Выбор web камеры для самодельного спектрометра

Здравствуйте,
Пробовал собрать самодельный спектрометр на дифракционной решетке из DVD диска как тут .

Обе имеющиеся у меня web камеры 640х480 не подошли.
Первая сильно шумела.
Объектив второй не сумел настроить так, чтобы растянуть спектр и удачно откалибровать.

Теперь решил приобрести камеру посерьезнее, а именно
такую,но сомневаюсь в своей логике.

Во-первых, чтобы уменьшить шумы, решил взять камеру на сенсоре Sony IMX322, а не OV5640.
Во-вторых, чтобы избежать искажений, решил взять объектив, заявленный без искажений.
Широкоугольный ведь будет искажать картинку?
И еще не ясно, какое фокусное расстояние у выбранной камеры.
Т.е. смогу ли я поймать спектр с дифракционной решетки из DVD в такой объектив.

В чем я не прав, подскажите?
Благодарю.

0

У дифракционной решетки есть спектры разных порядков и они наверно будут накладываться.
У компакт диска решетка кривая ведь там дуга...
У видеокамеры низкое разрешение.
http://astroexperiment.ru/sam/spectroscop.shtml
http://www.ixbt.com/digimage/spectr3.shtml

Почему не повторить схему обычного спектроскопа?

Например щель можно сделать разрезав лезвие безопасной бритвы и регулируя винтами зазор например сделать 0.1 мм.
линзу A взять на барахолке от старого пленочного фотика и настроить ему фокус на щель руками.
Призму можно склеить из прозрачного пластика и заполнить водой или может глицерином. Или вообще сделать\ купить из пластика или стекла.

Линза B это линза фотика настроенного на бесконечность.
У фотика поставить длительную выдержку это:
-Усреднит шумы
-увеличит чувствительность к слабому свету
-большое разрешение фотика

А наверно еще лучше отказаться от камеры\фотика. Как датчик двигать фотодиод на стержне длинной порядка двух метров с узкой щелью и линзой через микроконтроллер и серво или поворачивать дисперсионный элемент. Откалибровать на лампе накаливания. Тогда вообще может быть добиться разрешения даже натриевого дуплета =).

0

Благодарю за идею. В версии N попробую.
У меня основная цель - сделать гроубокс - шкаф для зелени зимой и рассады весной.
Вот в этом году май совершенно потерян, а рассада весь месяц могла успешно расти дома.
А закупки светодиодов - головная боль, тк все сейчас обманывают и подделывают.
Тут спектрометр с погрешностью в несколько нм сойдет.
Как заработает - отпишусь.

Поскольку у нас воровство вечное, то одна из развитых отраслей - видеонаблюдение.
Потому, среди web камер и встроенных в ноут подходящую не нашел, а нашел только для видеонаблюдения.
Буду прикупать 12mm объективы для нее, чтобы добиться желаемой картинки.
Расчеты есть в интернете, но, без экспериментов, у меня несколько неизвестных.

0

Непонятно зачем брать вертикальную щель если все доступные линзы круглые. Точность фокуса линзы больше в центре и не равномерная. Может лучше взять малое отверстие а не щель? Например иголкой проколоть кусок жести\фольги вот и вся диафрагма.
Всеравно спектр это линия хоть толщиной из 1 пикселя на матрице.
Непонятно почему не фокусируют исследуемый свет на щели…
Перед отверстием мне кажется нужна большая линза например диаметром 10 см чтобы собрала как можно больше исследуемого света на отверстии. Если света будет много то фотик по идее загрубит чувствительность матрицы а это уберет шумы с фото. Вырастет качество фото.
После щели нужно получить узкий и постоянный по сечению параллельный пучок света. В фотках с книги по спектрометрам брали телескопы для этого или подзорные трубы =).
На практике может хватить просто длиннофокусной линзы (например из магазина оптика очки продают лнизы 6 см диаметром например взять 0.5 метра фокус).
По идее чем более параллельный луч света тем выше будет разрешение спектрометра.

Скорей всего на практике все будет намного проще+растения потребляют еще и УФ и ИК причем наверно нелинейно…
Гуглите ваше растение, смотрите его основной пигмент. Например хлорофилл.
Да и выбирать спектр ламп вы не сможете и не будете.
Например просто гуглить “спектр поглощения хлорофилла”
https://commons.wikimedia.org/... uselang=ru
или даже еще проще “ гроубокс освещение”
Повторяете и все =).

0

Про отверстие и длиннофокусную линзу перед ним - обязательно попробую!
Благодарю за идеи.
Из жизненного опыта - как раз разнообразие идей помогает выбрать что-то подходящее под себя и свои цели.

По длинам волн, используемым растениями все сложно.
Из книги по физиологии растений запомнил сноску о том, что, мы пока не можем точно определить, какие длины волн доходят до хлорофилла через ткани листа. Мы просто определяем длину волны на выделенном из листа хлорофиолле.
У меня уже не первый год работают успешно 3 гроубокса со светодиодами 450нм,660нм,730нм и белыми (дополнить спектр другими длинами волн), плюс отдельный драйвер на 395нм по одному светодиоду на гроубокс - включаю по нескольку минут в час.
Недавно прочитал в ledsmagazine , что и на западе такой же тренд.
Проблема в том, что в разных гроубоксах одни и те же растения растут по-разному.
Сделал вывод, что китайцы врут с длинами волн, тк в разных гроубоксах были светодиоды из разных партий.
Потому, без спектрометра не получу стабильных результатов на досветке одних и тех же растений.

А с повторением почему-то у меня никогда не получается. После обдумывания и анализа хочется всегда доработать и улучшить.
Буду вашу информацию пробовать, оптику осваивать.
Пока, самая актуальная проблема, получить четкое изображение с дифракционной решетки.
Причем, в интернете все пробуют на прозрачной части DVD.
А один англоязычный преподаватель пробовал светить лазером на непрозрачную часть и написал, что спектры второго и третьего порядка хорошо видны.
Бум пробовать.
Еще раз спасибо за идеи!

Добавлено через 8 минут
При размере сенсора камеры 12мм, объективом с каким фокусом можно уместить изображение всего диапазона спектра в 1920 пикселей?
Придется действовать методом "тыка", тк не знаю как посчитать, на какой угол будет отклонять свет разных длин волн дифракционная решетка из DVD.

Для начала, заказал объектив с фокусом 8мм.

0

Сообщение от osetroff разных гроубоксах были светодиоды из разных партий.

Так есть же “фитолампы”.
Есть ведь готовые “рекомендуют использовать для освещения цветов специально разработанные серии ламп с двойным, розово-синим спектром. Это Osram Fluora, Sylvania Grolux, Philips Aquarelle.”
http://flora32.ru/articles/agr... rs-88.html

Сообщение от osetroff отверстие и длиннофокусную линзу перед ним

Большая линза до отверстия, ее задача собрать побольше исследуемого света. Вторая линза после отверстия, ее задача получить близкий к параллельному луч.

Сообщение от osetroff в разных гроубоксах одни и те же растения растут по-разному.

Параметры грунта\удобрения\полив равны? Скорей всего это фундаментально влияет, а не разность в спектрах освещения.

Сообщение от osetroff все пробуют на прозрачной части DVD

По логике на отражение намного ярче.
Кстати в почти любом супермаркете есть игрушки\блестки на елочных игрушках с мелкими кусками почти халявных дифракционных решеток причем прямых и зеркальных. Есть еще магазины для вышивания там блестки на одежу можно поискать там…решетки то нужно мелкий кусочек.

Сообщение от osetroff получить четкое изображение с дифракционной решетки.

В заказанной камере ручной фокус есть? Как вы будете наводить фокус? Автофокусом нереально.

Сообщение от osetroff м, объективом с каким фокусом можно уместить изображение

Понятия не имею…
Скорей всего нужно малое поле зрения (длиннофокусная камера) т.к. луч после решетки желательно близкий к параллельному или слабо сходящиеся значит чтобы изображение занимало почти всю матрицу наверно нужно чтобы камера видела малый диапазон углов.

Я бы шаманил с теми камерами которые есть, еще вроде фильтр ИК выдирают это повышает чувствительность камеры.
Понятия не имею зачем аж 1900 пикселей. По сути хватит и черно\белой камеры. Ведь читать то нужно субпиксели.

Наверно есть большая нелинейность чувствительности камеры к свету разной интенсивности и длинны волны+портит фильтр ИК камеры.

“не столько в насыщении пиков уровня, основной вред заключается в нелинейности фильтров R-G-B матрицы фотоаппарата.
Подробнее: https://www.overclockers.ru/la... _lamp.html
”
Не знаю как там калибруют на сайтах … мне кажется тут нужна будет своя прога которая будет читать массив и вводить нелинейные поправочные коэффициенты как функции от длинны волны и яркости на текущей длине волны. Это наверно порядка 300 поправочных нелинейных функций.
Калибровать на лампе накаливания пропуская ее свет через разного диаметра отверстия( калибровка на яркость).

0

Фитолампы - не для меня.
Я делаю гроубоксы по своим размерам.

Весь сыр-бор из-за того, что целый гроу-шкаф буду делать - vertical farming
Четыре этажа, на каждом этаже по три Т-образных алюминиевых профиля со светодиодами.
Грубо говоря, центральный профиль можно ставить либо с красными светодиодами 660нм либо с синими 450нм.
Т.е. чтобы ускорять рост либо развивать корневую.

К тому же, ремонтопригодность сегодня - основное требование для любой покупки.
Иначе - деньги на ветер.
У меня (грешу на молнию) сгорела одна лампа.
Несколько светодиодов чудом выжили.
Перепаял остальные - только и делов.

Из ваших пояснений понял, что важна линза после отверстия, помогающая получить близкий к параллельному луч.
Думаю, до отверстия линза не так важна - светодиоды светят ярко прямо в щель/отверстие.

Параметры грунта\удобрения\полив примерно равны.
Я уверен, что не все заявленные как 660нм на самом деле 660нм, скорее 630нм.
И мощности у разных производителей красных и синих, наверняка разные.
Поэтому соотношение красных к синим по мощности разное и растения развиваются неодинаково.

Хотел купить светодиоды Cree XP-E Photo Red (660нм) и Royal Blue (450нм), т.к. они энергоэффективные и все параметры есть в datasheet ах.
Но это совершенно не реально.
С одной стороны, производитель Cree не публикует фото кристаллов и никак не обеспечивает аутентичность.
С другой стороны, все заполнено китайскими подделками, которые трудно отличить от оригинала (к тому же не зная, как должен выглядеть оригинал).
Грустно.

Да, если блестки, в отличие от DVD, с прямыми бороздками - это улучшит качество спектра. Пока не представляю себе таких блесток.
Буду жену подключать.

Конечно, в заказанной камере ручной фокус есть.
И, так как для видеонаблюдения ночью используют подсветку 730нм, думаю, там ИК фильтра нет.
Жаль, если есть какое напыление на объектив.
Узнаю, когда получу камеру.
А, может, там стеклышко-светофильтр приклеено, как в старых камерах, которое можно убрать.

Если, по вашей логике, «нужно чтобы камера видела малый диапазон углов», то, после объектива с фокусом 8мм буду заказывать объектив с фокусом 12мм.
Уже жду-не дождусь приезда камеры, хотя от китайцев ждать не менее двух недель.

Мне сенсор нужен был малошумящий и чтобы более чем 640 пикселей.
Растянуть спектр на всю ширину сенсора проблемно, а нужен диапазон 395нм-800нм (в 400 пикселей попасть спектром).
Поэтому, сенсор Sony IMX322 в 1920 пикселей по горизонтали, с запасом удовлетворяет нашим требованиям.
Да и скупой платит дважды.

Возможно, используют прозрачную часть DVD, т.к. все же опираются на данные RGB при расшифровке спектрограммы на spectralworkbench.org.
На этом сайте и калибровка есть.

0

Если много хаотично расположенных источников и вы хотите глянуть общий спектр. Тогда наверно нужен некий рассеивающий экран в трубке на котором смешивать свет. Большая линза собирает рассеянный свет с этого экрана в пятно на щели. Это все намного сложней будет.

Если замерять спектр одного светодиода из партии то почему не прижать его прям к щели? Без всяких линз все устройство.

Сообщение от osetroff не представляю себе таких блесток.

На новый год супермаркеты были завалены игрушками обсыпанными этими блестками диаметром где то 3 мм. В одежде могут применяться подобные элементы и наверно продаются поштучно или на вес. Прям возле отверстия закрепить под углом мелкий кусок и все.
Тут нужен эксперимент имеет ли это смысл вообще. Т.к. на сайте есть жуть типа такой:

Или вообще даже непонятно как это получили и зачем…

А есть и неплохо:

А решетка это наверно кусок диска у всех.

фотодиодная линейка
"специально разработанные в качестве детекторов для многоканальной спектрофотометрии"
S10226
длинна участка пикселей 7 мм состоит из 1024 пикселя без всяких фильтров.
Диапазон 400 нм 1000 нм
http://www.hamamatsu.su/solid-... eniya/cmos
Наверно так и делают спектроскопы. А из камеры это любительская поделка дома за 30 минут =).
И вообще не рационально целая камера...а читать хватит один ряд из 1000. И цена наверно камеры много выше.

0