• 水晶の左右判定 ― USB顕微鏡のアップグレード

    2020-04-20 00:57

    概要

    USB顕微鏡の鉱石観察手法をアップグレードするため、偏光板を試した結果を報告します。またその成果として、手持ちの水晶玉の左と右を判別できましたので、どんな風に撮れたかを、ゴミがいっぱい映り込んでる写真でお見せします。

    背景

    COVID-19のせいでいろんなイベントに参加できず、新しい標本などを探せなくなっています。でも、観察する時間はいっぱいあるということで、新しい観察手法を試したくなりました。そこで、偏光板に目を付け、偏光板の威力を見るのに手ごろな、水晶(α石英)の左右の判別を行ってみることにしました。

    偏光板ってなんだ?

    という疑問がある方は、偏光板の特徴をわかりやすく実験で示している、すばらしい動画があるので、一度ご覧になってください。NGワード:TDNTUHU(神社アレンジが使われている、八雲紫がいるので実質クッキー☆)

    偏光顕微鏡ってなんだ?

    動画で示すことができればよかったのですが、残念ながら、ニコニコには偏光顕微鏡の動画はないみたいです。偏光顕微鏡とは、試料に偏光を当てて観察できる顕微鏡で、偏光が物質の中を通過すると偏光の向きなどが変わることを利用して、観察しているものの特性を調べられるものです。幅広い用途がありますが、もともとは、岩石の”組織”の観察に用いるものです。岩石は、いろいろな鉱物の粒が寄り集まってできているもので、そのいくつも鉱物の形状、大きさ、配置などの状態を組織と呼びます。組織は、その岩石がどのように生まれたかが推測する手掛かりになるので、とても重要です。そこで、鉱物の粒がそれぞれ何の鉱物かを判別する必要があります。こんなときに、偏光顕微鏡を使えば、これは石英だなとか、角閃石だなとか目星をつけられるのです。どんな風に使われるかわかりやすい動画が、Youtubeにありました。
    動画リンク:偏光顕微鏡による造岩鉱物の同定ポイント:黒雲母

    観察方法

    用意したもの:

    • 偏光板 2枚
    • 円偏光フィルター 1枚
    • 水晶玉(φ12mm) 2個
    • ライトステージ 1台
    • USB顕微鏡 1台

    偏光板なしでの観察

    通常のカメラで撮影した場合、2つの水晶玉はまったく同じに見えます。また、透明な球体で、中に何も入っていないので、特定の方向に偏りがあるようには見えません。ただ、そんな水晶玉も、もともとは縦長に尖る水晶を磨いてつくったものですから、実は向きがあるのです。偏光板を使えば、そのことを確かめられます。図1 水晶玉の写真

    直交する偏光板2枚に挟んでの観察

    偏光板に挟んだ水晶に白黒の十字模様と、同心円状の虹が現れました。この模様は水晶玉の向きに対応して動きます。写真の十字の交点の反対側にも十字と虹が出ますが、他の場所には出ません。黒い筋のことを、アイソジャイヤーと呼びます。虹は、干渉光です。十字の交点、虹の出る方向は水晶の尖る方向を指します。この方向は、光学軸(光軸)と呼ばれ、この方向に進む光は複屈折しません。逆に言えば、水晶の中を通る光は水晶の結晶の向きとの関係によって異なる影響を受けることを示しています。
    図2 直交偏光板にはさまれた水晶玉の写真

    右水晶と左水晶

    顕微鏡に近い側の偏光板をとり外し、代わりに円偏光フィルターを顕微鏡に装着しました。すると、同心円状の虹が出ていた場所に、虹色の渦巻きが現れました。2つの水晶玉を比較すると、渦巻きの向きが違うことがわかりました。これは、水晶のらせん状結晶構造に、右巻きと左巻きの違いがあることから生まれた結果です。渦巻きが右巻きの水晶が右水晶、渦巻きが左巻きの水晶が左水晶ですが、肝心な結晶構造のらせんの方向は呼び名とあべこべになっているそうです。
    図3 右向きの渦巻きが現れる右水晶

    図4 左向きの渦巻きが現れる左水晶

    感想・まとめ

    マインドシーカーをノーミスクリアできる人を除いて、人間には目視で水晶玉の光軸を見つけたり、水晶玉の右左を判別することは全然できません。そんな不思議な光の世界をちょっとだけ暴き出す偏光板を使えば、もっと興味深い観察ができそうです。もし、USB顕微鏡をお持ちの方は、偏光観察を試してみてはいかがでしょうか。なお、当記事で紹介した、水晶の左右の鑑別まで行いたい場合、偏光板だけでなく、円偏光板(ちょっと高い)が必須ですので、お気をつけください。安く手に入れようと思うと、カメラ用のCPLフィルターを使うのが良いと思います。
    実は、当初は水晶玉とガラス玉の鑑別をする予定でした。熔練石英(石英ガラス)と考えて買ったものが、結局結晶性のα石英だったで、水晶玉が2つになってしまったのが誤算でした。ただ、偶然にも、それぞれ左水晶と右水晶でしたので、比較的面白い観察ができました。

    参考文献

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  • USB顕微鏡レビュー

    2019-12-30 14:34

    概要

    先月まで使用していたUSB顕微鏡のCMOSセンサーが汚れたので、別の顕微鏡を買いました。せっかくなので変更前後の比較をします。読者の皆様が顕微鏡配信を始めるにあたって、参考になれば幸いです。旧顕微鏡のほうが自分の用途にはよかったという悲しい結果です。

    比較に使う鉱物(クリックで拡大)

    矢印のところを見てます

    背景

    2019年11月まで使っていたCMOSセンサーの上にゴミが乗ってしまい、掃除したら余計に汚れました(小学生並みのやらかし)。そこで、観察をもっときれいにやりたいと思い、Amazon.co.jpから評判の良いUSB顕微鏡を選んで買いました。趣味の範囲の安価な顕微鏡は中華メーカーがランキングを独占しており、今回私がレビューするのも、そんな中華顕微鏡の一つです。

    ランキングにはいろんなメーカーからの商品が名を連ねておりますが、中身はともかく外観は似たようなものばかりです。たぶん中身も大体同じでしょう。旧顕微鏡は、外観がメタリックな細長いペン型でしたが、新顕微鏡は黒くて太めです。wifi接続可能なモデルを買いました。

    性能比較(クリックで拡大)

    項目旧顕微鏡新顕微鏡
    メーカーMixMartSkybasic
    解像度1600*12001920*1080(Android,iOSのアプリ経由のみ)
    倍率(公称)250-500倍20-1000倍
    倍率(体感)
    接続方法USBUSB, Wifi
    動作保証WindowsXP/7/8/10
    MacOSX10.5以降
    WindowsVista/7/8/10
    Android4.3以降
    IOS8.0以降
    MacOS10.8
    写真
    with内蔵LED
    (トルコ石+銀星石)
    写真
    with外部光源
    (トルコ石+銀星石)
    最大倍率視野
    with内蔵LED
    (フロックスの葉)

    新しい顕微鏡:良かったところ

    • 無線で撮影可能なので野外で使えそう(使ったことがあるとは言っていない)
    • 古いのと同じ倍率、同じ凹凸では、ピントが合いやすい気がする(気のせい?)
    • 光源によらず撮影された写真の色味が安定しており、色の再現度も若干高いかも

    新しい顕微鏡:悪かったところ

    • 最大解像度はスマホとの接続時しか出せない
    • 最大解像度を出すためにスマホ経由で撮影した画像はブロックノイズまみれで、怪しい
    • 最大倍率1000倍とはなんだったのか?
    • 付属スタンドは傾きに自由度があるが、アングル調整に時間をとられるので、生放送で苦労する

    感想・まとめ

    無情にも旧顕微鏡のほうが好みでした。ただし、新顕微鏡にも無線接続可能という素晴らしい特徴があるので、野外鉱物鑑定RTAとか露頭観察生放送とかをやりたい人には向いていると思います。
    ただ単に、USB顕微鏡を使って鉱物の写真撮影がしたい人は、この辺の仕様のものであれば、安いやつで十分だと思います。ただし、上記の通り、最大倍率や解像度はあまり参考になりません。
    また、スマホのカメラに張り付けて使用する顕微鏡レンズも人気ですが、自分の買ったスマホ用レンズは、密着させないとピントが合いません。したがって、観察用スライドなどの平坦な試料の観察にはかなり有用ですが、凹凸のある鉱物標本の観察には向いていません。


  • UDK姉貴のカラーパレット(β)

    2018-11-10 17:17

    概要

    UDK姉貴のイラストを描く人のための、カラーパレット作成支援ツールの試用版(β)を公開します。このツールは、着彩時の色決めに役立ちます(たぶん)。ツールの本体が単独のHTMLファイルなので、最新のブラウザ上で手軽に扱えます。(New!)スマートフォンでも、そこそこ使えるようになりました。

    テストサイトzipファイルのダウンロード(pass:colpaleb)

    プレビュー

    火山でおすましUDK姉貴
    背景画像:pixabayより

    もっと詳しく

    位置ごとにカラーピッカーを使った色指定ができます。パーツを指定するには、コントロールメニューの対応するテキストボックスをクリックしてください。(New!)テキストボックスの代わりに、直接UDK姉貴の服や髪などをクリックすることでも色設定が可能です。

    インストール

    特に面倒な作業はありません。テストサイト上で試用できますし、ダウンロードすれば、完全にオフラインでもご使用いただけます。

    機能

    UDK姉貴のカラーパレット作成支援ツールですので、UDK姉貴の二次創作イラストに特化した色選び支援機能があります。このツールを使えば、以下のようなことができます:

    着彩計画

    UDK姉貴のジェネリックなお姿、『にがもん式UDK』を下絵に、着彩計画をたてることができます。パーツごとに、ひとつずつ指定できます。途中で経過を保存したい場合は、"パレット保存"ボタンを押してください。(New!)β版ではユーザーパレットの設定はブラウザを閉じても消えなくなりました。代償としてあなたのブラウザが管理するローカルストレージをわずかに消費します。

    豊富なプリセット

    公式絵師の色調をテーマとしたプリセットを読み込むことができ、さらに改変も可能です。

    背景の設定

    背景にしたい画像ファイル(jpg, pngなど)をブラウザ内にドラッグ&ドロップすることで、UDK姉貴の背景を変更できます。(New!)また、UDK姉貴の立っている位置をドラッグ、スワイプで移動できるようになりました。ホイール回転、ピンチによるズームも可能です。

    光の設定

    影色設定を”自動計算”にして、光源色や環境光の色を指定することで、UDK姉貴全体の色の調子を一括調整できます。これは、背景と調和する色彩を探すのに便利です。調整後の色を取り出したい場合は、”影色取得”ボタンを押してください。編集中のパレットに、表示されている色が登録されます。元のパレット情報を失いたくない場合は、”影色取得”ボタンを押す前に、パレットデータを保存してください。

    入力支援

    帽子のリボンと、髪のリボンの色を同じにしたり、2つのリボンの色をエプロンドレスのフリルの色と連動させることができます。また、同じように靴の色をドレスの地色と連動させることができます。

    免責

    当ツールを使用したことにより生じるあらゆる不利益について、いかなる責任も負いかねます。すいません許してください。何でも許してください。

    コードの改造は自由にしていただいて結構です。

    今後の更新予定(現状できていないこと)

    ほぼ完成版です。追加したい機能には際限がないのですが、そうすると気軽さがどんどんなくなり、開発目的にそぐわなくなります。そのため、この先、機能追加はあまりやりません。あとは、バグとり、単調な微調整が待っています。

    • 各パーツの隙間をなくす
    • 虹彩と瞳孔を個別に変えられるようにする
    • 瞳の表現のバリエーションを増やす(キャラクリエータのような感じ)
    • メインライトの色を#FFFFFFから変更すると暗くなる計算方法の見直し
    • 影色自動計算中にパーツの影色を変更すると、環境光の色を逆算するモード

    こんな感じになってます。よろしくお願いします。