DIY热成像增倍镜
smith 2020-4-26原创 极客DIY科创茶话
关键词
热成像镜头


前段时间收了一个手持的FLIR热成像仪,使用了一段时间各方面感觉效果还行,就是觉得倍率有点低,原生的镜头是1倍的,只有两倍的数字放大,可是数字放大几乎不够用,查了一下FLIR这个型号的热成像仪是有增倍镜的,是下图这种 2x.jpg

但是这个增倍镜在ebay上面只有一家在卖,价格高达2W人民币!!!我了个去,买不起,看看能不能自己做一个。


增倍镜是在不拆卸原来镜头的基础上安装上去的,有放大的功能,其实就可以理解成望远镜,通常的折射望远镜有两种,


一种是两块凸透镜构成的,一种是一片凸透镜和一片凹透镜构成的,前者叫开普勒式,后者叫伽利略式,如下图 scope.jpg


放大倍率 = 物镜的焦距 / 目镜的焦距


对于热成像来说,光学原理是一样的,只不过镜头特殊一些,热成像不能使用普通光学玻璃透镜,普通光学玻璃不能

透过8~14um的红外线,需要使用特殊的透镜,可以采用的材料有锗、ZnSe、ZnS等等,其中锗的窗口折射率都是最优的,但锗镜的价格比后面两个贵出很多。而ZnSe已经能够涵盖8 ~14um这个波段,而自身透过部分可见光的缺陷,热成像仪自己有锗镜过滤,所以可以胜任

7d762f4b-4746-4e81-b5c8-1d62a90a2949.jpg

由于是第一次做,能不能成功没有底,决定先做实验选用廉价的镜片,防止打水漂,我使用的是这种ZnSe激光透镜:

火狐截图_2020-04-26T14-43-46.891Z.png


逛遍了整个网络也没有找到ZnSe的凹透镜,所以只能做开普勒式的,这样成像是倒立的,不过没关系,热成像仪是可以手持的,可以倒过来手持就可以了。


选用镜片参数如下:

一片20mm F76.2 一片19mm F25.4

火狐截图_2020-04-26T14-55-06.376Z.png


到货了迫不及待地组装试一下,拆了一个玩具分光仪,将镜头装了上去,目镜的大小不匹配,只好用纸筒万能胶来临时代替,结构如下:

IMG_20200426_222835.jpg

和热成像仪放一起(完全是半个小时临时之作,只为验证是否可行,大小也不匹配,确实不太美观😂):

IMG_20200426_230016.jpg


然后就赶紧拿来测试了,果然不好用,要一只手拿着镜头放前面,一只手拿热成像仪,真的很麻烦,开始在热成像仪器里面看见一片黑的。急了,难道不行? 哦原来是镜头没对准


试了一下手动调整焦距,拍了一下远处,终于能看到物体了,激动! 没想到这么粗糙做的也可以,虽然不太清晰,


这个是没有接镜头的原图:

DSC000064.jpg


接了镜头后:

DSC000058.jpg


拍摄的是汽车的车标,虽然只有个模糊的影子,但是考虑到我现在没有合适的镜筒,光轴没对准,焦距也没有调对的情况下,能够看到模糊的影子,证明用这种激光镜片是可行的!


按照计算放大倍率是 76.2 / 25.4 = 3 , 但是感觉放大倍数似乎大了很多,主要是没有找到廉价焦距更短的镜片。如果有的话,可以做得更实用一点。


后面会用3D打印一个镜筒和镜头框,这样的话,可以继续调优,最后应该是能够做得实用化的

scope.png


来自:科创广场 / 极客DIY科创广场 / 科创茶话
6
iamapighhh
1年6个月前
1楼

极端厉害呀!我也打算自己做一做了那么。

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RodTech
1年6个月前
2楼

望远镜试制成功,发来贺电

对比度降低灰蒙蒙的应该是桶壁发射造成的,应该有办法压制一下。

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RodTech
1年6个月前
3楼

更正一下,这个setup灰蒙蒙应该是因为光圈太小了。。楼主要不要考虑把镜头拆掉,换一个反射式的。。。反正望远镜用的反射镀铝抛物面镜在LWIR性能依然很好。。。


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smith作者
1年5个月前 修改于 1年5个月前
4楼
引用RodTech发表于3楼的内容
更正一下,这个setup灰蒙蒙应该是因为光圈太小了。。楼主要不要考虑把镜头拆掉,换一个反射式的。。。...

这个FLIR HS-324的镜头是19mm的,望远镜的目镜也是19mm的,但是因为有镜头罩,镜头离目镜还有一段距离,再加上光轴没有对准,焦距也没有调对。查了以下国外有类似DIY的,调好了效果还是挺不错的 ,光圈小的问题,考虑有经验后换25mm的物镜


XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/id/Diy-Thermal-Camera-Telephoto-Converter/


XXXXXXXXXXXXXXXXXXRGE.jpg


后续看看精确调整一下,目前还没有摸透HS 324的镜头如何拆卸,应该是可以取下的,如果能取下的话,考虑买一个50mm的镜头来替换,我认识的卖家有一个50mm F/1.0的锗镜头,要2000元

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smith作者
1年5个月前
5楼

发现有个东西可能可以直接拿来就可以用,就是激光扩束镜,它的原理和望远镜一样的 Screenshot_2020-04-27 2 5倍二氧化碳扩束镜进口ZnSe材质CO2激光打标机切割机配件10 6um-淘宝网.png

不过缺点是目镜的大小只有10mm,和我的热成像仪大小不合


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smith作者
1年5个月前
6楼

今天重新调整了一下,把镜头固定了一下,拍出来的效果有改善,拍摄温度高的物体挺明显的,拍摄物体是桌面上的水壶,距离大概8米左右。


没有增倍前:

DSC000012.jpg

接上增倍镜后:

DSC000002.jpg

由于是倒像,把图片旋转了一下。

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smith作者
1年5个月前
7楼

找到两本红外技术的书,先上传这里保存以下,这几本书在外面收费下载要10元

attachment icon 红外光学系统设计.pdf 19.53MB PDF 222次下载 预览

attachment icon 红外与微光技术.pdf 11.59MB PDF 199次下载 预览

attachment icon 红外图像处理、分析与融合.pdf 22.34MB PDF 256次下载 预览


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zgchen
1年5个月前 修改于 1年5个月前
8楼

可以买手机用的长焦炮筒!体积也小!!

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zgchen
1年5个月前
9楼
引用smith发表于7楼的内容
找到两本红外技术的书,先上传这里保存以下,这几本书在外面收费下载要10元

谢谢!!不错的资料!!

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scmytxp
1年5个月前
10楼

资料下载收藏了。谢谢楼主

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scmytxp
1年5个月前
11楼

楼主怎么把图像做成正像?

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smith作者
1年3个月前
12楼

IMG_20200705_205744.jpg

悲报,镜片被我玩坏了

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df17c
1年0个月前
13楼

好巧啊,之前做的红外望远镜,

采用的是牛顿式反射望远镜,拆掉里面的玻璃透镜,

根据焦距3d打印不同目镜,

红色目镜是锗,橘黄色为硒化锌,

最后把热像仪怼上去,硒化锌好点,可以先肉眼瞄准对焦。

放大倍数很棒!

IMG_20200925_135636.jpg

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smith作者
1年0个月前
14楼
引用df17c发表于13楼的内容
好巧啊,之前做的红外望远镜,采用的是牛顿式反射望远镜,拆掉里面的玻璃透镜,根据焦距3d打印不同目镜,...

有效果图吗,正好有同款望远镜,也搞了几个新的锗镜头,不过还没试过牛反的效果

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qyjinqyjin
1年0个月前
15楼

谢谢分享

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df17c
1年0个月前
16楼
引用smith发表于14楼的内容
有效果图吗,正好有同款望远镜,也搞了几个新的锗镜头,不过还没试过牛反的效果


HwVideoEditor_2020_10_09_150544.mp4 1.45MB

这个放大倍数很大了,远处是树,墙,和一辆路过的车。


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钢镚
4天14时前
17楼
引用df17c发表于16楼的内容
‎这个放大倍数很大了,远处是树,墙,和一辆路过的车。

这个冷不丁一看还以为是心脏呢

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