雪の結晶撮影装置改良 視野面積拡大 11ｘ11 mm

　現状の雪の結晶撮影装置９号では縦方向の視野サイズを11　mmまで拡大した場合に、　全視野に渡っての明るさが均一にならない問題があり、　それに対処すべく実験と対策の検討を行いつつある。　まだ実験段階だが、　現状をまとめておく。

 

　自作した雪の結晶撮影装置、　従来は視野の縦方向サイズは７mm程度のものであった。　それは、草津スキー場あたりでの降雪の大半が直径が 1～３mmの結晶だと言う事に対応しての結果です。

　しかし世界を見渡せば自然の降雪の中で１０mmものサイズの結晶もあるとの事。　僕自身が出会った最大サイズは北海道旭川での直径７mmの結晶でした。

 

　とにかく現状の撮影装置で１０mmものサイズに出会ったら、　全体を１ショットで撮影するのは無理なのです。　その最大の要因は結晶の背後に置く「背景画像」なる画像全域の照らすLED光源の照射エリアが狭い事に起因します。　何故狭いかと言えば、　１個の小さなLEDが発する光の単純な拡散を利用するタイプの照明であるためです。

 

　現状で簡単に照射エリアを大きくする方法は光源のLEDと背景画像間の距離を長くする事です。　確かに距離を稼げばカメラの縦方向視野 １１mmでもほぼ全域を明るく照らすことは可能です。　しかし、　その距離を拡大する方法では撮影システムの高さが大きくなり、　ちゃちな作りではカメラ操作時に振動が生じ易く、画質に悪影響を生じてしまいます。

 

　そこで今回は装置の高さを変えないで、LEDの発する光をルーペで拡大照射する方法での撮影可能か？　ルーペを通過した後にどのような光のパターンとなるか実験で確認して見ました。

 

　実験に使ったルーペは２枚のレンズで構成されたｘ１０倍のルーペです。　このタイプのルーペを用いる場合、　LEDに対して通常の置き方にした場合とルーペの向きを上下逆さまにした場合とでは結像モードが異なる筈で、　ルーペを出る光のパターンも異なる筈です。　ここらへんに興味があったら、高校物理の勉強をYoutube「２枚の凸レンズ」でどうぞ　

https://youtu.be/xvnhys8_fnc?si=YHz6XAjKuXuobBqP

 

　とにかく、　現在使用中のLED素子は３個の素子を１チップにまとめた表面実装タイプ（発光エリアのサイズは概略３ｍｍΦ程度）の物をプリント基板に実装して使用しています。　そのLEDの真上に拡大率１０倍のルーペを置いたら、　装置の高さを大きく変更すること無く、　縦１１mm、横１５mmほどの視野領域を照明する光源として使える可能性があると考えての実験です。　

 

　照射光の強度パターンを確認する目的で、下記の用紙を使用しました。

　メーカー　３M

　インクジェットプリンタ専用　A-One 品番51181

 

　この用紙は僕がPCで作成した背景画像の印刷する用紙として使用している物です。

　なを拡大光パターンがザラっぽく見えるのはインク乗りを良くする目的での印刷用紙表面加工の影響と、　画像処理過程で「高コントラスト」表現にしたための２つの要因があります。　肉眼ではこの様な黒く大きな粒々は見えません

 

　この実験の結果、　ｘ１０倍ルーペで　縦１１mm のカメラ視野領域を照明する目的での使用は可能と判った。

　ルーペの設置はLED側にルーペの対物レンズ向ける通常の配置が良好な明るさ分布が得られると判った。

　接眼レンズの口径はカメラの視野サイズをカバー出来る大きさ、　ないしは少し大きい物が必要と判った。

　手持ちしていたルーペの接眼レンズサイズは口径２０mmだったので、　この条件はクリア出来た。

ルーフキャリアの取り付け姿勢ズレ修正

　今乗っているハスラーには中古で購入した最初からスキーやスノーボードを搭載するためのルーフキャリアが付いていた。　当然購入時点では正しい姿勢で取り付けられていたのだが・・・３年ほど前の事、西武線の所沢から飯能方向に向かうルートに在る高さが１.８ｍほどの小さなガード下の狭い道を抜けようとした時にスキーキャリアの先端が高さ制限として設置されていた鉄骨製の構造物に接触してスキーキャリアの先端部が車の後方に倒れ込む形にひしゃげてしまいました。

 

　制限高さがギリギリなのは判っていたのでゆっくりしたスピードで進行し、　線路手前の高さ制限構造物には触れる事無く車は線路の下に無事侵入。　しかし線路下を抜ける位置（線路の反対側）に設置された制限構造物に何故かスキーキャリアの先端がぶつかってしまい、大きな音が聞こえました。　車から降りて確認すると、　車の前部のキャリアの先端が後方に倒れ込む形でひしゃげています。　「バックしようか？　このまま目的地方向に進行しようか？」悩みましたが、　そのままガード下を抜ける行為を続行した結果。　後方のキャリアも制限構造物にぶつかり、　キャリアの前後共にひしゃげてしまったのです。

 

 

　その後何年も、　ひしゃげたスキーキャリアが載った無様な姿のまま車の運行は続けて居ました。　（スキー板を保持するユニット部分だけはみっともない姿が目立つので取り外しました）　そして今日、　暑いくらいの秋晴れの日差しの中で水平の出ない姿勢のままになっているキャリア基部の様子を確認し、　姿勢修正はDIYの一手間でなんとかなりそうだと確認し、　屋根から取り外す作業だけ実施しておきました。

 

８．４V 出力電圧をうたう大容量バッテリー

グラフは（株）小林通商　Webページ　より転載　*１

 

　大容量リチウムイオンバッテリーでは出力電圧を７.４Vと称する物もあれば、　８．４V 出力とする物もある。

 

　今日は防寒作業着が内蔵するヒーター加熱目的のリチウムイオンバッテリーについて調べた事柄を書いてみた。

 

 

 

　単体セルの定格出力電圧　　　　　　３．７V

　従って２個直列にした際の出力電圧　７．４V

 

　出力コネクタ　：

　　各社共　３.８mmΦ 丸型コネクタ

　　７.４V出力は電源スイッチのOn/Offに関わらず、

　　ダイレクトに出力されていると見受けられる。

 

　充電中の電圧変化：　充電継続すれば　３．７Vを超え

　更に　４．２V　も超えて上昇する。

 

　どこで充電完了とするか？　それはメーカー毎の安全設計の方針により決定されると推定する。

 

　過去に購入した物　７．４V　と称して、

　　　　　　　　　　充電完了電圧　≒　８.２V

 

　最近の購入品ー１　７．４V　と称して、

　　　　　　　　　　充電完了電圧　≒　７.８V

 

　最近の購入品ー２

 

　　　８．４V　と称して、

　　　　　　　　充電完了電圧　＝　８.３２V

 

　購入直後に確認

　　７５％充電レベルランプ点灯時　  ７.６６V

 

　いずれの購入品も４つの充電レベル表示（LED or 数値表示）が組み込まれ、　充電中は当該レベルの表示が点滅する事で充電継続を示し、　充電完了で明滅は止まり、　充電完了を知らせている。

 

*１　

グラフ及び解説記事のWebページへのリンクが僕の知っている従来の方法ではエラーが発生し、リンク出来無いで困っています。　あれこれ試行錯誤中

カメラユニットに組み込んだ 枕の材質や 固定方法

起こした枕（使用状態）

 

　９月３０日に投稿した記事のタイトルは　画像ボケの発生と対策　でした。　その記事をUpした時点ではシャッターを切る操作やフォーカス操作に際してカメラが振動してフォーカスボケが発生する事や、　その対策としてレンズ先端に枕をあてがう事でボケの少ない良好な画像が撮影出来る事を書いた。

 

　今日はその枕の素材やカメラユニットへの組み込む具体的な方法を紹介します。

 

１．枕の素材　：

　ダイソーの店頭に有った厚さ９mmの発泡ポリスチレン樹脂板。

　食品トレーでお馴染みの素材です。

 

２．　枕のカメラユニットへの組み込み　：

　樹脂板のサイズ；　カメラユニット背面板とカメラのレンズ鏡筒の先端間に

　　　　　　　　　少し押し込み気味の力で挿入出来るサイズに切断した。

 

　樹脂板の固定　；　樹脂板下部に丁番を取り付け、

　　　　　　　　　　丁番の一方をカメラユニットの背面板にネジ留めした。

 

畳んだ状態の枕

 

　枕を丁番でカメラユニットに取り付けた事で、　紛失の心配も無く、

挿入・固定作業も容易になったと自画自賛しています。

視野サイズ変更用スペーサの製作

　雪の結晶撮影システム９号機には旧・OLYMPUS社の９０mmマクロレンズを組み込んだ、　そのレンズでは最接近状態での垂直方向の視野サイズはおよそ７mm程度になるのだが、　それでは直径が１０mmにもなる巨大サイズの結晶に出会ったら全体を１ショットで撮影出来ない。　まあそんなサイズの結晶に出会えるかどうか？　可能性は無いかも知れないが・・・

 

　でも、もしも出会ったら確実に撮影出来る準備はして置きたい。　そのためには僕の撮影システムの場合、　ベースユニット上部に組み込まれているＬ型アングルと、　その上に載せるカメラユニットの間に適当なサイズのスペーサーを挿入すれば実現できる。　今日はその適当なサイズとは幾らになるのか具体的な数値を実験的に確認してみました。

 

　垂直方向　　　レンズ鏡筒　　　　Ｌ型アングル上に設置

　視野サイズ　　先端～被写体距離　したスペーサーサイズ　

　　７ mm　　　　７５mm　　　　　　ベニヤ板　３ｔ

　１１ mm　　　　８６mm　　　　　　合　板　　１５ｔ

 

 

　常用の視野サイズは　７ mm です。

　レンズ鏡筒先端 ～ 被写体間距離　の数値は概略値です。

試料ホルダー・ベース上の座標表示位置改善

 

　僕の使用する雪の結晶撮影装置に組み込まれている試料ステージ・ベースには９ｘ５個のマス目座標が描かれていて、　試料ホルダに付加したポインタをその座標に乗せるとカメラ直下に撮影目標の雪の結晶が位置する様に工夫してありました。

 

　しかし昨日にUpしたブログ記事の中で述べた如く、装置正面から全域の座標とポインタが直視出来ない不具合の有る事や、　それを改善する目的で「追加ポインタなる目印を付け加えた内容の記事をUpしたが、　それでも不満が残る事を書いた。

 

　一夜明けた今日の午前中、　就寝中に思いついた改善案を実行しました。　その方法は至って簡単。　プリンタで印刷した座標画像をステージ・ベース上に取り付ける位置をTop画像の位置に変更したのです。　その位置ならば装置正面から座標画像の全域が見渡せます。　この方法を用いれば、　試料ホルダに設けてあるポインタは「追加したポインター」の１箇だけの使用で事足ります。　

 

　これで昨日の記事でぼやいた悩みは全部解決する予定です。

 

追記　：

　この所書き綴ってきたステージ・ベース上に設けたマス目座標に絡んだ話題、　「最初の製作の時点から問題が有ると判って居ただろうに・・・」、「なんで後になってから、あれこれやって居るの？」「馬鹿なやつめ」と想われても仕方有りません。

 

　しかし、　製作当初は現在と異なり、　アルミアングル材の一辺の寸法が今の半分の１５mmであったため、　座標が隠されるエリアが少なかったのです。　そのため「座標が隠れて見えない！」ことに対する問題意識が少なくて済んでいたのです。

アルミアングル材のサイズ　現在 と 製作当初 の違い

 

試料ホルダー 座標ポインター追加

　雪の結晶撮影に使用する試料ホルダー、

　その左下隅に1～9 ｘ A～Gの２次元座標を指し示す目印（ポインター）を設けて居た。　しかしそのポインターが６～９の位置を示す位置に置かれた場合、　撮影装置の正面からはアルミ構造材のＬ型金具に隠れて目視しづらい問題点が有った。　そこで簡易な解決策として正規のポインター位置から右に４目盛り分ズレた位置に追加のポインターを設けてみた。

 

　追加ポインターで狙った雪の結晶をカメラの視野中心付近に設定する操作時には４目盛り分の加算をしないとならず、　寒い現場で急いで撮影する時に、「暗算を間違えないか？」気掛かりではありますが、　とりあえず、　この方法で試してみます。

クイックシュー 修理作業 補足説明

　昨日の記事では「この塩ビ板にはこれからカメラの位置決め部品を接着剤で貼り付けて完成となります。」　と締めくくった。

 

　「なんじゃ？　その位置決めって？」と変な所に拘っているらしい僕の偏執狂ぶりに若干でも興味を持った人向けて、　今日は補足説明をします。

 

　雪の結晶撮影は降雪中の寒冷な環境下で以下の如き一連の作業を繰り返します。

 

１．　降雪の中に試料ホルダーを置き、

　　　降雪を試料ホルダーで受け止めます。

　　　　（数秒間：降雪状況によって変化）

 

２．　試料ホルダに乗った雪の中から

　　　一片の結晶をルーペを用い、撮影対象に決めます。

　　　　およそ５～10 秒程度。

　　　（また撮影対象の結晶が試料ホルダー内の

　　　　どの座標位置に在るか？　記憶します）

 

３．　撮影対象の結晶をカメラの視野内にセット。

　　　（この作業カメラ（約５秒）を容易にする目的で

　　　　試料ホルダー・ベースに座標を描いてあります）

 

４．　照明ランプの明るさを適度にセットし、

　　　フォーカスをあわせます。

 

５．　最後にシャッターを切ります。

 

　僕の雪の撮影の際、多くの場合、出掛ける先は草津スキー場でした。　草津での外気温はー２℃程度のことも多く有りました。　しかし外気温がその程度の場合、　一枚目のシャッターを切る際、　既に結晶の縁はダレ始め、　みるみる内に溶解して結晶のサイズが縮んで行く姿を見る事が多くありました。

 

　ですから上記一連の作業はどんな場合も可及的速やかに進める必要があるのです。

 

 

　そんな訳で、　カメラをクイックシューにネジ止めすれば「クイックシューに固定したカメラの視野中心と試料ホルダー・ベース上に描いた座標の中心とが何の補正をしないでもほぼ一致している」　そんな事前準備が出来ている事。　それが撮影を手早く行うにはとても重要な事となるのです。

クイックシュー 一部破損 修理

　雪の結晶撮影装置にカメラを組み込む際に使用しているクイックシュー、　そのクイックシューに対してカメラを特定位置に組み込み固定出来る様にアルミ板とベニヤ板を組み合わせた部品を作って使用していた。　ところが、　ベニヤ板部分で断裂破壊が生じてしまったので、　塩ビ板を用いて同一機能の部品を製作した。

 

　Top写真はベニヤ板部品の断裂の様子、

 

　そしてこれはクイックシュー　及びその上に乗せる

塩ビ板（２t白色）で製作しなおした部品です。

 

　この塩ビ板にはこれからカメラの位置決め部品を接着剤で貼り付けて完成となります。

LEDランプ設置グッズ 「窓ロック」 を流用

　車室内部にカーテンを吊るすために設置した骨組みをLEDランプの取り付け用の足場としても利用しようと考えました。

 

　骨組みとして使用した木材の厚みは２５mm。　当初はその幅をモノレールの軌道と見立て、　軌道上に跨がる車両の構造をイメージしたコの字状の部品を木片で製作しようと考え、　建築用の端材を無料で提供している工務店の店先に立ち寄り、　使えそうな物を入手しました。

　その帰り道に何かもっと気のきいた物が有りはしないかと百均のダイソー店に立ち寄って店内を見回しました。

 

　そしたら・・・　なんと僕が必要としている機能にピッタリの商品が有りました。

名前は「窓ロック」なるサッシ窓の防犯用具です。

LEDランプを骨組みからぶら下げ、　適切な位置を決めた後にツマミをひねると、　その位置を固定する事が出来ます。

 

　LEDランプはTop写真に「取り付け金具」と記載した部材にネジ止で取り付けます。

 

運転席後部　骨組み　H1に取り付けたボールランプの様子