Видеошлем, теория и практика.

Новости о камерах, Мониторах обсуждение камер, оптики и всего что касается съёмочного оборудования и мониторов.
автор
Аватара пользователя
Андрей Крюков
Администратор
Сообщения: 575
Зарегистрирован: 10 авг 2013, 10:02
Skype: AKlion
Откуда: Тольятти
Контактная информация:

Видеошлем, теория и практика.

Сообщение Андрей Крюков » 10 янв 2016, 00:33

Достаточно часто мне задают одни и те же вопросы. Чем ваш шлем лучше других? В чём его основное преимущество? Я отвечу ничем не лучше, он просто другой. А вот почему он другой я напишу ниже.

Для того чтобы шлем получился удобный и не напрягал глаза, мне пришлось перечитать большое количество форумов. Отпечатать не 1 десяток пробных деталей и в итоге всё-таки я получил то, что хотел. Достаточно лёгкий шлем, очень удобный для использования.

11.JPG
12.JPG


Итак по порядку. Когда я начал заниматься шлемом я искал какую-либо информацию опирающуюся не на русское "авось" и на "я попробовал и вот что получилось", а на науку. Но увы что-то по-настоящему серьёзное найти было очень сложно. Собирая по крохам я разобрался в этом простом с первого взгляда вопросе, но только с первого взгляда.

В основном все шлемы разделяются по размеру мониторов, он колеблется от 5 до 7 дюймов.

Какого же размера выбрать монитор? Давайте вспомним как мы покупаем билеты в кино, на какой ряд мы стараемся купить билеты. Если это небольшой зал, то мы выбираем последние ряды, если же это большой зал, то мы стараемся купить билеты в середину зала. Это означает что существует определённое расстояние максимально комфортное для просмотра фильма. И это расстояние изменяется с изменением размера экрана.

Для того чтобы понять от чего это зависит, обратимся к профессиональным средствам проектирования. Я использовал так называемого среднестатического человека и программу проектирования Solidworks.

Снимок экрана 2016-01-10 в 0.17.49.jpg


Два эллипсных конуса указывают на зоны восприятия глаз человека, в середине есть пересечение этих зон, в месте пересечения человек воспринимает предметы и изображения максимально точно и объёмно. В некоторых источниках эта зона отмечается как зона наиболее благоприятного восприятия. Отсюда напрашивается вывод, что размер монитора в идеале не должен быть больше этой зоны. И только тогда будет отсутствовать излишняя усталость и напряжение глаз во время работы с видеошлемом. До этой мысли я дошел сам, и её же мне подтвердил человек, который в течении 20 лет занимался средствами наблюдения для бронетехники.

Снимок экрана 2016-01-10 в 0.36.05.jpg
Снимок экрана 2016-01-10 в 0.36.43.jpg


Когда я проектировал свой первый шлем я точно понимал что важно не расстояние до шлема, а угол восприятия, и он должен быть примерно равен 40 градусам, от этого я и отталкивался.

Снимок экрана 2016-01-10 в 4.50.59.jpg


Значит получается что чем меньше монитор, тем меньше будут габариты шлема, но не всё так просто. Дело в том что с уменьшением размера матрицы уменьшается и её разрешение. Мне нужно было найти монитор минимального размера с разрешением таким же как обеспечивает широко распространённая система видеопередачи на 5,8 ггц то есть не ниже чем 600Х400. Этим требованиям отвечал только 5 дюймовый монитор для автомобилей. Конечно можно было применить и 4 дюймовые матрицы от смартфонов, но отсутствие доступных видеоплат отвечающих всем требованиям делают это невозможным. Есть ещё одно ограничение, которое осложняет применение мониторов размером меньше чем 5 дюймов, это размер доступных линз, но об этом немного позже.

Итак оптимальный монитор http://www.banggood.com/Blue-Sky-5-Inch ... 70382.html

HTB1vznmHFXXXXXSXVXXq6xXFXXXw.jpg


Вот теперь можно порассуждать о линзах.
Основная масса изготовителей шлемов использует линзы френеля.

0sEPBK2x6iQ.jpg


Ли́нза Френе́ля — сложная составная линза. Образована совокупностью отдельных концентрических колец относительно небольшой толщины, примыкающих друг к другу. Сечение каждого из колец имеет форму треугольника, одна из сторон которого криволинейна и это сечение представляет собой элемент сечения сплошной сферической линзы[1]. Предложена Огюстеном Френелем.
Снимок экрана 2016-01-10 в 4.30.24.jpg

Эта конструкция обеспечивает малую толщину (а следовательно, и вес) линзе Френеля даже при большой угловой апертуре. Сечения колец у линзы строятся таким образом, что сферическая аберрация линзы Френеля невелика, лучи от точечного источника, помещённого в фокусе линзы, после преломления в кольцах выходят практически параллельным пучком (в кольцевых линзах Френеля)[2].
Линзы Френеля бывают кольцевыми и поясными. Кольцевые направляют световой поток в каком-либо одном направлении. Поясные линзы посылают свет от источника по всем направлениям в определённой плоскости[1].
Диаметр линзы Френеля может составлять от единиц сантиметров до нескольких метров.
Основным недостатком линзы Френеля является то, что из-за наличия переходных краевых участков между зонами велик уровень паразитной засветки и разного рода «ложных изображений» (по сравнению с обычными линзами и традиционными объективами). Поэтому её использование для построения оптически точных изображений затруднено.

20151225_190531000_iOS.jpg


Только некоторые самодельщики применяют при изготовлении шлемов линзы, чаще всего это линзы от налобных луп.

Снимок экрана 2016-01-10 в 3.19.09.jpg
Снимок экрана 2016-01-10 в 3.18.09.jpg


И ещё реже линзы для очков. Я практически не видел чтобы применяли асферические или биасферические линзы тем более с компенсацией конвергенции. О конвергенции мы ещё поговорим.

e41424224fc271dd166fb056fd6203f3.jpg


Все эти варианты линз имеют как свои недостатки так и свои преимущества.

Линзы френеля, Из достоинств, очень низкая цена, не нужно компенсировать конвергенцию. Из недостатков, очень низкое качество изображения, подушкообразное искажение, Практически невозможно полное очищение линзы после запыления, так или иначе пыль скапливается в бороздках. Перебрав более десятка рекомендуемых линз френеля я понял, это не мой вариант.

Вариант с линзами от налобных луп мне тоже не понравился в связи с низким качеством линз и присутствие практически у всех линз подушкообразных искажений.

Снимок экрана 2016-01-10 в 8.03.37.jpg


Намного лучше выглядел вариант применения очковых линз, но недорогие сферические линзы хоть и в меньшей степени но всёже обладают подушкообразными искажениями.

Остаются только дорогие асферические линзы с просветлением, которые практически не имеют недостатков, кроме достаточно высокой цены.
1283623116_sphere-asphere.jpg


Но даже применяя достаточно дорогие асферические линзы я столкнулся с необходимостью корректировать конвергенцию.

Конвергенция глаз

Конвергенция глаз — сведение зрительных осей обоих глаз при фиксации взгляда на близко расположенных предметах. При этом происходит сужение зрачка. Конвергенция глаз осуществляется рефлекторно в процессе бинокулярного зрения (см.).
Недостаточность конвергенции глаз приводит к развитию расходящегося косоглазия
Unknown.jpeg


У меня стояла задача компенсировать конвергенцию одним из четрёх существующих способов.
1. Применить клиновидные призмы с углом около 10 градусов для компенсации конвергенции.
2. Применить смещение центров линз.
3. Применить угловую установку линз.
4. Применить специально спроектированные линзы которые компенсируют конвергенцию.
Самым лучшим и самым недоступным оказался 4 метод, изза того что очень сложно и дорого изготовить асферические линзы с компенсацией конвергенции. НО думаю что этот метод когда нибудь можно будет использовать, если найдётся специалист способный правильно ращитать такие линзы.
Можно применить смешение центровки линз, но для этого нужны линзы достаточно большого диаметра. В моём же распоряжении были только линзы диаметра 65 мм, это стандарт для линз с большим увеличением, а нам оно нужно от 8 до 9 диоптрий.
Применить угловую установку линз по той же самой причине оказалось невозможным.
Но если совместить второй и третий метод можно получить достаточную коррекцию конвергенции для нормально использования видеошлема. Вот как это выглядит.

Снимок экрана 2016-01-10 в 8.34.27.jpg
Снимок экрана 2016-01-10 в 8.35.01.jpg


Таким образом я получил оптическую схему удовлетворяющую всем моим требованиям. Осталось спроектировать корпус шлема и найти технологию печати при которой шлем окажется достаточно лёгким. Но это совсем другая история.

P/S Если будет много желающих узнать как шла разработка корпуса я напишу и о этом.
Жить будем!!!
Вернуться к началу

Аватара пользователя
Viktor
Сообщения: 2
Зарегистрирован: 16 дек 2015, 16:14

Re: Видеошлем, теория и практика.

Сообщение Viktor » 10 янв 2016, 13:40

Андрей жду продолжения статьи очень интересно и понятно расписано!!!

автор
Аватара пользователя
Андрей Крюков
Администратор
Сообщения: 575
Зарегистрирован: 10 авг 2013, 10:02
Skype: AKlion
Откуда: Тольятти
Контактная информация:

Re: Видеошлем, теория и практика.

Сообщение Андрей Крюков » 12 янв 2016, 21:07

Итак вернёмся к линзам, несколько раз спрашивали какие линзы я использовал и как их подобрал, я на своём шлеме использую асферисекие очковые линзы. Ещё раз напомню почем именно асферические. Чем больше у сферической линзы увеличение тем больше у неё подушкообразные искажения, у асферических линз подушкообразные искажения компенсированы.

1283623116_sphere-asphere.jpg


Но у этих линз есть и едостаток, незначительное уменьшение резкости на краю изображения. Тут уже вам выбирать что важнее. Только потому что на хороших линзах это уменьшение резкости очень мало я и выбрал асферические линзы, но они дороже. Лучше использовать линзы с защитным покрытием, они дольше прослужат.

Расчёты, и проверка в реальности показала что нужны линзы 8 диоптрий, мне же пришлось использовать линзы 9 диоптрий, чтобы пользоваться шлемом без очков. И всё-же хотелось бы иметь возможность подстройки шлема под реального человека, и поэтому при проектировании шлема я заложил возможность такой настройки в достаточно больших пределах. плюс минус 1.5 диоптрий. В первой конструкции шлема такой возможности к сожалению не было.

Как же проверить какие именно линзы лучше всего вам подойдут? Это очень просто, нужно сходить в оптику и попросить подобрать линзы но при этом расстояние от изображения до линз должно быть 130 мм. Я для этого изготовил простейший макет шлема с пластиной для контрольных линз и пошел с ней а ближайшую оптику. Мне с удовольствием помогли всё проверить и подобрать нужные именно мне линзы.

На этом можно было и остановится, но я понимал что есть люди с коррекцией зрения которые ходят в очках и очень хотят заглянуть в шлем, именно поэтому я заложил в конструкцию возможность одевания шлема поверх очков.

Далее был поход в магазин торгующий мотоочками, перемеряв с десяток очков я подобрал те которые достаточно легко одевались на очки и были очень удобны. Дома я срезал с них мягкую резинку и сделал фотографии этих очков с нужных для работы ракурсов ио точно отмасштабировал их.

P1000243.JPG
P1000248.JPG
P1000252.JPG


Перенёс эти модели в солидворкс и создал свою первую модель шлема.

Снимок экрана 2013-12-26 в 10.27.29.jpg


Далее путём проб и ошибок шлем приобрёл окончательную форму, весь процесс построения модели не буду. Вот так шлем выглядет в разрезе.

Снимок экрана 2016-01-13 в 1.25.29.jpg


Корпус состоит из нескольких частей, передняя часть, средняя, блок экрана, рамка прижимающая монитор и задняя крышка. Всё это собирается на мелких саморезах. В идеале шлем должен быть белый снаружи и матовочёрный внутри, проще всё окрасить его автомобильной краской из аэрозольного баллона, поэтому цвет пластика при печати не имеет никакого значения.

Снимок экрана 2016-01-13 в 1.40.18.jpg


и напоследок, вес пластиковых деталей около 230 грамм плюс минус немного, вес собранного шлема около 380 грамм.

Вот теперь вродебы и всё, если будут вопросы то задавайте, если будут желающие повторить такой же шлем то пишите в личку и договоримся о печати деталей на заказ.
Жить будем!!!
Вернуться к началу

автор
Аватара пользователя
Андрей Крюков
Администратор
Сообщения: 575
Зарегистрирован: 10 авг 2013, 10:02
Skype: AKlion
Откуда: Тольятти
Контактная информация:

Re: Видеошлем, теория и практика.

Сообщение Андрей Крюков » 16 янв 2016, 13:54

Много раз задавали вопрос по цене шлема.
Отпечатки 3500 на сегодня, там три с лишним дня печати.
Линзы зависит от того какие вы выберете, можно от 2000 в оптике найти, говно я в расчёт не беру, у меня чуток по дороже линзы.
Приёмник такой у меня http://www.banggood.com/FPV-5_8G-8CH-20 ... 73202.html
Монитор вот такой http://www.banggood.com/Blue-Sky-5-Inch ... 70382.html
Шлем устроен настолько просто что собрать сможет практически каждый, нужно будет только внутренности окрасить в чёрный цвет.
При необходимости могу заднюю крышку подогнать под другой приёник, нужен только приёмник для примерки и подгонки.
Жить будем!!!
Вернуться к началу

автор
Аватара пользователя
Андрей Крюков
Администратор
Сообщения: 575
Зарегистрирован: 10 авг 2013, 10:02
Skype: AKlion
Откуда: Тольятти
Контактная информация:

Re: Видеошлем, теория и практика.

Сообщение Андрей Крюков » 15 фев 2016, 19:40

Приехали линзы с алиекспресса, значительно дешевле чем в местной оптике и не хуже. полтора часа работы уникальным имструментом под хорошее кино и линзы встали в шаблоны, теперь немного работы шлифмашинкой и можно устанавливать на место.
Ссылка на продавца у которого я покупал линзы http://www.aliexpress.com/snapshot/7230008579.html я просто попросил у него с нужными мне диоптриями и оплатил указанную им сумму.
Снимок экрана 2016-02-15 в 23.38.27.jpg
Жить будем!!!
Вернуться к началу

автор
Аватара пользователя
Андрей Крюков
Администратор
Сообщения: 575
Зарегистрирован: 10 авг 2013, 10:02
Skype: AKlion
Откуда: Тольятти
Контактная информация:

Re: Видеошлем, теория и практика.

Сообщение Андрей Крюков » 17 фев 2016, 15:01

Первая деталь финальной версии покрашена.
P1030155.JPG
Жить будем!!!
Вернуться к началу

автор
Аватара пользователя
Андрей Крюков
Администратор
Сообщения: 575
Зарегистрирован: 10 авг 2013, 10:02
Skype: AKlion
Откуда: Тольятти
Контактная информация:

Re: Видеошлем, теория и практика.

Сообщение Андрей Крюков » 25 фев 2016, 10:04

Выдалось немного времени, собрал блок монитора.
P1030162.JPG
P1030160.JPG
P1030159.JPG
Жить будем!!!
Вернуться к началу

автор
Аватара пользователя
Андрей Крюков
Администратор
Сообщения: 575
Зарегистрирован: 10 авг 2013, 10:02
Skype: AKlion
Откуда: Тольятти
Контактная информация:

Re: Видеошлем, теория и практика.

Сообщение Андрей Крюков » 28 фев 2016, 13:53

Ещё немного времени нашел и часть ремня готова.
P1030216.jpg
Жить будем!!!
Вернуться к началу

автор
Аватара пользователя
Андрей Крюков
Администратор
Сообщения: 575
Зарегистрирован: 10 авг 2013, 10:02
Skype: AKlion
Откуда: Тольятти
Контактная информация:

Re: Видеошлем, теория и практика.

Сообщение Андрей Крюков » 29 фев 2016, 16:24

Ошкурил корпус и окрасил внутренности матовой чёрной краской. Осталось довести снаружи и окрасить.
Снимок экрана 2016-02-29 в 20.22.25.jpg
Жить будем!!!
Вернуться к началу

автор
Аватара пользователя
Андрей Крюков
Администратор
Сообщения: 575
Зарегистрирован: 10 авг 2013, 10:02
Skype: AKlion
Откуда: Тольятти
Контактная информация:

Re: Видеошлем, теория и практика.

Сообщение Андрей Крюков » 28 май 2016, 12:09

Приехал ко мне монитор Little Pilot

Снимок экрана 2016-05-28 в 16.05.41.jpg


Вот первые примерки этого монитора на моём шлеме, естественно под него будет сделан свой вариант шлема. но пока вот так вот временно.
P1030542.jpg
P1030541.jpg
P1030540.jpg
P1030539.jpg
P1030538.jpg
Жить будем!!!
Вернуться к началу


Вернуться в «Камеры, Мониторы и всё что их касается.»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 3 гостя