Apa masalah yang mungkin ada dengan menggunakan laser sebagai sumber flash untuk fotografi kecepatan tinggi?

9

Saya tertarik memotret serangkaian foto untuk acara kecepatan tinggi (tabrakan dua objek cyllindrical pada 300 m / s).

Karena saya tidak memiliki sumber daya untuk kamera kecepatan tinggi, kamera beruntun atau sejenisnya, saya ingin membuat empat kamera lubang jarum dan menggunakan flash cepat terarah (katakanlah, 100ns) untuk 'menangkap' acara tersebut. Salah satu persyaratan acara adalah bahwa seluruh peralatan berada di bawah vakum sehingga menggunakan teknik konvensional cukup berisiko. Di sisi lain, saya dapat (relatif murah) menggunakan laser hijau dalam pengaturan ini, dan semua optik yang diperlukan untuk memodifikasi geometri sinar laser. Adakah contoh penggunaan laser sebagai sumber flash yang tepat untuk fotografi? Apakah ada masalah intrinsik dengan pengaturan semacam ini?

lighting high-speed laser broken_goniometer
sumber
Partikel Image Velocimetry menggunakan laser untuk menerangi partikel dalam media untuk memvisualisasikan aliran.
Saaru Lindestøkke
Penasaran mengapa lubang jarum bukannya kamera dengan lensa? Saya telah menggunakan lubang jarum dan membutuhkan lubang yang sangat kecil dan sejumlah cahaya untuk ketajaman yang sama dengan lensa. Saya telah menggunakan flash studio berkecepatan tinggi tetapi hanya turun ke 1/5000 detik, dan bukan laser.
AK
Sebagian besar karena kendala spasial dan keuangan: kamera harus sesuai maksimal. Lubang 8 mm dan jaraknya tidak boleh lebih dari 1 mm. Juga, saya cukup takut untuk membeli lensa tambahan yang mungkin atau mungkin tidak berfungsi, di sisi lain lubang jarum yang buruk adalah selembar kertas lain dan beberapa menit pengeboran. Saya setuju pada input cahaya rendah untuk pengaturan lubang jarum, tapi itu sebabnya laser bisa menjadi sumber cahaya yang bagus untuk ini. Setidaknya saya harap begitu, karena saya belum menemukan referensi yang bagus untuk itu.
broken_goniometer
1
Anda harus berurusan dengan spekel untuk memulai. Dimungkinkan juga untuk menyalakan LED pada skala waktu ini - kita memiliki 10s ns di sini meskipun Anda tidak dapat menggunakan putih karena fosfor terlalu lambat (Anda bisa menggunakan RGB). [Saya dapat menulis jawaban lengkap ketika saya punya waktu; ini adalah petunjuk dari apa yang saya masukkan ke dalamnya, dan saya mungkin akan dikalahkan]
Chris H

Jawaban:

2

Adakah contoh penggunaan laser sebagai sumber flash yang tepat untuk fotografi?

Iya. Sumber cahaya laser digunakan sebagai "flash" dengan durasi hingga beberapa femtoseconds. Namun setup ini bukan yang saya sebut sebagai sumber flash untuk fotografi , juga tidak bisa dengan mudah, atau murah, dipasang di bangku hobi khas. Thorlabs misalnya menawarkan sumber laser femtosecond seperti itu .

Apakah ada masalah intrinsik dengan pengaturan semacam ini?

  • bintik yang dihasilkan oleh laser itu sendiri (juga ditunjukkan dalam komentar oleh Chris H), yang terlihat seperti ini dan akan menghasilkan penampilan kasar dari objek Anda:

laser speckle pada aluminium

Speckle dapat dikurangi dengan menggunakan "despeckler" (perangkat yang bergetar di depan sinar laser dan mengurangi spekel)

  • mengendalikan dan memicu laser untuk menghasilkan kilatan cahaya singkat yang Anda cari; dioda laser mirip dengan LED dalam beberapa hal, tetapi jauh lebih sensitif terhadap ESD, dan tidak dapat dilebih-lebihkan bahkan untuk waktu yang singkat (yang banyak LED dapat, meskipun itu akan mengurangi waktu hidup mereka). Objek Anda terbang pada 300m / s yang mendekati kecepatan suara, ini bisa sangat cepat tergantung pada rasio pembesaran sistem pencitraan Anda, maka, saya kira, durasi flash 100ns Anda. Pergi ke elektronik yang diperlukan untuk ini dapat melampaui ruang lingkup foto SE.
  • menghasilkan sinar cahaya yang diperluas, dengan ukuran setidaknya sama dengan objek Anda. Untuk ini, Anda akan memerlukan expander balok, dokumen ini dari Newport menunjukkan kepada Anda bagaimana membangunnya, Anda juga dapat membelinya dari edmund optics atau thorlab .
calocedrus
sumber
Anda bisa overdrive LD, Anda hanya tidak mendapatkan lebih banyak cahaya setelah saturasi tercapai. Seperti LED, ia hanya akan mati karena panas berlebih.
Brandon Dube
1
@BrandonDube: ya. Penggunaan saya "tidak bisa" (overdrive LD) bukan berarti itu "tidak mungkin" untuk melakukannya, tetapi tidak ada manfaatnya melakukannya.
calocedrus
0

Sayangnya pertanyaan Anda tidak terlalu tepat. Jadi katakanlah Anda memiliki acara dalam ruang dan waktu, yang ingin Anda ambil fotonya. Masalahnya adalah:

  1. berada di titik yang tepat tepat di ruang angkasa
  2. mengambil foto pada saat yang tepat

OK, mari kita lihat nomor satu. Katakan bahwa ini adalah suatu pemberian, karena kamera perlu diperbaiki. Ini adalah komplikasi parah yang harus di ruang hampa. Secara teknis, menempatkan kamera komersial dalam ruang hampa membutuhkan tangki volume besar. Bergantung pada kekuatan ruang hampa udara, Anda mungkin mengalami kesulitan dengan beberapa bagian kamera yang tertutup rapat yang mungkin akan dianggap merusak karena gagasan tekanan diferensial yang terlalu banyak. Ini termasuk lensa potensial, yang saya rekomendasikan untuk mengambil gambar yang tajam. Nomor dua kemudian menjadi pembunuh nyata. Posisi sudah diperbaiki, jadi semuanya harus terjadi dalam domain waktu. Katakanlah, sinkronisasi eksposur di ujung kamera terpecahkan (mis. Rana terbuka, ditutup setelah eksposur). Maka waktu flash menjadi segalanya. Membiarkan' s mengatakan Anda memiliki jendela 1cm di ruang di mana Anda dapat mengambil gambar yang dibingkai dengan cukup baik. Dengan objek yang bergerak pada 300 m / s ini menghasilkan kira-kira jendela pemicu 1 / 30000s, atau sekitar 30 mikrodetik. Dalam hal elektronik, ini tidak terlalu cepat. Tapi flash Anda hanya menyala selama 100 ns, yang sedikit lebih rumit. Laser normal tidak akan memungkinkan Anda melakukan itu, dalam hal menyalakan dan mematikan. Jadi Anda memerlukan semacam rana sinar untuk laser - tetapi 100 ns tampaknya masih cukup cepat, bahkan jika Anda hanya memiliki sinar laser yang sangat sempit pada posisi rana. Laser normal tidak akan memungkinkan Anda melakukan itu, dalam hal menyalakan dan mematikan. Jadi Anda memerlukan semacam rana sinar untuk laser - tetapi 100 ns tampaknya masih cukup cepat, bahkan jika Anda hanya memiliki sinar laser yang sangat sempit pada posisi rana. Laser normal tidak akan memungkinkan Anda melakukan itu, dalam hal menyalakan dan mematikan. Jadi Anda memerlukan semacam rana sinar untuk laser - tetapi 100 ns tampaknya masih cukup cepat, bahkan jika Anda hanya memiliki sinar laser yang sangat sempit pada posisi rana.

Pada prinsipnya ini harus dimungkinkan. Tapi tebakan saya ada dua kesulitan. Pertama, Anda harus menyelesaikan masalah mekanis yang terjadi dalam ruang hampa. Mungkin hanya membuat jendela untuk melihat dari luar? Masalah yang lebih sulit adalah sinkronisasi yang akurat, karena Anda harus menyinkronkan setidaknya tiga sistem: item yang Anda minati berada di tempat yang Anda inginkan, sistem flash laser dan semua yang ada di antaranya.

Tentu saja, Anda bisa melakukannya juga seperti ini: http://flash.desy.de/

kerub
sumber
0

Kamera lubang jarum akan memberi Anda banyak cincin interferensi terutama dengan laser. Cobalah menyinari Laserpointer.

Jadi, Anda mungkin harus "mendekoherensi" itu, atau mempertimbangkannya di pengaturan Anda.

Grimaldi
sumber