簡易型ミニCCD分光器を見直してみました
28-September-'09 08:58
Age: 342 days



Category: Mechatronics, ImageJ






2年半ほど前に簡単なミニCCD分光器の自作の要領を公開しました。分光器の外観は見た目は単純でスッキリしていましたが、実は欠点がありました。レンズを2つ組み合わせたりして分光器の光学系をいくら工夫しても青から近赤外領域まで全波長範囲にフォーカスすることは難しいことが分かりました。青のスペクトルにフォーカスするとこの辺りのスペクトルの分解能は上がりますが、赤から近赤外ではイメージがボケてスペクトルの分離が悪くなります。逆に赤や近赤外にフォーカスすると青のスペクトルがボケます。そうすると、以前の分光器の構造だとレンズが箱の中に入ってしまうのでパソコンなどのモニター画面でスペクトル画像を見ながら観察したい波長にフォーカスを合わせることができません。

そこで、見栄えは悪くなりますが、スペクトルを見ながらフォーカスを調整できるようにしてみました(右上の画像)。観察用の穴にアルミテープでフードを付けただけです。このフードにレンズを付けたCCDカメラを差し込んで観察します(下の補足参照)。利用したレンズは、10倍ズームのバリフォーカルレンズです(秋月電子で7800円でした)。これでモニター画面でスペクトル画像の大きさも調整できます。右の2番目の画像は以前と同じ内部構造を示しています。右の3番目のキャプチャー画像はモニター画面上でCD-RWの切れ端にフォーカスしているところです。これではスリットのスペクトル像はボケています。スペクトルを撮るにはCD-RWの上に位置する2枚のカミソリの歯で作ったスリット辺りにフォーカスさせます。そのときにフォーカスを微調整すると青にフォーカスしたり、緑にフォーカスしたり、赤にフォーカスさせることができます(右4番目の合成画像;上から順に青、緑、赤外にフォーカス;光は蛍光灯)。赤外フォーカスのスペクトルは蛍光灯と同時に赤外レーザーダイオードを照射しています。この赤外レーザーダイオードは、以前に秋月電子で購入した古いCD-ROMドライブのピックアップ光学系を分解して取り出したものです(現在は売り切れ)。

スペクトル画像をグラフで解析したい場合には、例えば、ImageJの利用が便利です。

補足:レンズを外に出すと問題点があります。フードとレンズの隙間などから迷光が増えるので、分光器の外側に更に紙箱や暗幕などで覆いをかける必要があります。また、近赤外のスペクトルを確認するには赤外感度のあるCCDカメラが必要です。肉眼では見えません。








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