長坂蛾庭

2016年10月13日

BHC無限遠補正化

カテゴリー: 2.道具, 顕微鏡 — Hepota2 @ 20:15

オリンパスの生物顕微鏡(BHC)に無限遠補正系の対物レンズを付けて撮影する方法についてまとめました。
撮影専用で、アイピースで覗くにはヘッドと対物レンズの交換作業が必要になります。
私の場合はBHCがもう一台あるので特に問題ないです(いつのまにか増殖してました)。
パソコンのモニター画面に表示できれば良さそうですが、それについてはまだ調べてません。

私が観察対象にしているコナジラミという昆虫は長辺が0.5~2mmと生物顕微鏡で観察するにはやや大きめです。それでいて細かい形質を見る必要があるので、できるだけ高解像度で一枚の写真にまとめたいというのが目的であります。ここでの方法が一番ワイドフィールドにできると思います。

別なメリットとして、プリズムのカビとかホコリの影響を減らすことができます。

またヘッドが不要なので鏡基はかなり安く入手できると思います。

対物レンズ
対物レンズ単独で収差が補正されている必要があります。今回入手したのはオリンパスUIS2システム用の UPlanSAPO 10x 0.40 ∞/0.17 と UPlanSAPO 20x 0.75 ∞/0.17です。ebayでそれぞれ6諭吉ほどでした。
取り付けネジはRMSでBHCと同じです。アダプタを必要とする場合は、大きさ的な問題と解像度低下の可能性があるので注意が必要です。
UIS2では同焦点距離が45mmと伸びていますがこれについては問題無さそうです。
オリンパスの生物顕微鏡用としては最高峰のレンズだと思うのですが像面湾曲がかなり酷い気がします。単独補正されていないのかなぁ。深度合成するのでそれほど大きな問題ではありませんが… またFN26.5というのはかなりイカサマくさいです。アイピースを通した目視を想定した数字かもしれません。

結像レンズ(Tube lens)
フォーサーズ機だと125~200mmぐらい、APSCサイズだと180~300mmぐらいが良いと思います。以下の3本をテストしてみましたがNikon135mmは色にじみが出たのでRaynoxのレンズを使おうと思ってます。
(1) Raynox DCR-250 (f=125mm)
(2) Raynox DCR-150 (f=200mm)
(3) Nikon 135mm F3.5

42Φアリガタ
正式な名称はよくわかりませんがここでは42Φアリガタとしておきます。鏡基とヘッドを取り付けるあの部品ですね。ebayから購入しました。「Olympus Dovetail t-mount」等で検索すると出てくると思います。反対側はT-マウントオスネジになってます。ピッチが1mmと0.75mmのものがあるので注意してください。今回購入したのは0.75mmの方です。ネジの仕上げ精度が良くありませんでしたが実用的には問題ないと思います。アルミ製なので少しずつ削れていく気がします。内側はギラギラだったので黒塗りしました。

Raynox用アダプタ
ボーグのM57部品には内側にM52のフィルターネジが切ってあるものがあるのでそれを使ってRaynoxのレンズを埋め込みます。Raynoxは逆向きにするのが正しいはずで比較テストは行ってませんが問題無さそうなのでそのまま使ってます。
42Φアリガタ/M42P0.75オス -> ボーグ7528 M42P0.75メス/M57P0.75メス -> ボーグ7457 M57P0.75オス/M57P0.75オス/M52P0.75メス ->(内側), (外側)
(内側) ステップダウンリングM52オス/M46メス -> ステップダウンリングM46オス/M43メス -> DCR-250
直接M52->M43に落とす中華製のリングがある。
(外側) M57リング -> カメラマウントアダプタ
外側は無限遠に焦点が合うようにボーグM57リングを挿入します。途中にドローチューブを挿入すると便利です。ディスカバーフォト等で扱われている中華製の激安マクロ接写リングのニコン用はM57P0.75なので互換性があります。ただしボーグのオスネジの方が長いので、途中までしかねじ込めません。

Nikon135mm用アダプタ
42Φアリガタ/M42P0.75オス -> ステップダウンリング M42P0.75メス/M52P0.75オス -> Nikon135mmF3.5 -> マウントアダプタ Fマウント/マイクロフォーサーズ
このステップダウンリングは日本のメーカーは作ってませんが中華製のものがAmazonから購入できます。ネジが通ってなくて途中までしか入りませんが…

サンプル
対物レンズ: UPlanSAPO 10x
結像レンズ: DCR-150
カメラ: Olympus OM-D E-M5 MarkII

コナジラミの大きさは縦1.2mmぐらい
ハイレゾショット使用して、最後に1/2に縮小
深度合成がうまくいかなかったので、ほとんど手作業で合成しました(Zereneのレタッチ機能を使いすべて自分で合成)。5時間ほどかかりました。
クリックすると拡大表示されますが、かなり大きな画像(3648×2736/1.1Mbyte)なのでご注意ください。

以下、参考までに。

光学倍率(撮影倍率)
光学倍率 = 結像レンズ焦点距離 / 対物レンズ焦点距離
対物レンズ焦点距離 = 標準結像レンズ焦点距離 / 対物レンズ表示倍率
標準結像レンズ焦点距離(*1):
 Nikon, Leica, Mitutoyo: 200mm
 Olympus: 180mm
 Zeiss: 165mm
対物レンズ表示倍率(*1): 対物レンズに記載されている倍率
*1:用語がよくわからんので作った


 対物UIS2/10x、結像レンズDCR-250(f=125mm)
 対物レンズ焦点距離 = 180 / 10 = 18
 光学倍率 = 125 / 18 = 6.944… 倍

実視野
撮像面の大きさ / 光学倍率


 マイクロフォーサーズ機、光学倍率7倍
 17.3×13 / 7 = 2.47×1.86 (mm)

視野数(フィールドナンバー)
対物レンズのフィールドナンバーは対応している最大の接眼レンズ・フィールドナンバー。
なので、ここから導いた実視野は実用になる範囲と言える。
 有効実視野(*1) = フィールドナンバー / 対物レンズ表示倍率
ただし、フィールドナンバーの定義がおそらく写真向けではなく、回折限界的フィールドナンバー(*1)はこれよりかなり小さそう。


 UPlanSAPO10xの場合、F.N. 26.5、表示倍率10倍なので
  26.5 / 10 = 2.65 (mm)

2016年10月7日

無限遠補正系の対物レンズとフォーカスブラケット機能による自動深度合成写真撮影システムの可能性

カテゴリー: 2.道具, 深度合成 — Hepota2 @ 20:23

2017年4月1日: 改変

実は今年の6月ごろにカメラを購入しました。Olympusの OM-D E-M5 Mark II です。このカメラはフォーカスブラケット機能が搭載されています。フォーカスブラケットとはピントを少しずつずらして撮影する機能です。このカメラに適当な望遠レンズと無限遠補正系の対物レンズを組み合わせると高倍率自動深度合成撮影システムができるはずなのですが、どこまで実用になるでしょうか? 少し調べたのですが、別のことを始めてしまい今日に至っております。

目的としては、屋外で使えるようなコンパクトな自動撮影システムで、解像度に関してはほどほどあればよく、手持ちで絞り込んで数枚で撮るといった使い方もしたいのですが…

1. 結論

結論から書きます。

(1) ローリングシャッターの問題
フォーカスブラケットモードではシャッター方式が電子シャッターに固定されます。このカメラの電子シャッターはローリングシャッター方式なんですね(C-MOSセンサはだいたいそうみたい)。ローリングシャッター方式ではシャッタースピードをかなり低速(1/20秒以下)にしないとストロボと同調しません。そのためストロボが必要な場合はかなり暗い状態にする必要があって昼間に動く被写体や手持ち撮影は難しくなると思われます。かなり致命的ですが、グローバルシャッターのカメラが出てくるのを待つしかなさそうです。
-2017年4月1日追記-
「フォーカスブラケット時にメカシャッターを使えるようにして欲しい」という要望を出してみようと思います。
フォーカスブラケット時に電子シャッターに固定されるのは、おそらくハード的な問題ではなくて品質的な問題だと思います。しかしストロボを使えばブレも少ないですしフレームごとのズレは深度合成ソフトで揃えてもらえるのでそれなりに使えると思います。
-追記終わり-

(2) 操作性の問題その1
撮影が終了してもフォーカスを戻してくれないので、毎回手動でピントリングを回してフォーカスを最短位置にする必要があります。猛烈にイライラして使う気がしませんが、ファームウェアのアップデートで対応できると思われるので、要望してみたいと思います。

(3) 操作性の問題その2
ステップ(一回ごとにどれだけピントを送るかという指定)の設定可能範囲が狭すぎて、絞り込んで数枚で撮るということができません。これもファームウェアのアップデートで対応できそうなので要望してみたいと思います。
-2017年4月1日追記-
ステップは絞りに関連して自動的に変わることに気づきました。おそらく通常の撮影方法では十分な仕様になっているのでしょう。なので今回の使い方はメーカーの想定外なので、要望を出してもダメかもしれません。
-追記終わり-

(4) z方向の範囲が狭い
結像レンズの焦点距離が150mmのとき、5xの対物レンズで2mm、10xの対物レンズで0.5mmでした。これは倍率を落として撮れば良いかなと思います。
なお実視野は4.6×3.5mmと2.3×1.7mmですが、外周部がどれくらい実用になるかわかりません。

(5) ケラレの問題
結像レンズが使えるかどうかは試してみないとわからないので購入時は注意した方が良いです。テレコンを入れると改善されるかもしれません。テレコンMC-14はクソでかい望遠系のレンズでしか使えないようです。
今回購入したのはPanasonicのLUMIX G VARIO 45-150mm F4.0-5.6です。こんな感じでケラレます。

2. サンプル

家の中にいたショウジョウバエの一種を撮影してみました。
画像をクリックすると拡大されます。

Nikon CF Plan 5x EPI

Mitutoyo MPlan APO 10x

撮影風景
BHCはXYZステージとして使ってます。ステージ上に白いプラスチックの板を置いてます。かなり振動の影響を受けるのでお勧めしませんが、カメラを鏡基に合体させれば使えるかもしれません。

3. 撮影方法

(1) MENU->撮影メニュー2->ブラケット撮影->Focus BKTで、

a. 撮影枚数 999
これは固定で良いかと

b. フォーカスステップ 5
1回の撮影毎のピント送り量を1から10の整数で指定します。単位はステッピングモータのステップ数だと思います。あらかじめz方向の範囲と撮影枚数を測定し、1ステップあたりのおおよその距離を調べ、NAから被写界深度を求めて大まかなステップ数を求めます。例えば今回使用したPanasonicのレンズは最短から無限遠まで420ステップほどです。5x対物の場合撮影範囲は2mmなので2mm/420で0.0047…、1ステップあたり約5μmです。線形ではないと思いますがここはテキトーです。NA1.3の対物レンズの場合被写界深度が30μmほどなので、30/5の6ステップで良いだろうと思います。たぶんな、たぶん。
1から10までしかないので、面倒な人はいくつか試してみると良いです。

c. 充電待ち時間 0秒
 ストロボの充電時間を設定できますが、0,1,2,4,8,15,30秒の中から選べます。1秒未満の場合は連写スピードで調整できるようです。ただし10,9,8,7,6,5fpsの中からしか選択できません。
-2017年4月1日追記-
フォーカスブラケット時にも連写スピードの設定が有効なのですが、どうもシャッタースピードが加算されるようです。
連写スピードを10fps、シャッタースピードを1/20とした場合、実際の連写スピードは6.7fpsぐらいになっている気がします。
1/(1/10 + 1/20) = 6.666…
-追記終わり-

(2) ズーム位置を適当に固定します。
(3) ストロボを使う場合はシャッタースピードを1/20以下にし、充電待ち時間等を設定します。
(4) 絞りを開放にします。絞りたい場合は、対物レンズの後ろに絞りユニットを挿入します。
(5) 結像レンズ側の焦点をピントリングをまわして最短にします。
(6) 物体かカメラを移動して、物体の少し手前にピントが来るようにします。
(7) シャッターボタンを押すと開始。
(8) 無限遠になるか、指定した撮影枚数撮られるか、途中でシャッターボタンを押すと停止します

4. 深度合成ソフト使用時の注意

この方法で撮影すると倍率が変動しています。

これは深度合成ソフトが自動的に倍率を補正してくれるのですが、オプションがオフになっていたり範囲が不適切だと動きません。Zereneの場合は、Options->Preferences->Alignment->scale。たぶん(未確認)

5. 要望
オリンパスに要望してみたい項目です。
(1) 撮影が終了したらフォーカスを元に戻してほしい。
(2) ステップの指定範囲を広げてほしい。原理的には2乗系列になってると良いのかもしれません。
(2) フォーカスブラケット時にメカシャッターを使えるようにして欲しい。
(3) 充電時間に1/2,1/4,1/8秒を加えてほしい。

2015年4月16日

コナジラミの標本作製用作業皿

カテゴリー: 2.道具, プレパラート作成 — Hepota2 @ 02:02

KOH処理容器は以前に紹介したものを使っていますが問題は無さそうです。
その後の処理で使う皿ですが、いくらかましなものができましたので報告します。

こんなの。

コナジラミの標本作製の作業皿は、以下のような条件を満たしているものが良いと思います。
・お皿の部分はガラス製(4/16追記
・大きさは直径20mmぐらいがよさそう
・あまり深くなくて、なだらかに窪んでいるのがよい
・透明
・フタ付き
・安価
透明な方が良いのは、黒いコナジラミの場合下に白い板を置き、白いコナジラミの場合に下に黒い板を置くことによってコントラストをあげて見やすくできるからです(4/16追記)
もしポリプロピレン製でかなり深いもので良ければ丸底ドラム 10mLというのもあります(4/16追記)

たぶん売ってないと思いますが、もし売っていたとしてもかなり高価なものになりそうです。

ということで、いつものように自作します。

用意するもの
(1) UG軟膏容器12ml 馬野化学容器株式会社
(2) 30mm時計皿
道具として、ホットナイフ、ホットボンド、フライパン。
この容器の内径が31mmほどあって30mmの時計皿がぴったり収まります。

作り方
(1) 容器の底をホットナイフで丸く切り取ります。
(2) 容器の内側上部にホットボンドを盛ります。
(3) 容器に時計皿を乗っけて、温めたフライパンの上に逆さまに置き、ホットボンドが溶けて時計皿が容器に沈むまで押し込みます。容器が溶けないように注意すること。

欠点としては、傾けるとフタに検体がくっついていらいらすることがあります。

ま、作業皿に関してはこれで十分かな。

2015年4月12日

試し撮り

カテゴリー: 2.道具, 深度合成 — Hepota2 @ 06:02

昨日組んだ深度合成撮影システムで、ウグイスカグラのAleurolobusを撮ってみました。
ワックスを除くのにキシレンとアルコールを使ったのですが、まだ乾いていなかったようで、溝のところに液体が残ってます。
アルコールに漬けてあったせいか虫体はかなり膨れていて、4μmステップで80枚ほど撮影しました。
CombineZPでAlign(quick) → Do Stackを行いました。
Photoshopで色の補正とレベル補正を行いました。
大きさは測ってませんが、1〜1.3mmぐらいです。
クリックするとオリジナル画像が見れますが、ファイルの大きさが1.3MBほどありますのでご注意ください。

2015年4月11日

生物顕微鏡を微動装置として利用した深度合成撮影システム

カテゴリー: 2.道具, 深度合成 — Hepota2 @ 00:24

コナジラミの生態写真をもう少し高解像度に撮影したくて、去年の秋にミツトヨの10x対物レンズを購入し冬の間に作り上げようと思っていたのですが、いつのまにか春になっていました…

今日ちょっと試してみましたので結果を報告します。

対物レンズはミツトヨの無限補正対物レンズ M-PLAN APO 10Xです。
結像レンズは OLYMPUS ZD ED 40-150mm F4.0-5.6 + 1.4xテレコン、カメラはオリンパスのE-410です。
微動ユニットは生物顕微鏡BHCがそのまま利用できないかと思っていたのですが、ミツトヨの対物レンズが大きすぎてターレットを外した穴には入りませんでした。どうしようか悩んだあげく、ステージとコンデンサレンズを外して、その穴に対物レンズをおさめることにしました。したがって試料と結像レンズが固定で、対物レンズが上下に動きます。無限遠補正系の対物レンズの場合、結像レンズとの間隔をある程度自由にできるため、そういうことができます。

対物レンズと結像レンズの間が開いているとかなり酷いフレアが発生したので、上の写真右のように黒い幕で覆いました。

対物レンズホルダーは、ミツトヨ対物レンズ → Cマウントという部品があったので、それとCマウント延長チューブ、ディスカバーフォトさんから購入した延長チューブ、ABS樹脂の板を使って作りました。

対物レンズホルダーは乗っけてあるだけ、結像レンズはビニールテープで止めてあるだけ、なのでかなり不安定で、電子レリーズも以前壊しちゃったのでありません。悩んだあげく、部屋を暗くし、シャッタースピートを2秒にし、1秒経過したあたりで手動でフラッシュを焚くという方法で対処しました。モニターで見てもフレーム間でずれが出ていたので、CombineZPのAlign…(quick)を行いました。

ディフューザは対物レンズの周りを紙でくるっと巻きストロボ1灯で撮影したところ陰が出過ぎたので、紙を2重にして2灯にしてみたところ陰が無くなって立体感がまるでないという状態になってしまったので、片方を弱めにするなどした方が良いかもしれません。

とりあえず、十円玉の鳳凰さんを撮影してみました。1枚目がストロボ1灯でテレコン無し、2枚目が2灯でテレコン有りです。クリックするとオリジナル画像が見れますが、ファイルサイズが1.2MBと2MBありますので注意してください。

現状のシステムよりはかなり解像度が高くなったので、なんとか仕上げて使いやすくしたいと思います。

2014年2月25日

双眼鏡 兼 拡大鏡

カテゴリー: 2.道具, 道具 その他 — Hepota2 @ 21:20

会社の方はまだ雪かきが続いてます。そろそろ終わるかな。

少し前に、単眼鏡に凸レンズをつけて高倍率ルーペを作る方法を書きましたが、今回はその双眼鏡バージョンです。

自然観察会用に双眼鏡が欲しかったのですが、KENKOのオンラインショップで、ジャンク品が安く売っていたので購入してみました。通常5,000円ぐらいしているものが800円です。そのかわり無保証で壊れていても交換してもらえません。
http://ec1.kenko-web.jp/item/9595.html
※このモデルは白しか残ってなかったのでこの色にしましたが、対物レンズ前の白い部分からけっこう酷いフレアが発生します。黒く塗った方が良いです。

同じくKENKOのオンラインショップで、凸レンズを700円で購入しました。直径22mm、焦点距離80mmの接合レンズです。色消しレンズとかアクロマートという呼び方が普通だと思うのですが、あるいは性能が悪いのでしょうか。
http://ec1.kenko-web.jp/item/1268.html

これを工作して双眼鏡の前に取り付けられるようにします。双眼鏡としても使用できるように凸レンズは簡単に取り外せるようにしておきます。注意すべき点として、アクロマートレンズは設計上方向があって、今回使用したレンズでは平らな方を前にして取り付けます。

これで、10倍の双眼鏡と、30倍の拡大鏡になります。
作動距離が80mmほどあって、長過ぎて手持ちではブレを押さえるのが難しいです。
L字の棒を取り付けて、ピントは金具を移動しておおまかに合わせ、双眼鏡のピントリングで細かく合わせると良いと思います。

性能はあんまり良くない気がしますが、ぬるい自然観察会用としてはちょうど良いかな。

商品化して売り出せば、そこそこ売れそうな気もするんですが、どうでしょう。 > KENKOさん

クローズアップレンズとしても使えて、単レンズよりはずっと性能が良いと思います。それについては気が向いたら調べて記事にしたいと思います。

—追記—
こちらに似たような話が載ってました。

『光学機器大全』吉田正太郎著、誠文堂新光社(2000)の中に面白い記述が載っていました。
「対物レンズが接近しているタイプの小型双眼鏡の前に色消しレンズを置くと、双眼顕微鏡になります」

倍率はあまりあげられないと思いますが、どうなんでしょう。

2014年1月10日

高倍率、広視野角、長作動距離ルーペ

カテゴリー: 2.道具, 道具 その他 — Hepota2 @ 02:05

投稿後、ちょこちょこ修正しました。

2年くらい前からコナジラミ観察用に持ち歩いているルーペです。
単眼鏡と凸レンズがあれば作れます。凸レンズは、クローズアップレンズやカメラ用レンズのリバース等が使えますが、口径の小さいもの(10mmぐらい?)を使います。大きい場合は適当に絞った方がよいかもしれません。色消しレンズを使った5倍くらいの虫眼鏡があれば使えるかもしれませんが都合良く落ちてないでしょうね。単眼鏡は、双眼鏡でもいいんですが望遠鏡としても使うなら凸レンズは簡単に取り外せるようにしておく必要があります。

手持ちの余っている機材でできるなら試してみてはいかがでしょう。

外径10mm焦点距離50mmのアクロマートレンズを単体で購入するとだいたい6,000~8,000円ぐらいしますが、Kenkoのアウトレットでいくらか安く売ってました。ちょっと大きいですが口径18/20mm?、焦点距離44mm、1,900円です。他にも遊べそうなので購入してみました。届いたら報告します。

総合倍率は、
{単眼鏡の倍率} * 250mm / {凸レンズの焦点距離(mm)}
で求まります(たぶん)。

作動距離は凸レンズの構造にもよりますが、おおむね焦点距離を少し短くした値になります。

写真はビクセンの6倍単眼鏡とEL Nikkor 50mm F4を使用しています。

倍率は 6 * 250 / 50 = 30 (倍) 、作動距離は約40mm、見掛視界55.8°(ビクセンのサイトより)、実視野は7.5mmぐらいです。

単眼鏡はAmazonで5,300円、EL Nikkorはヤフオクで1,000円ぐらいで出てますがカビていそうな気がします。

ビクセンの単眼鏡は、先端に28mm程度のメスネジが切ってあるのですが、購入した28mm->37mmのステップアップリングははまりませんでした。0.5mmピッチかもしれません。結局ネジを削って接着しました。

使うときは、葉っぱを左手に持ち、左手がレンズ先にくっつけるようにして、ブレを減らします。
眼鏡をしている人はアイカップをめくるか、眼鏡を外します。

ちっちゃいLEDライトをつけておくと良いと思います。

コリメート撮影が可能なカメラを使えば高倍率で撮影できる可能性がありますが、ケられるかもしれません。性能はよくわかりません。なおカメラの焦点距離が長くできる場合は単眼鏡は不要で、その場合は普通のクローズアップレンズの使い方になります。
下は 35mm F3.5マクロで撮影しました。カメラとルーペを手で持って撮影したので本来の性能が発揮されていないかもしれません。

同種のものが販売されているんでしょうか? ご存知の方は教えてください。

少し調べてみましたが性能がまるで違うと思いますので、現状のルーペに不満な方は試してみる価値はあるかと。

2014年1月7日

微小昆虫用飼育容器

カテゴリー: 2.道具, 道具 その他 — Hepota2 @ 11:04

みなさん、微小昆虫の飼育容器には何を使っておられるのでしょう?

直径30mmの時計皿のホルダーに使えそうなものをさがしていたところ、以下のような商品を見つけました。100個入りしか販売されていなかったのですが小さい虫の飼育用にも使えるかと思い購入してみました。


ポリプロピレン製なので薬品に強く、100°Cで使え、割れにくいです。パッキンは無いので液体の保管には向いてないと思います。クリアとなってますがポリプロピレン製なので透明度は高くありません。

テックジャムから購入したのですが、100個で2,413円。1個あたり24.13円。
プラツボ クリアUVカット 12ml – テックジャム

ブログの記事にするためメーカーを検索してみると、直販されており1個14円で売られてました。ぐはぁっ。
UG軟膏容器12ml – 馬野化学容器株式会社

サイズは12ml以外にもいくつかあります。
UG軟膏容器各種 – 馬野化学容器株式会社

個人でも買えるんでしょうか? メーカーから購入された方は教えてください。

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