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昨日今日

昨日の野良チューリップ
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一日たった今朝は見違えるよう。
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地面には桜の花びら
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水の中は、あと一歩
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by ZAM20F2 | 2018-03-29 07:26 | 植物系 | Comments(0)

カラーコンパスPCFの保存ファイルの内容

カラーコンパスの入射光部分には厚さ3mmのプラスチック板が取り付けてある。
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これを外すと分光ユニットが顔を出す。
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周囲の板より0.5mmほど奥まった位置に分光ユニットの前面がある。スリットの位置は分光ユニット前面から2.5mmほど内側らしいので、3mmのプラスチック板と合わせると、6mmほど内側にスリットがあることになる。
厚さ3mmのプラスチック板には半径1.5mmmの穴が開いている。入射スリットは幅があるけれども、とりあえず、穴の中心の一点からで考えると、入射角度は14度ほど、NAは0.24程度となる。ということは、プラスチック板の穴に適当な拡散板を取り付ければ、入射NAは大体確保出来る事になる。

測定データをCSV形式で保存した物の一部を示す。これは、「縦波長」にチェックをいれたもの。チェックを忘れると、横方向に波長が連なったデータファイルとなる。
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不思議なのは、波長が整数単位で1nm刻みになっていること。使っている分光ユニットは340~850nmで288ピクセルなので、おおよそ1.8nm刻み。整数になるわけもないし、整数値の間に測定データがない状況も出現するはず。カラーコンパスが出している測定値は、何らかの補間操作を行ったもので、本当の生データではない。

このデータは、ダークを測定していない状態で書き出したもの。この出力からすると、ダークの初期値は0、ホワイトの初期値は4095となっている。ホワイトの初期値はA/Dが12ビットだからだろうという印象だ。

ダークの測定を行った状態では、ダークに測定値が入る。生データはダークがのった測定値となっている。正規化の値は生データをホワイトで割ったものを2000倍したものだけれども、すごく小さな値となっている。ということは、生データ(とホワイトから)ダークを引いた状態のもので演算をしているようだ。
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ダークを引くにチェックを入れると、保存されるデータはダークを引いた物となる。
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少しばかり不思議なのは、どの段階で差をとっているか。A/Dは12ビットのはずなので、単純には0~4095の値になる。その値で生データやダークを拾ってきて差をとると、ダークが800程度はあるので、最大値でも3200程度にしかならない気がする。でも、差をとる画面では4095までの表示が行われる。ということは、A/Dの前のアナログ状態でオフセットを引いているのかしらとも思うけれども、そうなると、本体のA/Dの前に差分演算があることになるけれども、それは少しばかり考えにくい気がする。何をやっているのだろうか。

なお、ダークの原因としては、読み込み時のオフセットやノイズと、測定時間に比例する成分があるはずかえれども、比例成分は他に比べると影響は小さいようで、測定時間を大幅に変えてもダークレベルは実質的に変わらないようだ。


ダークの測定を行わずにホワイト登録をすると、ダークの値は0のままホワイトに値が入る。この場合、正規化は下駄を履いたデータ同士で行われることになるため、まっとうな比率にはならない。

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ダークとホワイトの両方を測定して、ダークを引く設定をすると、生データとホワイトともダークを引いた値となり、この状態での正規化は正しい透過率となる。
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ダークとホワイトが測定してあっても、ダークを引く設定になっていないと生データもホワイトもダークがのった状況となる。しかし正規化はダークを引いた後に計算しているようで、値としてh正しい物になるようだ。

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このあたり、きちんとした取説が欲しいところだ。

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by ZAM20F2 | 2018-03-28 07:02 | 科学系 | Comments(0)

爛漫

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気がつけば桜が満開。ふと見ると幹にも花。
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水の中では、ほぼ準備完了の様子
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水辺にはスミレが顔を出している。
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野良チューリップもあと一歩。
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by ZAM20F2 | 2018-03-26 07:25 | 街角系 | Comments(0)

ezSpectra 815Vのフィルター補整効果

ezSpectraのソフトバージョンが1.8台から1.9台になって、フィルター補整が付け加えられた。マニュアルもそれにあわせて改訂されているので使い方はマニュアルを見て頂くとして、ここでは、それ以外の使った印象を紹介する。
フィルターは初期設定で、幾つかのNDフィルターが用意されている。ezSpectraを使って透過測定した結果をフィルターとして保存もできる。保存したテキストファイルをマイドキュメントの下に作られたezSpectraフォルダーの下のFiltersの中に入れると次回以降は選択できるようになる。
マニュアルによると、ユーザー設定のフィルターファイルは、その個体のみで有効とのことだけれど、これは、ezSpectraで使っている分光ユニットは個体毎に波長が微妙に違うためだと思う。実際、テキストファイルを見ると、分光ユニットのシリアル番号らしいものがあり、そして、波長も半端な数値ですべて書き込まれている。
楢ノ木技研さんの用意したフィルターファイルは、ユーザー設定のフォルダーには見当たらない。どこにあるかというとezSpectraのプログラムがあるフォルダーの下に作られたFiltersフォルダーに入っている。こちらは、200nmか300nmから1nm毎のデータファイルになっている。これらを別のフォルダーに移すと、フィルターの選択肢には入らないようになる。選択肢が多くて面倒と感じる場合にはファイルを移動すると良いだろう。
これらのファイルはテキストファイルなので、その気になれば、他の分光器で測定したデータを使って、独自にフィルターファイルを作れると思う。ただ、やってみた限りで、何かが悪いとまともに動作しない。ユーザー設定の方は、一応は使える物が出来たけれど、共通の方はうまく作れていない。

さて、フィルターを使うと何が良いのかを眺めてみよう。
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これは、フィルターなしで豆電球を測定したもの。400nmより短波長の迷光の浮き上がりがある。これに、近赤外を低下させる熱線フィルターを組み合わせてみる。
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これは、フィルター設定をいれたけれども、実際にはフィルターを入れていない状態。スペクトルが大きく歪んでいる。これに、実際にフィルターを入れて測定するとまっとうなスペクトルとなる。
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スペクトルの形状は問題なく、そして、400nmより短波長の浮き上がりが大きく抑制されている。浜松ホトニクスのマイクロ分光ユニットは近赤外光に弱いようなので、より正確なスペクトルが欲しかったら、熱線吸収フィルターとの組み合わせがお勧めで、フィルター補整を使えば、それでスペクトルが見えるので悪くないと思う。
ただ、フィルターを欠けた状態だと、測定時は、見た目の信号強度が小さくなる
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信号強度を上げようと、露光時間を長くするとスペクトルが歪む。
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最初に見た時は何が起こったのか分からなかったけれど、冷静に考えると、補整前の生データがオーバーフローを起こしているという話だ。
自動露光調整にしておくとオーバーフローすることなく、生データのマックスをあわせる形になるので、フィルター補整を使う時は、露光調整は自動にするのがお勧めのようだ。



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by ZAM20F2 | 2018-03-24 18:40 | 科学系 | Comments(0)

カラーコンパスPCF

追記2:カラーコンパスMFのエントリーを作りました。


追記:カラーコンパスPCFは改良版のカラーコンパスMFとなって販売終了しています。PCFの2018年製のものは有料でMFへのバージョンアップ可能のようです。手持ちのPCFはバージョンアップをお願いする予定で、バージョンアップした後に、改めて、バージョンアップ内容や使い勝手の変化を紹介します。(2018/8/4)


楢ノ木技研さんのezSpectra 815Vを見せびらかして遊んでいたら、秋月で浜松ホトニクスのマイクロ分光器を使った分光ユニットを3万円台で売っていると教えてくれた人がいた。
驚いてWebを見ると、確かに浜松ホトニクスのC12880MAを使ったUSB分光器を32200円で売っている。ATシステムという会社のカラーコンパスPCFという商品だ。

ATシステムのWebを見ると分光ユニットのお膝元にある会社でC12880MAを使ったカラーコンパスPCFとC12666MAを使ったカラーコンパスPCNを作っている。両方とも、定価は43200円なのだけれど、秋月の価格はそれより1万も安く、大丈夫だろうかと心配になってしまう。


ソフトはWindows用と、アンドロイド用(試作中)が提供されている。

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本体は非常にコンパクト。ラベルが貼ってあるのが見えるが、これは、使っているユニットのシリアル番号のようだ。本体とともに、波長校正データの係数を記載したシートが添付されていた。

初期の製品ではケースには受光部の穴が開いているだけだったようだが、現在の製品では、四角のプラスチック板がつけられている。きちんと計測していないが、ファイバーコネクタを取り付けられるようになっている気がする。ただし、本体側に集光光学系などはないので、素通しのコネクタを使ってファイバーを取り付けると、かなり効率が悪くなるだろうと思う。

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ソフトは非常に単純な作り。起動後にまず左上の検出をクリックして本体を呼び出す(自動認識ではない)。続いて右上の開始をクリックすると、測定が始まる。得られたデータを見て露光時間を手動で調整する。ただし、露光時間の値を変えても、一旦測定を停止してから再開しないと反映しないので、数値を入れて様子を見ながら最適の時間にすることは出来ない。

生データはものすごく下駄を履いている。光を入れない状態でダーク登録をして、ダークを引くをチェックすると、下駄は大体落とせる。

ホワイト登録は、透過測定などのリファレンス光の登録になる。表示モードに正規化があり、このモードでは、測定データをホワイト登録で除算した値が0~2の範囲で表示される気がする。

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この分光器で豆電球のスペクトル計測を行った。生データ1から3は配置を換えずに行った測定で測定結果に揺らぎがあることが分かる。拡散板は本体の前に拡散板を貼り付けて測定したもので、600nm付近のピークや700nmを中心に見られる構造が消失している。ezSpectraと同様に、きちんとNA0.2程度の光束を入れないと、分光器由来の構造が出現することが確認される。
測定の光源は豆電球を使っており、強度のピークは近赤外にある。測定データが600nm台で最大になっていると言うことは、この製品は波長毎の強度に関しては校正が行われていないことを示している。一応、浜松ホトニクスのWebに掲載されている典型的な強度分布を表示する機能はあるのだけれども、強度分布は個体差があるので、それを使って補整しても、スペクトル強度分布の正しさは保証されないだろうと思う。

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黄色いプラスチック板の透過測定を行ってみた。ホワイトがフィルターを入れない状態で、フィルターを入れた物が生データ。正規化が割り算の結果。測定の短波長側は、黄色フィルターで光が遮断されているはずだが、透過率が増えている。これは、分光ユニットの迷光の為で、どうやら、浜松ホトニクスのマイクロ分光ユニットに共通の事のようだ。


カラーコンパスPCFとezSpectra 815Vとでは、現時点で対象とする用途が異なっている印象が強い。ezSpectraの方は、単体としての測定器であるのに対して、カラーコンパスの方は、組み込みパーツ色が強い。

この点は両者の取り扱い説明書に如実に表れていて、ezSpectraの方は、かなりきちんとした説明書があるのに対して、カラーコンパスはマニュアルがないに等しい。ソフトのヘルプをクリックしても、バージョン情報が出てくるだけだ。

また、ソフトにしてもezSpectraの方は、起動するだけでスペクトル表示が行え、露光時間の自動調整機能もある。手動で露光時間を変えても、リアルタイムで結果に反映する。さらに、色温度や演色性評価指数もリアルタイム表示が可能だ。

ezSpectraは楢ノ木技研が波長/強度の校正作業を一台ずつ行っているので、可視波長域の光強度の測定が可能であるのに対して、カラーコンパスの方は、校正データを自分で用意しない限りは光強度の波長分布は正しくは得られない。LEDの発光波長を求める用途や、発光波長分布の狭い光源のスペクトル形状を求めるのには十分な能力を持っているけれども、可視域全域にわたるスペクトル強度評価は避けた方がよい。

透過や反射測定に関しては参照光源を用いた相対測定となるため、カラーコンパスでも問題なく行える。ただし、積算しないと、それなりの揺らぎが生じてしまう印象を持っている。一方のezSpectraは参照光が弱い領域では透過スペクトル測定をしない設定になっており、妙な結果がでないような配慮がなされている。もっとも、この親切さは、分かって使っている人にとっては、余計なお世話という面もある。

感度はカラーコンパスの方がezSpectaraに比べてかなり高い(露光時間の値が正しいなら、3桁ぐらい高い気がする)。本体のコンパクトさやケースにねじ穴があることなどから、たとえば顕微鏡に取り付けて顕微分光をするといった用途には、カラーコンパスの方が使いやすい気はする。

というわけで、現時点での使い分けとして、可視領域の光の強度分布も含めた測定がしたい場合には、標準電球が手元にあって、校正作業等も出来る人を除いてはezSpectraをお勧めする。一方、やりたいことが、LEDの点灯波長を測定するとか、透過測定を行うだけならカラーコンパスPCFでも問題ない。そして、とにかく感度が高い方がよいというならカラーコンパスPCFが選択肢となるだろう。


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by ZAM20F2 | 2018-03-21 13:34 | 科学系 | Comments(0)

準備中

辛夷が咲いたかと思ったら、すでに散り始めている。
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水面に揺れる花。
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その向こう側では、先日の合戦の結果が準備中
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陸の上でも野良チューリップが着々と準備している。
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by ZAM20F2 | 2018-03-19 07:43 | Comments(0)

帰れたのかな

道端にタケコプターが落ちていた。
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ここまで、タケコプターを使って飛んできたとして、落としてしまったら、歩いて帰るしかない。
ちゃんと帰れたのか心配になってしまった。

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by ZAM20F2 | 2018-03-17 08:06 | 街角系 | Comments(0)

辛夷咲く

暖かさと寒さの繰り返しの中、辛夷が咲き始めた。
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地面に目をやると、ポヨポヨとしたものが生えている。
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石の脇ではなにげに花が咲き
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野良チューリップも育ってきている。
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by ZAM20F2 | 2018-03-15 06:28 | 植物系 | Comments(0)

楔型検板

だいぶ昔に物珍しさにつられて入手した楔型検板。使う当てもなく保存されていたのだけれど、少し前に、「こんなこともあろうかと、用意していたんだ」などという科白出てくる状況が訪れ、他の人に、やっている内容を説明するのに、楔型検板が知られていない存在だから、どういうものかを示す必要があり撮影することにした。
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これは、偏光板の上において、カメラに偏光フィルターをつけての撮影。
周囲が暗すぎるかなとおもって、MTの灰色のテープを貼ってみた物。
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このような経験を経て、不必要としか思えない部品が増殖していく……。
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by ZAM20F2 | 2018-03-13 07:28 | 顕微系 | Comments(0)

作業中

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事故から7年を前にして一冊の本が出版された(福島第一廃炉の記録)。淡々とした記録写真だ。
作業は、まだ本格的には始まっていない。それにも係わらず日常的に気にすることはなくなりつつある。そんな中で出たこの本、目に付くところに置いて現状を改めて認識するのにお勧めの気がする。
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by ZAM20F2 | 2018-03-11 09:39 | Comments(0)