Nikon D5100 monochrome mod

[sidiouss]

Na wstępie zaznaczę, że nie jest to zabawa dla ludzi normalnych, a ja na szczęście do takich nie należę

 

Kwarantanna robi swoje

 

Przedstawiam Wam proces i rezultat modyfikacji mojego Nikona D5100 do wersji mono. Cały zabieg w skrócie polegał na usunięciu z chipu sensora mikrosoczewek wraz z maską Bayera, która odpowiadała za "widzenie" kolorów przez aparat.

 

Standardowo sensory kamery kolorowej pokryte są siatką filtrów zawierających 3 kolorowe filtry - czerwony, zielone i niebieski. Każdy z filtrów przepuszcza światło o adekwatnej dla swojego koloru długości fali, a resztę blokuje. Najpopularniejszy w fotografii cyfrowej wzór filtrów to tak zwana maska Bayera, gdzie na regularnej szachownicy kolorowych filtrów znajdziemy 25% barwy czerwonej, 25% barwy niebieskiej oraz 50% barwy zielonej. Filtrów jest tyle, ile pikseli na matrycy - nad każdym pikselem znajduje się filtr danego koloru. Taki układ sprawia, że na co drugi piksel pada światło zielone, a na co czwarty czerwone bądź niebieskie. Barwa pikseli obrazu określana jest metodą interpolacji barwnej na podstawie informacji o kolorze sąsiednich pikseli - to zadanie wykonuje procesor obrazowy w aparacie cyfrowym.

 

W codziennej fotografii, maska Bayera świetnie spełnia swoje zadanie dając nam kolorowe fotografie, które odzwierciedlają otaczającą nas rzeczywistość jaką widzimy własnymi oczyma.

 

Jednakże, jak to zwykle bywa, astrofotografia jest zgoła odmienną gałęzią fotografii, która wymaga innego podejścia do tematu  Wodorowe mgławice jawią nam się na zdjęciach w kolorach czerwieni, a to znaczy, że kolorowa kamera (tzw. OSC) rejestrując kolor takiej mgławicy, wykorzystuje tylko 25% swojej natywnej rozdzielczości i możliwości.

 

Wielu astrofotografów używa nie kamer kolorowych, a kamer mono - wykorzystują oni filtry kolorowe, które zmieniają w trakcie sesji, tak, aby naświetlić trzy składowe koloru całą powierzchnią matrycy, co pozwala uzyskać dużo lepsze wyniki niż zwykła kamera kolorowa.

 

Z tego właśnie powodu, postanowiłem zaryzykować i spróbować usunąć maskę Bayera z sensora jednego z moich Nikonów D5100, tak, aby wykorzystać cały potencjał sensora IMX071, który tam siedzi

 

Oczywiście pierwszym etapem była ekstrakcja sensora z puszki aparatu, którą to operację przeprowadzałem z powodzeniem już kilkukrotnie, usuwając oryginalny filtr IR/UV sprzed matrycy.

 

Tym razem poszedłem krok dalej i oprócz filtru usunąłem również szkło ochronne, które pokrywa hermetycznie zamknięty chip. Szkło jest wklejone klejem epoksydowym i dzięki stopniowemu ogrzewaniu lutownicą hot-air do temperatury około 280 stopni udało się podnieść i usunąć szkło. Oczywiście otoczenie chipu obkleiłem taśmą kaptonową, żeby chronić termicznie wrażliwe elementy:

 

 

 

Następnie, zważając jak tylko to możliwe na złote mikrodruciki łączące sensor z obudową rozpocząłem proces szlifowania matrycy pałeczką kosmetyczną, którą zanurzałem co jakiś czas w paście polerskiej Metal Polish firmy Autosol:

 

 

 

 

Po około godzinnej pracy i wyczyszczeniu całości izopropanolem maska Bayera zniknęła, ukazując lśniącą powierzchnię chipu:

 

 

Mając na względzie jedno nieudane podejście, postanowiłem nie zdrapywać maski w całości, zostawiając nienaruszone krawędzie - przy ditheringu i tak część kadru odpada, ale lepiej mieć działający sensor niż kolejny martwy

 

Póki co, przez ubiegłonocne chmury pozwoliły na tylko 12 klatek po 5min, ale ja już widzę, że wynik jest obiecujący - szum w obszarze mono jest duużo mniejszy 

 

Materiał zbierany przy użyciu filtra L-enhance (duo-band):

 

 

Komentarze i opinie na temat mojego szalonego pomysłu - mile widziane

 

Pozdrawiam!

Michał

Edytowane 13 Kwietnia 2020 przez sidiouss

[beny]

O kurde! Niezła robota jestem ciekaw kolejnych akwizycji z tego patentu

[MateuszW]

Brawo, jaja ze stali  !!!

Ciekawe jest to, że same piksele mają większą twardość niż maska i mikrosoczewki bo chyba dlatego te ostatnie schodzą, a piksele pozostają nienaruszone? Fajnie by było tak zeskrobać ASI071...

Jak zawsze pojawia się pytanie, ile % światła tracisz na braku mikrosoczewek i ile to zabiera zysku z braku maski. To niestety efekt uboczny tej zabawy.

Po uszkozeniu matrycy kupiłeś drugą czy poświęciłeś drugą puszkę?  Widzę na allegro za 266 zł matrycę, czy znalazłeś może tańsze?

[sidiouss]

2 minuty temu, MateuszW napisał:

Brawo, jaja ze stali  !!!

Ciekawe jest to, że same piksele mają większą twardość niż maska i mikrosoczewki bo chyba dlatego te ostatnie schodzą, a piksele pozostają nienaruszone? Fajnie by było tak zeskrobać ASI071...

Jak zawsze pojawia się pytanie, ile % światła tracisz na braku mikrosoczewek i ile to zabiera zysku z braku maski. To niestety efekt uboczny tej zabawy.

Po uszkozeniu matrycy kupiłeś drugą czy poświęciłeś drugą puszkę?  Widzę na allegro za 266 zł matrycę, czy znalazłeś może tańsze?

 

17 minut temu, beny napisał:

O kurde! Niezła robota jestem ciekaw kolejnych akwizycji z tego patentu

Dzięki Panowie

Czytałem parę opracowań i wygląda na to, że zysk w postaci użycia wszystkich pikseli celem akwizycji koloru niweluje brak mikrosoczewek  Zresztą "wyjdzie w praniu".

Jedną matrycę kupiłem na allegro za ok. 250zł, ale mam jeszcze jedną w zapasie ze znanego i lubianego Ali  a kosztowała? Phi - 80 zł z przesyłką!!!

[orlen]

Może tania alternatywa dla kamer?  

[sidiouss]

25 minut temu, orlen napisał:

Może tania alternatywa dla kamer?  

Taki był zamysł, choć chyba żyłka marsterkowicza przeważyła

[Szymoff]

Bardzo fajnie ci to wyszło. Widze, że nie masz za wiele artefaktów po tej procedurze. Jedynie prawy górny róg ma jakieś jasne pole. U mnie wygląda to dużo gorzej. 

 

PS. Kwarantanna dalej trwa więc teraz czas na chłodzenie.:-)

 

Moim zdaniem z modyfikacji typu: wymiana filtra przed matrycą, przeróbka na mono, chłodzenie - najlepsze rezultaty (w porównaniu do niemodyfikowanego aparatu) daje właśnie chłodzenie.  

 

 

[sidiouss]

Hehe, chłodzenie już praktycznie zrobione, mam przygotowany moduł Peltiera, elektronikę i miedzianą płytę na wymiar, trzeba teraz wszystko poskładać

[danon]

@sidiouss Nie będziesz próbował delikatnie jeszcze brzegów szlifować?  

[sidiouss]

Mógłbym, ale każda taka operacja blisko tych złotych połączeń może zakończyć się fiaskiem... Nie będę pazerny na piksele, zawsze można zrobić mozaikę, a ten sensor, to i tak duża powierzchnia (w końcu to APS-C!) 

[MateuszW]

2 godziny temu, sidiouss napisał:

ale każda taka operacja blisko tych złotych połączeń może zakończyć się fiaskiem

A co myślisz o zalewaniu tych drucików jakimś klejem / wypełniaczem, żeby je zabezpieczyć? Przewijały się takie pomysły i niektórzy to stosowali. Ja osobiście nie mam zdania i chętnie się dowiem jeśli o tym myślałeś

[sidiouss]

6 minut temu, MateuszW napisał:

A co myślisz o zalewaniu tych drucików jakimś klejem / wypełniaczem, żeby je zabezpieczyć? Przewijały się takie pomysły i niektórzy to stosowali. Ja osobiście nie mam zdania i chętnie się dowiem jeśli o tym myślałeś

Zrobiłem tak za pierwszym razem - druciki delikatnie zalałem klejem epoksydowym celem zabezpieczenia. Następnie zdarłem maskę Bayera tak jak opisałem powyżej i...sensor stał się martwy. Przyczyny mogły być dwie - zbyt mocno wdarłem się w strukturę chipu lub/i uszkodziłem druciki zalewając je klejem. Sprawdziłem pod mikroskopem i wyglądały na nieuszkodzone, ale nie znam parametrów przewodności takiego kleju i nie wiem czy nie był w stanie zrobić zwarcia. Dlatego w drugiej wersji porzuciłem ten pomysł i skupiłem się na samej masce Bayera

[marlborothc]

Tak sie zastanawiam ,skoro można na Ali... kupić taki sensor to może mają sensory mono...? takie pół produkty

[sidiouss]

48 minut temu, marlborothc napisał:

Tak sie zastanawiam ,skoro można na Ali... kupić taki sensor to może mają sensory mono...? takie pół produkty

Większość to sensory z demontażu, a takie były tylko w kolorze

[MateuszW]

Godzinę temu, marlborothc napisał:

Tak sie zastanawiam ,skoro można na Ali... kupić taki sensor to może mają sensory mono...? takie pół produkty

Chyba ten sensor nie istnieje w wersji mono, bo inaczej produkowaliby taką wersję kamer ASI.

[Iluvatar]

Ja na razie też zniszczyłem 1 matrycę próbując drapać wykałaczką i wyżarzonym kawałkiem dłutkiem miedzianym, przy czym to było raczej zniszczenie przez zbyt głębokie wejście w matrycę, a nie uszkodzenie bonding wire, które zalewałem klejem epoksydowym. Od jakiegoś czasu poluję na matrycę do 450D, ale ciężko dostać lub w zbyt wysokich cenach chodzą. I w sumie też chciałem spróbować polerowania, nawet jakiś czas temu kupiłem tlenek ceru (można znaleźć jako pasta do polerowania szkła).

[sidiouss]

45 minut temu, Iluvatar napisał:

Ja na razie też zniszczyłem 1 matrycę próbując drapać wykałaczką i wyżarzonym kawałkiem dłutkiem miedzianym, przy czym to było raczej zniszczenie przez zbyt głębokie wejście w matrycę, a nie uszkodzenie bonding wire, które zalewałem klejem epoksydowym. Od jakiegoś czasu poluję na matrycę do 450D, ale ciężko dostać lub w zbyt wysokich cenach chodzą. I w sumie też chciałem spróbować polerowania, nawet jakiś czas temu kupiłem tlenek ceru (można znaleźć jako pasta do polerowania szkła).

A co powiesz na 90zł?

#Aliexpress US $21.35  20%OFF | new 450D REBEL XSI K2 CCD CMOS Image Sensor With Perfectly Low Pass filter Glass For Canon for EOS 450D
https://a.aliexpress.com/_dUgAfHc

 

#Aliexpress US $20.55  23%OFF | Original 450D REBEL XSI K2 CCD CMOS Image Sensor With Perfectly Low Pass filter Glass For Canon FOR EOS 450D
https://a.aliexpress.com/_d6IZvru

 

 

Edytowane 14 Kwietnia 2020 przez sidiouss

[Iluvatar]

Cały czas przeszukuję Allegro/OLXa, na Chiny nawet nie patrzałem ze względu na czas dostawy. Ale chyba to będzie paradoksalnie najszybsza opcja w tym momencie.

[Szymoff]

Do Canona 450D są nawet mono dostępne. No ale cena już atrakcyjna nie jest:

https://www.ebay.com/itm/Monochrome-debayered-digital-sensor-Canon-EOS-450D/333572936270?hash=item4daa7f124e:g:IqgAAOSwbq5eksKZ

 

i na załączonych testowych zdjęciach widać, że matryca to odczuła.  

 

ale do Nikona nie spotkałem mono. 

Edytowane 15 Kwietnia 2020 przez Szymoff

[sidiouss]

21 minut temu, Iluvatar napisał:

Cały czas przeszukuję Allegro/OLXa, na Chiny nawet nie patrzałem ze względu na czas dostawy. Ale chyba to będzie paradoksalnie najszybsza opcja w tym momencie.

Do mnie przyszła w niecałe trzy tygodnie i to teraz 

[pablo12311]

Wczoraj sprawdzałem na Aliex. matrycę do Nikona D3s 400$ trochę drogo.

[MaciejW]

Jak zamierzasz radzić sobie z kondensacją wody jak już zamontujesz chłodzenie?

[sidiouss]

Godzinę temu, MaciejW napisał:

Jak zamierzasz radzić sobie z kondensacją wody jak już zamontujesz chłodzenie?

No i to jest w sumie największy problem, który na różnych forach jest opisywany dość szczegółowo. Najlepszym chłodzeniem cechuje się tzw. coldfinger, czyli bezpośrednie odbieranie ciepła z matrycy przez np. miedzianą blachę, do której jest przypięte ogniwo Peltiera. Teoretycznie można zaimplementować chłodzenie tylko powyżej punktu rosy, wtedy nie będzie się skraplać woda. Muszę pomyśleć - Wasze rady będą również bardzo cenne

[Iluvatar]

Jak kiedyś się przymierzałem do takiego chłodzenia, to miałem w planach dołożenie do ramki z filtrem przed matrycą lub przy samym szkiełku ochronnym drutu oporowego, który robiłby za grzałkę. Ale nigdy nie zrealizowałem tego pomysłu. Nie było sensu dla 450D, bo efekt i tak nie byłby imponujący w porównaniu do nowszych matryc.

[MateuszW]

4 godziny temu, Szymoff napisał:

Do Canona 450D są nawet mono dostępne. No ale cena już atrakcyjna nie jest:

Ciekawe, ktoś to skrobie hurtowo  Tylko nie rozumiem po co to ma ktoś kupować do fotografii dziennej, zamiast zrobić mono z kolorowego zdjęcia  Jedyne co przychodzi do głowy to poprawa szczegółu ale żeby to było widać?