инфракрасная подсветка для телефона
Прибор ночного видения из мобильного телефона своими руками
Простая доработка любого мобильника с камерой позволит превратить его в прибор ночного видения (ПНВ), способный работать и записывать видео в полной темноте, без малейшего источника освещения.
Настоящие ПНВ используют для подсветки инфракрасные излучатели, их спектр не виден человеческому глазу. А для обнаружения этого свечения используются специальные видеокамеры, воспринимающие свет инфракрасного (ИК) диапазона (в старых ПНВ использовались электронно-лучевые трубки).
Наш агрегат будет работать по такому же принципу: мы доработает камеру, чтобы она воспринимала ИК лучи. И оборудуем телефон ИК подсветкой.
Понадобится
Вполне можно спаять самодельную линейку из ИК светодиодов.
Как сделать прибор ночного видения из смартфона
Разбираем мобильник. Наша цель видеокамера.
В данной модели камера съемная, это упростит задачу по ее доработке.
Аккуратно отключаем шлейф от общей платы.
Отклеиваем защитную сеточку.
Верхняя крышка камеры припаяна на четырех ножках, отпаиваем их поочередно.
И снимаем верхнюю крышку с линзой.
Перед нами предстает матрица, защищенная инфракрасным фильтром.
Аккуратно удаляем его с момощью острого предмета типа канцелярского ножа.
Инфракрасный фильтр на отблеск дает красное свечение, его не перепутать. Такие фильтры стоят во всех видеокамерах, исключая попадания на матрицу невидимого света в ИК диапазоне.
Собираем все в обратной последовательности. Припаиваем ножки.
Устанавливаем камеру обратно, соединяем шлейф.
Собираем телефон, устанавливаем не место батарею.
Далее берем переходник и откусываем от него ненужную розетку.
Припаиваем к кольцу ИК светодиодов провода от разъема USB. По ним, с телефона, будет идти питание 5 В, от которого будут питаться светодиоды.
Кольцо крепим на двухсторонний скотч к корпусу.
Прибор ночного видения готов.
Проверка работы
Проверка прибора в полной темноте.
Можно фотографировать, записывать видео и т.п.
Смотрите видео
OnePlus 8 Pro: Что видит ИК-Камера в смартфоне?
Мы привыкли ко всяким диким режимам в камерах смартфонов, особенно китайских, и обычно этим никто не пользуется.
Вот и тут в новом OnePlus 8 Pro вроде обычный комплект фильтров камера: матовый, яркий, Ч/Б. Так, а это что? И это не просто покрашенные фотошопные фотки, мы проверили. Новый OnePlus может снимать сквозь предметы, видеть их изнутри и может быть даже через одежду! Что это за магия такая и как работает? Давайте разбираться.
Начнем с того, что это не первая камера в устройстве, которая может видеть сквозь вещи и в том числе людей голышом. Была и другая, с которой связан огромный скандал!
Но нам интереснее понять, как это работает в OnePlus. Для этого нужно разобраться в том, как работают наши с вами глаза и чем они отличаются от объективов и матриц фотоаппаратов.
Как же это работает?
Как мы уже объясняли в одном из прошлых роликов, где мы рассказывали о ИК-камере в Pixel 4, человеческий глаз видит только привычные цвета радуги. При этом с разных сторон этого спектра расположены невидимые глазу инфракрасный и ультрафиолетовый спектры.
В переводе в нанометры мы видим длины волн примерно в этом диапазоне — от 380 до 740 нм.
В общем, вы поняли — видимый диапазон очень мал, и есть много того, чего мы не видим, но видят сенсоры камер.
И это проблема для привычных нам камер: они видят слишком много! Как следствие, появляются ненужные артефакты, а электроника путается в правильном выставлении фокуса.
Поэтому придумали специальные фильтры отсекающие инфракрасное излучение. И по сути производители фототехники соревнуются между собой — как правильнее отрезать побольше всего лишнего и добиться лучшей картинки. Есть хорошие и плохие примеры.
Но некоторые делают наоборот и специально фиксируют инфракрасное излучение, пропуская через уже другие фильтры, чтобы заснять невидимое — и есть такой вид искусства!
ИК-фотография
Сама по себе ИК фотография не является чем-то новым и революционным. Она основана на том, что съемка ведется в инфракрасном диапазоне, то есть в области примерно от 740 до 820 нм. И это меняет взгляд на мир. Художественная задача: посмотреть на действительность в невидимом простому глазу свете. Понять и увидеть самый близкий, соседний параллельный мир. Небо черное, деревья белые, люди полупрозрачные.
Что сделал OnePlus
В модели OnePlus 8 Pro стоят четыре сенсора — основной 48 МП, ширик на 48, зум и последний, четвертый сенсор — это пятимегапиксельный сенсор, про который почти что нет никакой информации. Он используется для портретов, для измерения глубины сцены. Но кроме этого он называется фотохромным и по задумке самих OnePlus должен позволять создавать очень необычные фотографии, как раз в стиле “Инфракрасной фотографии”.
По факту к названию “фотохромный” этот сенсор не имеет отношения, ведь фотохромным объективом называют оптику, которая меняет свой цвет под воздействием ультрафиолетового излучения. Например очки, которые сами темнеют на солнце.
Но есть и интересный факт. Название режима можно рассмотреть как ссылку на процесс создания цветных изображений на основе раскрашенных фотонегативов путём прямого переноса на литографические печатные формы, берущий свое начало еще в девятнадцатом веке.
И мы получили возможность делать на смартфон новый тип фотографий. Круто, хоть разрешение всего 5 мегапикселей, но все равно здорово — новый простор для творчества!
Например, можете заценить серию фотографий под названием GadgetPORN в моём Instagram.
Но кто-то найдет этому более прикладное применение.
Как работает камера в OnePlus
Прежде чем я расскажу о скандале с другой компанией, который также может ждать и OnePlus. Сама компания подробностями не делится, но мы все разобрали по полочкам и пришли к таким выводам.
В четвёртом сенсоре в OnePlus 8 Pro стоит фильтр, который частично отсекает “классический” для человеческого глаза спектр, но при этом позволяет проходить свету в ИК-диапазоне. То есть фактически делает ровно наоборот все то, что делает обычный Infrared Cut-Off Filter при этом оставляя что-то из видимого спектра.
Именно этот фильтр и позволяет камере телефона видеть сквозь объекты. Различные материалы поглощают свет в зависимости от длины волны. Точно также некоторые вещи, которые мы воспринимаем как непрозрачные вообще, например корпус Apple TV, черную краску или тонированное стекло электроплиты!
Точно также человеческое тело прозрачно для рентгеновских длин волн. Если у вас есть достаточное количество инфракрасного света (например, из солнечного света), вы можете видеть сквозь материалы, которые непрозрачны для невооруженного глаза — ведь для инфракрасного света они прозрачны. А внутренности мы видим потому что они сделаны из более плотных материалов — свет от них отражается и попадает в камеру смартфона.
Может быть и обратный эффект обратите внимание на стекла большинства автомобилей они выглядят черными, и не то чтобы тут все тонированные — это означает, что ИК-свет через них не проходит.
Теперь всё внимание на зеленые скамейки и синие бочки. Видимо что-то в зеленой и синей краске может отражать инфракрасный свет, именно поэтому они приобретают такой медный оттенок — скорее всего тут имеет место какая-то софтверная постобработка.
А вот что мы можем увидеть, если посмотрим на лампочку пульта от телевизора или FaceID на айфонах? Мы видим настоящее свечение.
Что же за фильтр стоит? Компания конкретно не указывает, но мы попробовали предположить, что это фильтр на 720 нм. Этому есть подтверждения в форумах и сами снимки похожи с примерами. Мало того — на самом деле и другие камеры смартфонов способны на такой эффект. Вот Apple TV, снятый на сенсор Face ID в iPhone, но за счёт низкого разрешения и отсутствия постобработки творчеством это не назовешь, да и iOS нам этого не позволяет.
Но что же с одеждой спросите вы? Я проверил лично! Работает!
При этом даже в пасмурную погоду мы можем примерно разглядеть то, что находится у людей под футболкой. Однако, судя по всему, это работает только когда одежда очень тонкая и из определенных материалов.
Скандал
И тут мы переходим к тому самому скандалу, о котором я упоминал раньше — он произошел с компанией Sony еще в 1998 году. Тогда японцы выпустили видеокамеру с революционной на тот момент функцией ночной съемки видео. И наштамповали аж 700 тысяч штук! Ожидали успеха!
Но кое-что они не учли. Ноу-хау было в том, что камера использовала чуть более широкий диапазон длин волн и могла снимать в инфракрасном спектре!
Инженеры думали об искусстве ночной съемки, а вот народу было интереснее снимать через одежду. Мечта любого школьника!
Умельцы нашли решение быстро — понадобился специальный фильтр! И синтетические купальники — просто исчезали как по волшебству особенно обильно политые лучами солнца.
В итоге Sony было неловко за такое изобретение, и пришлось извиняться. И OnePlus тоже пришлось комментировать фишки своей камеры — на Weibo. В скором времени они программно отключат этот режим, видимо обновлением, даже извинились. Но наши догадки были верны — они не предусмотрели опцию с одеждой. Также добавили, что фишку вернут после переработки. А умельцы Android уверен вернут и полную версию.
Единственно что ясно, они наступили на те же грабли — рассчитывали, что люди с помощью этого сенсора начнут глубже погружаться в искусство ИК-фотографии, но ожидания как обычно отличаются от реальности.
Спасибо за помощью в создании материала Глебу Янкевичу.
Излучающие диоды ИК диапазона 519
Излучающие диоды ИК диапазона — излучающие диоды инфракрасного диапазона, невидимого для человеческого глаза. Важный технический параметр ИК диода — мощность излучения в совокупности с единицей длины волны, зависящей от внутренней структуры и материала кристалла. Эта характеристика определяет его рабочие возможности в той или иной конструкции.
Один из вариантов применения инфракрасного светодиода — передача кодированного сигнала с пульта дистанционного управления, получателем которого является фотоприемник электронного аппарата. ИК диоды применяются в камерах ночного видеонаблюдения, приборах оптической связи, медицинском оборудовании.
Ассортимент излучающих диодов компаний Betlux и Kingbright представлен изделиями высокотехнологичных компонентов, выпускаемых в выводных и SMD корпусах. Вы сможете выбрать из нашего каталога и купить необходимый компонент по основным техническим параметрам: мощность (мВт), длина волны (нм), напряжение питания (В), максимальный рабочий ток прибора (мА), видимый телесный угол (град), а так же, тип корпуса и цвет линзы.
Посмотреть и купить товар вы можете в наших магазинах в городах: Москва, Санкт-Петербург, Алматы, Архангельск, Астрахань, Барнаул, Белгород, Владимир, Волгоград, Вологда, Воронеж, Гомель, Екатеринбург, Иваново, Ижевск, Казань, Калуга, Кемерово, Киров, Кострома, Краснодар, Красноярск, Курган, Курск, Липецк, Минск, Набережные Челны, Нижний Новгород, Новосибирск, Омск, Орёл, Пермь, Псков, Ростов-на-Дону, Рязань, Самара, Саранск, Саратов, Смоленск, Ставрополь, Тверь, Томск, Тула, Тюмень, Уфа, Чебоксары, Челябинск, Ярославль. Доставка заказа почтой, через систему доставки Pickpoint или через салоны «Связной» в следующие города: Тольятти, Барнаул, Ульяновск, Иркутск, Хабаровск, Владивосток, Махачкала, Томск, Оренбург, Новокузнецк, Астрахань, Пенза, Чебоксары, Калининград, Улан-Удэ, Сочи, Иваново, Брянск, Сургут, Нижний Тагил, Архангельск, Чита, Курган, Владикавказ, Грозный, Мурманск, Тамбов, Петрозаводск, Кострома, Нижневартовск, Новороссийск, Йошкар-Ола и еще в более чем 1000 городов и населенных пунктов по всей России.
Товары из группы «Излучающие диоды ИК диапазона» вы можете купить оптом и в розницу.
Как сделать инфракрасный фонарь своими руками? Обзор готовых моделей
Немного истории. Эволюция развития фонаря начинается ещё с Античных времён. Вначале для освещения в тёмном помещении использовали факелы. Через некоторое время стали использовать свечи, керосиновую лампу, стержневые лампы, лампы накаливания. С появлением сухих батарей стали разрабатывать ручные фонари разной конструкции. Все эти осветители излучали видимый свет.
Постоянное совершенствование технологий в электронной технике привело к возможности освещать предметы (объекты) инфракрасным светом, невидимым человеческим глазом, но видимый сенсором прибора ночного видения. Это позволяет скрывать от окружающих наблюдение за нужным объектом в темноте или при слабом естественном освещении. На рис. 1 показан диапазон спектра частот, излучаемых солнцем.
Для улучшения видимости этих объектов сенсором ПНВ применяется инфракрасный фонарь или прожектор. Внешний вид инфракрасного фонарика мало чем отличается от обычного. Разница будет в источнике света осветителя. Так, в обычном используются светодиоды, излучающие видимый свет, длина волны (λ) которого находится в диапазоне от 0,4 до 0,7 микрометра, а в ИК-осветителе λ = 0,7–1 мкм.
Использование ИК-фонарей в видеонаблюдении
Надо понимать, что электронно-оптический преобразователь (ЭОП) фотокамеры устроен куда проще нашего зрения. Он реагирует только на силу отражённого света от объекта. Если нет света, то нет и изображения. Для получения изображения необходим определённый уровень освещённости наблюдаемого объекта. Современные ЭОП начинают видеть при освещённости от 0,0005 люкса. На рис. 2 изображены снимки с инфракрасной подсветкой и без неё (для сравнения).
Рис. 2. Снимки без подсветки и с ИК-подсветкой
В дневное время источником света является солнце, свет которого содержит весь известный спектр частот. В тёмное время для видеонаблюдения требуется освещение видимым или невидимым светом. С видимой подсветкой всё понятно, для скрытной применяются инфракрасные фонари. ИК-подсветка используется в основном совместно с приборами ночного видения. К ним относятся:
На рис. 3 изображён монокуляр ночного видения в разрезе с указанием составляющих деталей.
Основные характеристики
Рассмотрим технические характеристики ИК-подсветки:
На рис. 4 показаны основные детали камеры видеонаблюдения с внутренней инфракрасной подсветкой.
Для надёжной работы задан начальный диапазон частоты инфракрасного спектра, то есть после частоты красного цвета. Чёткой границы нет. Выбрано 4 диапазона:
В качестве источника излучения применяются ИК-светодиоды и лазерные инфракрасные диоды. Светодиоды излучают спектр частот, то есть создают мягкое излучение, а лазерные дают более жёсткое излучение. Выпускаются лазерные излучатели с внутренней оптической системой. Такие излучатели формируют узкий луч.
Рефлектор предназначен для образования светового пучка. Геометрический размер его представляет собой равнобедренный треугольник с вершиной у источника света. Угол раскрыва определяется на уровне 0,5 по оси. Средний угол раскрыва составляет 40–80 градусов (угловых). Важно понимать, что с увеличением угла расхождения лучей расстояние подсветки уменьшается, а мощность прожектора в основном определяет не дальность, а площадь освещения. На рис. 5 показаны внешние подсветки разного вида.
В дорогих моделях есть подстройка светового пятна. Рефлектор может быть как металлическим, так и пластмассовым и соответствовать требуемой жаропрочности. Инфракрасные диоды при работе нагреваются. Чем больше их мощность, тем больше нагрев. Поверхность рефлектора бывает текстурированная или гладкая. Спереди от рефлектора находится линза, которая защищает рефлектор и инфракрасный диод от окружающей среды. Изготавливается из стекла или пластмассы.
Мощность излучателей используется от милливатт до десятков ватт.
В пункте «режим» указаны возможные варианты работы. Например, в подсветке типа «хамелеон» возможны варианты:
К корпусу предъявляются жёсткие требования. Он должен быть лёгким, ударопрочным, водонепроницаемым. Выдерживать отдачу ружья. В основном выполняется из анодированного высококачественного алюминиевого сплава, так как он работает в жёстких погодных условиях.
Преимущества и недостатки
К достоинствам можно отнести:
К недостаткам относится изображение, которое получается чёрно-белым на цветной камере. Гладкие объекты (поверхность озёр или рек, стеклянные окна, кафель или глянцевая краска, снег, яркость заднего плана) отражают ИК-лучи и создают засвеченные пятна на изображении. Затрудняют видеоизображение также пыль, дождь, туман, летающие насекомые.
Другие сферы применения
Кроме фонариков и прожекторов, инфракрасный свет используют для видеокамер при недостаточной освещённости помещений; кассы, офиса, банка, склада, кладовой. Как дежурное освещение при видеонаблюдении, где не нужно привлекать внимание к объекту. Когда свет не должен мешать людям в кинотеатрах, театрах, ночных клубах, на автостоянках и дорогах (не ослепляет водителей).
Инфракрасный свет широко применяется в таких областях:
Как сделать своими руками
При желании можно самостоятельно сделать ИК-подсветку своими руками, да и всю систему видеоконтроля. Для этого надо знать основы электротехники, принцип работы электронной аппаратуры и навыки в практической работе. Самый простой способ — переделать готовый светодиодный фонарик, излучающий видимый свет, и заменить излучатель инфракрасным светодиодом или лазерным диодом. При этом помнить, что лазерный диод лучше использовать для открытых мест (при необходимости осветить дальнее расстояние), а обычный светодиод — в замкнутых пространствах. На рис. 6 показан комплект видеонаблюдения для дачи или офиса.
Для построения системы видеоконтроля определите, какой участок нужно контролировать, где расположить видеокамеры и при необходимости внешнюю ИК-подсветку (составить примерный план). Например: видеокамеры — количество, тип. Видеорегистратор — 1 шт. Блок питания, подсветка — количество, модель. Нужный комплект подобрать в магазине. Затем смонтировать комплект на объекте.
Не рекомендуется направлять ИК-свет в глаза — может обжечь роговицу глаза. Если освещённости не хватает, можно добавить несколько инфракрасных диодов.
Для снижения нагрева излучателя и потребляемой мощности используется импульсное напряжение с регулируемой скважностью, то есть диоды моргают. Соотношение времени включенного и выключенного состояния светодиодов происходит на высокой частоте и незаметно для глаз. На рис. 7 показаны формы импульсного регулируемого напряжения для светодиодов.
В таком блоке питания применяется, как один из вариантов, схема на интегральном таймере ne555 с силовым транзистором.
На рис. 8 изображена принципиальная схема питания импульсным напряжением для подсветки.
Схему можно собрать на макетной плате. Её можно купить вместе с необходимыми радиодеталями в любом радиомагазине.
Интегральная микросхема NE555 — это управляемый генератор импульсов. Для её функционирования необходимо с помощью внешних деталей установить режим работы. Показанная схема рассчитана на работу от источника +12 вольт. Элементы С1, R1, R2 задают частотный режим подсветки. С выхода 3 напряжение подаётся через ограничительный R3 на силовой ключ T1 (полевой транзистор). Он снимает нагрузку с вывода 3. По мощности подсветки выбирают тип VT1. Мощность резисторов 0,125 ватта. Переменный R1 изменяет частоту выходного импульсного напряжения. При импульсном питании диоды отдают большую световую мощность, чем при питании постоянным напряжением. Свечение диодов можно проверить камерой сотового телефона или фотоаппарата. На экране будет светлое пятно.
Важно. При выборе надо учитывать, что ик-подсветка и ПНВ должны работать в одном частотном диапазоне.
Обзор популярных моделей
В выпуске фонарей и светильников инфракрасного спектра участвуют следующие торговые бренды:
Они выпускают разные подсветки, на любой цвет и вкус.
Модель AZISHN CCTV LEDS, перечислим его характеристики:
Прожектор KKMOON DC 12V, 12W, его характеристики:
BEWARD – LIR6 — компактный источник света, его характеристики приведены ниже:
Это устройство подойдёт для СКУД и домофонии. IP-вызывная панель Hikvision DS-KV8102-IM с инфракрасной подсветкой, камерой и микрофоном:
Мощный ИК-прожектор от известного бренда BOSCH EX26LED с 60 высокоэффективными светодиодами:
Тактический фонарь с 4Xик-светодиодами NItecore CI7, фонарь-хамелеон Nitecore CI6 с ИК-режимом:
Марка Pulsar — это бренд корпорации Yukon Advanced Optics, выпускает спектр оборудования: от ИК-фонарей и монокуляров до цифровых прицелов и тепловизоров для смартфона. На рис. 8 изображён внешний вид ИК-осветителя Pulsar.
Рис. 16. Внешний вид ИК-осветителя Pulsar
Например, осветитель pulsar al 915t. Излучение в невидимом диапазоне. По стандарту IEC 60825-2007 соответствует первому классу. Тип диода — Laser 915 нм. Работает с цифровыми ПНВ. Крепится на планке Weaver. Отсутствует эффект муара. Фокусировка — световое пятно от узконаправленного до рассеянного. Регулировка мощности и угла расхождения пучка. Пятно в форме вытянутого эллипса. Использование ИК-осветителя позволяет увидеть невидимое.