mNeji's experiments: 12月 2015

2015-12-30

iPhoneと顕微鏡レンズの組み合わせ評価

前々回の記事で、ディスプレイ上に表示した色文字を「正三角形のプリズム」で屈曲・分散させると「赤い色」が「青い色」よりも強く屈曲するような不思議なデータとなった；

三角柱プリズムの分散実験用データと測定画像

これの関連を追うために、昔から持っていた小型マイクロスコープ(National製, BF-959: x10..x30)で観察したが、視力の弱った私には明確な結果がでないし、画像データの記録がとれない。そこで、Amazonで調べると「USB 顕微鏡」と言うジャンルがあるが、Macで使えるものは少ないし、高い。そのうちに、iPhoneのレンズの前に装着して顕微鏡とか望遠鏡にするジャンルがあるので、一番安い顕微鏡を購入してみた；

COM-SHOT 【スマホのカメラが顕微鏡に】簡単取付けスマホ用マイクロスコープスマクロ LED搭載ブラックライトピント調節可倍率60倍夏休み自由研究 EK-SMACRO

この顕微鏡の性能がどれくらいかをテストしたので、以下に説明します。測定対象は；

アルミのスケール(新潟精機製、AS-45): 1目盛 = 1mm.
iMac (21.5", Late 2009)のモニタ表面: 100dpi = 4dot/mm.

「光沢液晶」のまま。

撮影に用いたのは；

カメラ: iPhone 6s plus, iOS9.1 + COM-SHOT装着
アプリケーション: SQUARE mode

スケール撮影: 組み込み "Camera"
iMac撮影: "Camera+" ：下記パラメータを独立して設定できるので購入

焦点設定場所
露出設定場所
電子ズーム設定

アルミのスケール

iPhoneの電子倍率＝最小。
大目盛間隔＝5mm ↔︎ 26mm@iPhone画面。

iPhoneの電子倍率＝最大。
小目盛間隔＝1mm ↔︎ 25mm@iPhone画面。

「測定倍率」の定義：「iPhone画面での長さ」／「実際の長さ」

図1: 26mm/5mm = x5.2 ~ x5.
図2: 25mm/1mm = x25.

iMacの液晶での「I」の字

iPhoneの電子倍率＝最小。
「I」の実の幅~1mm。

iPhoneの電子倍率＝最大。
Magenta = Blue + Red。

図3では、4本のマゼンタ色の縦線にしか見えないが、
図4では、4対の青色セルと赤色セルに分離して見えている、

光の加色の性質：「magenta = blue + red」に一致している。
右に行くにつれてフォーカスが低下している理由はまだ分からない。

検討

図1や図3の「iPhoneの電子倍率＝最小」をレンズだけの倍率と考えるのが自然だろう。とすると、図2や図4の「iPhoneの電子倍率＝最大」も含めて考えると、次のようになる；

レンズ倍率 = x5、電子倍率 = x1、合成倍率 = x5 * x1 = x5。
レンズ倍率 = x5、電子倍率 = x5、合成倍率 = x5 * x5 = x25。

合成倍率 = レンズ倍率 * 電子倍率

図4のフォーカス低下の理由は、幾つかの複合した結果かもしれない；

液晶面とレンズの垂直性
固定の剛性
Camera+のFocus•Stabilizerの処理能力

レンズの最終的な性能を見極めるには「iPhone 6s plus」の分解能(400dpi ~ 16dot/mm)がどれくらいに見えるかで判定できそうだ。

この記事の履歴

　開始 2015-12-30(水) 01:08

　追加 2015-12-30(水) 10:05 合成倍率 = レンズ倍率 * 電子倍率

2015-12-29

プリズムによる太陽光の分散

前回の記事で、ディスプレイ上に表示した色文字を「正三角形のプリズム」で屈曲・分散させると「赤い色」が「青い色」よりも強く屈曲するような不思議なデータとなった；

三角柱プリズムの分散実験用データと測定画像

念のために「太陽光」について、同様の実験をした。結論を先に言えば；

太陽光では、「青い色」が「赤い色」よりも強く屈曲する」という通常のデータとなった。

今後の説明のために、簡単に設定を図に纏めました。

図1 全体

図1 全体像:三脚の上部にプリズムを設置。
後方左側にパネル。

太陽光は、写真機(iPhone 6s plus)とプリズムの延長後方から入射している。
プリズムの一つの頂角が太陽に向かうようにした。
プリズムの右側面から太陽光は入射(30°)し、左後方のパネル方向に出射する。

図2 プリズムとパネル

図2 プリズムとパネルの延長線上からの写真。

図1より右側に移動して、プリズムとパネルの延長線上ちかくから撮影。
プリズムの入射面を「X」マークで表示。

図3 パネルの拡大

図3 パネル拡大。

図4 パネルにアルミ製スケール

図4 パネルにアルミのスケールを配置。

図4 アルミ製スケールに露光を合わせた

図5 : 図4と同じ撮影ですが、
スケール部分に、iPhoneの露出(Exposure)を合わせた。

写真では分かりにくいが、肉眼では；

「5cm」の数ミリ左から、
「40cm」の数ミリ右まで、
「全幅〜6cm」までの連続スペクトルと見える。

屈曲の度合い；

青い光ほど左側で、強く屈曲し、
赤い光ほど右側で、弱く屈曲している。

プリズムの幅は3cmで、そこからの屈曲光が208cmの距離で、6cm分散された訳だ。

この記事の履歴

開始 2015-12-29(火) 20:15

2015-12-16

　三角柱プリズムの分散実験用データと測定画像

測定用サンプル

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三角柱プリズムの分散画像

Figure 1. Photo of the sample whichi is bent and dispersed in the triangular prism(Fig.2)

図1 三角柱プリズム(Fig. 2)で屈曲・分散したサンプルのカメラ画像。

実験のレイアウト

Figure 2. Side view.

Figure 3. Top view.

図1の謎

図1の「黒地に白い文字」部分の拡大をを図4に示す；

Figure 4 Enlarged part of the "white text on a black background" in Fig. 1.

この記事の履歴

開始 2015-12-16(水) 00:19:05

修正 2015-12-16(水) 07:42:43 タイトル変更　「三角柱プリズムの分散実験用データ」→「三角柱プリズムの分散実験用データと測定画像」

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