長坂蛾庭

2013年2月10日

顕微鏡用LED照明

カテゴリー: 2.道具, 顕微鏡 — Hepota2 @ 23:22

顕微鏡用のLED照明について調べたことをまとめておきます。
みなさん、どうしておられるのでしょう?
最悪、穴に入る大きさのマグライトに、ディフューザを貼ったものでも使えるとは思いますが…

今回作成した、電源ユニットと、電球ユニットです。ムダな機能がついてます。

電源ユニット
今回作成した電源は、オペアンプとトランジスタによる定電流回路で、2Wから1/1024Wまでロータリースイッチで切り替えられるようにしました。簡単に抵抗とスイッチでも作れます。その場合、スイッチは、微小電流用とパワー用が別物なので、スイッチが2つ必要になると思いますが、1/2W以下に限定するなら、これが使えそうです。
市販の電源としては、こういうのがありますが、広い範囲では出力を変更できません。

必要な出力
今回使用した白色LEDは1W、100lmです。明視野40倍以下の観察では、3眼モードで1/2W、2眼モードで1/8W程度の出力があればよさそうです。なんとか使えてますが、特殊な使い方をする場合は、足りなくなるかもしれません。

デジタル一眼レフの場合、長時間露光が必要
使えるコンデジがあれば良いのですが、デジタル一眼レフしか無い場合は、ミラーアップとメカニカルシャッターによるブレが大きな問題になります。それを回避するためには良く知られているように長時間露光(1秒以上)が有効です。

上の写真はいろいろ条件を変えて撮影したものです。左上のコマがひどくぶれていますが、これはミラーアップの影響です。右上のコマはシャッタースピードを1秒にして撮影しました。ほとんどブレは無くなっています。E-410には低振動モード(anti-shock)という機能があります。シャッターボタンを押すとミラーアップ、指定秒数後に(今回は2秒)シャッターを切るという機能です。これも試してみましたが(左下)、シャッターによるブレがあるようなので、単に長時間露光で良いと思います。

長時間露光のためには、低出力電源かNDフィルターが必要になります。

白色LEDを低い電流で動作させてみましたが、いちおう動いているようです。後で述べますが、色もほとんど変化はありません。

NDフィルターはケンコーからいろいろ販売されており、1/400とかもあるので使えると思いますが、けっこう値段が高いので、電源を作るなら低出力モードを入れておくと良いと思います。

白色LED
LED照明の欠点は演色性が悪いことだったのですが、最近高演色性の製品が製造されているようです。コナジラミの検鏡では関係ないと思いますが、あるのなら高演色の方がいいかと思って探しまわりました。見つけたのは、rs-onlineで売られている、ILH-SJ01-WW95-SC201という製品です。STANLEYの高演色LED GSPW1653JTE-50Zが使われており、Vf=3V、If=450mA、光束95lm@350mA、色温度5000K、平均演色評価数Ra95、値段は986円です。でどうなの?と言われてもよくわかりませんが…。

出力と色温度
下の写真は、このLED照明で出力を1/4ずつ変更してグレーカードを撮影したものです。カメラはE-410、ホワイトバランスは5000K固定、シャッタースピードを出力に合わせて変更して撮影しました。レタッチでは縮小だけ行いました。おおむね白が出ています。

単色LED
解像度を上げる目的で、狭帯域光源を用いてモノクロ撮影する方法があるらしいので試してみました。(1)緑のLEDで撮影してモノクロ化する(上の2枚)、(2)白色LEDで撮影し、緑の成分を取り出してモノクロ化する(下の2枚)の2つですが、多少効果がある気がします。まぁ使うことは無いと思いますが…。

画像はトリミングだけしました。モノクロへの変換は、PhotoshopElementsのモノクロバリエーション(英語版ではConvert to Black and White)を使いました。スライダしか無くて数値入力できないのと、設定を保存できないのをなんとかしてほしいです…。

青の方が波長が短いので良さそうですが、試してみたらコントラストがとても低くなってしまいました。画像処理でコントラストを上げると、ノイズっぽい画像になりました。理由がよくわかってません。

電球ユニット
電球ユニットは、放熱の関係でアルミで作ってあります。外径28mm肉厚1.5mmのアルミパイプ、外径25mm肉厚1.5mmのアルミパイプ、厚さ3mmのアルミ版を使ってます。アルミパイプはずいぶん昔に東急ハンズで買ったものです。細いパイプが太いパイプにすっぽり入るのを確認して買いましたが、保証はされてないと思います。電球の差し込み穴は30mmあるので、根元に1mmほど白い紙を巻いています。光源の位置はそれほどシビアではないようです(顕微鏡によって違うかもしれません)。放熱性能はこれで十分で、1Wで使う分にはほとんど熱くなりません。
マグライトとかで使えるものがあるかもしれませんが、調べてません。

とりあえず、こんなとこでしょうか。

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