальных исо, с рук.
[User Picture Icon]
From:_s_o_n_y_
Date:Ноябрь, 10, 2014 18:54 (UTC)
(Link)
Тогда нужна зеркалка, желательно FullFrame, и не слишком длиннофокусный светосильный объектив со стабилизатором (или стабилизатор на сдвиге матрицы).
[User Picture Icon]
From:easyjohn
Date:Июнь, 25, 2016 20:43 (UTC)
(Link)
Извиняюсь за некропостинг, точнее комментинг.

Изучаю система ночного видения, которые ставят на современные авто. Стоят от 2.5-3 тыс.долл.
Например вот такой http://www.opticsplanet.com/flir-pathfindir-le-8-3-hertz-pal.html FLIR отдельным модулем - те же 3 тыс.

Вопрос - а можно что-то анналогичное получить кустарными средствами? Современные видео-регистраторы вроде как имеют довольно высокие iso, открутить штатную линзу, оторвать aa-фильтр (добавить ir?). Где подвох?
[User Picture Icon]
From:_s_o_n_y_
Date:Июнь, 26, 2016 10:02 (UTC)
(Link)
На современные автомобили ставят два принципиально различных вида систем ночного видения.

Активные, где в фары встроена очень мощная инфракрасная подсветка (будь свет такой силы видимым, он бы слепил встречных водителей), которая освещает дорогу для инфракрасной видеокамеры.
Это именно то, что вы хотите сделать (только не AA-фильтр нужно убрать, а отсекающий ИК, тепловое зеркало, hot-mirror). За исключением того, что вы забыли про инфракрасный прожектор, без которого это всё совершенно не работает.

Пассивные. Тепловизионные. Они фиксируют собственное тепловое излучение объектов. А потому для них особенно контрастно видны люди и другие машины, которые куда теплее ночной дороги. Благодаря этому такие системы обеспечивают повышенную безопасность. Ссылка у вас как раз на такую систему.
Хотя общая схема у них та же, что и у обычных видеокамер, в деталях они не имеют ничего общего. Там абсолютно другие объективы из других материалов, совершенно другие матрицы, работающие на других физических принципах (там терморезисторы вместо фотодиодов), другие алгоритмы работы электроники.
Единственный вариант сделать такую систему за недорого - это взять тепловизионный модуль FLIR Lepton третьего поколения ("FLIR Lepton v3", "FLIR Lepton 160x120") с объективом 25 градусов (ну или около того). У второго поколения такое маленькое разрешение, что оно не позволит увидеть опасность дальше, чем светят фары, аналогичная ситуация с третьим поколением при объективе с более широким углом. К нему нужно спаять плату микроконтроллера, которая превращала бы сигнал с модуля в формат, понятный для дисплеев.
Весь "прикол" в том, что пока эти модули как отдельные товары в розницу не продаются. Можно только купить за $250 тепловизионную приставку к смартфону FLIR One второго поколения и выдрать модуль Lepton v3 из неё. Однако он там с объективом 56 градусов... Т.е. нужно ещё где-то добыть объектив. За разумные деньги видится только один вариант: купить на e-bay германиевую линзу для CO2 лазера с фокусным расстоянием примерно 4 мм, и поставить её вместо штатного объектива. Но сможет ли она создать достаточно резкое изображение - это очень и очень большой вопрос. Так что, возможно, вариант вообще только ждать поступления Lepton v3 в розничную продажу. А этого уже полтора года ждут и, возможно, ещё с год ждать придётся.

Edited at 2016-06-26 10:04 (UTC)
[User Picture Icon]
From:easyjohn
Date:Июнь, 26, 2016 10:14 (UTC)
(Link)
> На современные автомобили ставят два принципиально различных вида систем ночного видения.
Да, я в курсе, хотя в нюансах запутался.
Хотелось, конечно, по принципу тепловизора.

> Это именно то, что вы хотите сделать
Не совсем так.
Мне непонятен следующий момент, если мы отсекаем все, кроме ик излучения, а ик в основном испускают горячие объекты, то почему при такой модификации камеры мы не получим фактически тепловизор?

> За исключением того, что вы забыли про инфракрасный прожектор, без которого это всё совершенно не работает.
О каком порядке мощьностей тут идет речь? Хватит обычной ксеновой фары с ик фильтром? Нам ведь нужен довольно узкий пучек, буквально 15-20 градусов.

> Так что, возможно, вариант вообще только ждать поступления Lepton v3 в розничную продажу.
Да, с этим вариантом понятно. Пока отложим.

Edited at 2016-06-26 10:15 (UTC)
[User Picture Icon]
From:_s_o_n_y_
Date:Июнь, 26, 2016 11:19 (UTC)
(Link)
> Мне непонятен следующий момент, если мы отсекаем все, кроме ик излучения, а ик в основном испускают горячие объекты, то почему при такой модификации камеры мы не получим фактически тепловизор?

Потому, что тот ИК, что видят обычные матрицы, испускают горячие объекты с температурой от 300 градусов и выше. Это чтобы коротковолновый край спектра излучения вошёл в диапазон чувствительности матрицы. А чтобы максимум пришёлся на ИК, который кремниевая матрица чувствует, нужна лампочка накаливания. В полный накал.

> О каком порядке мощьностей тут идет речь? Хватит обычной ксеновой фары с ик фильтром? Нам ведь нужен довольно узкий пучек, буквально 15-20 градусов.

Какое-то КРАЙНЕ странное решение... Ксенон даёт мало ИК:
Спектр ксеноновой лампы
Тут тогда уж прожектор на галогенке, там максимум спектра при 900 нм - как раз то, что нужно. И проще. И дешевле.
Но вообще-то обычно берут мощные ИК-светодиоды.

Edited at 2016-06-26 11:22 (UTC)
[User Picture Icon]
From:easyjohn
Date:Июнь, 26, 2016 17:27 (UTC)
(Link)
> Потому, что тот ИК, что видят обычные матрицы, испускают горячие объекты с температурой от 300 градусов и выше.

Существуют бытовые / cctv матрицы с более широким диапазоном или это все зря?
Я погуглил, что тепловизоры работают на длинах волн 3-7 и 7-14мкм.
Какой порядок чувствительности ir у матриц? 0.7-...мкм?

> Но вообще-то обычно берут мощные ИК-светодиоды.
Да, ок, не подумал про спекрт.

[User Picture Icon]
From:easyjohn
Date:Июнь, 26, 2016 18:19 (UTC)
(Link)
ЫЫх, я нагуглил, что если охладить обычную кремниевую матрицу до примерно -200 по цельсию, она сможет работать на нужных длинах волн. :-)
Дело за малым.. ;)
[User Picture Icon]
From:easyjohn
Date:Июнь, 26, 2016 10:22 (UTC)
(Link)
А вот про это есть какая-нить инфа/сравнение http://seek-thermal.com/ ?
[User Picture Icon]
From:_s_o_n_y_
Date:Июнь, 26, 2016 11:28 (UTC)
(Link)
Объектив уровня "купить на e-bay германиевую линзу", так что картинка размытая.
Матрица нуждается в калибровке каждые три секунды (Lepton калибруется раз в 15-150 секунд, сразу после включения ближе к первому числу, потом всё реже - ближе ко второму). Т.е. каждые три секунды изображение замирает, а где-то через полсекунды идёт дальше. Для поиска утечек тепла это не особо проблема, а вот если речь идёт о движении по шоссе на большой скорости...

Edited at 2016-06-26 11:29 (UTC)
[User Picture Icon]
From:easyjohn
Date:Июнь, 26, 2016 17:29 (UTC)
(Link)
Да, спасибо за ответы, в целом стало более понятно.
Попробую тогда пока поиграть с обычной матрицей+подсветкой и вяло ожидать недорогих тепловизоров.
(Оставить комментарий)
Top of Page Разработано LiveJournal.com