diy-schlieren3かきかけ

帰ってきたシュリーレン

 

数年ぶりにシュリーレンの話題です.

過去(1回,2)DIYシュリーレン装置について触れてきました.

鏡やレンズについては市販品が使えることを示しましたが,ナイフエッジ周りの調整がおそらく難易度が高く,なかなか試しにくい,

また,直径が大きく品質の良い鏡やレンズがやはり手に入りにくいので,広い観察範囲を見るのには向きませんでした.

 

もう少しすぐにセットアップできる装置にするにはどうしたらよいか考えていたところ,

これまでとは異なるタイプのシュリーレンを試してみようということになりました.

今回試すのはフォーカシングシュリーレンという形式(あるいはその亜種)になり,以下のようなメリットがあります.

・品質の高い一眼レフ用の交換レンズが使用できる.

・レンズの直径よりも大きな範囲を観察できる

・シュリーレン専用に用意する物品が安価

・ピントの合う浅い範囲の変化のみを観察できるので,窓越しでも動作する

 

ではいってみましょう.

まず,ムラを出すための装置として,

1.    白黒の縞を印刷した紙(ソースグリッド)

2.    同じく,縞を印刷したOHPシート(カットオフグリッド)

3.    紙を照らす照明

が必要です.

1.の紙は照明で照らすことによって,白色部分が光源とみなせます.

ここから出た光線がカメラレンズを通った後,2.の縞によってさえぎられることによってカメラに届く明るさが減りますが,

ここで観察対象(空気)の密度変化によって光線が屈折すると,さえぎられるはずの光が縞の隙間を通るようになったり,

通過するはずの光がさえぎられたりして明るさに変化を生じます.

 

ここではより大きい面積を確保できるよう1.3.を使っていますが,もともとは光源を拡大し,

フレネルレンズでおおよその光線方向を整えたあと,透明シートに印刷した縞に通してソースを作っていました.

この方法だと大面積のコントラストの良いシートを印刷する手法について詳しくないと

まずA4より大きいソースグリッドが作成できないため,あまりお勧めしません.

 

2. OHPシートはインクジェットあるいはレーザプリンタで印刷できるシートが市販されているのでそれを利用します.

シートに印刷する縞の幅は1.で印刷した紙の縞の幅によります.

紙に印刷する線の幅があまり細いとカメラの解像度を超えたり,

カットオフグリッドをシートに印刷する際のプリンタ解像度を超えたりするので,紙(ソースグリッド)の縞は2~数mm幅にしましょう.

OHPシートに印刷する線幅はカットオフする際の反転像のスクリーンサイズから考えて,

ソースと同じ本数の線が入るグリッドが印刷できれば理論上は可能なはずですが,

 

どだいそんな芸当は無理

 

なので,拡大縮小していろいろな線幅のグリッドを用意しておきましょう.

写真

 

 

よくあるフォーカシングシュリーレンの設置図を示します.

このように設定するので,撮影可能範囲はおおむねソースグリッドの1/4以下の面積(縦横とも半分以下)になります.

大きいソースグリッドが用意したかった理由はこれです.

 

よくある設定例は上図の通りなのですが,手元でうまくいったのは若干この形になっていないので別に示します.

写真

ソースグリッドから出た光のうちレンズに向かったものは交換レンズを通り,(遮光のためベローズの中を通り)

カットオフグリッドでカットされ,カメラのセンサで画像化されます

交換レンズは100mm前後の焦点距離のものが良いです.(ここでは35-80mmのレンズのズーム端を使用)

絞りを手動で開けたいので,絞りリングのある古いニコンのレンズが使いやすいですが,

絞りレバーをむりやり押して開けてしまえればそれでよいです.

撮影カメラはフランジバックの都合から,ミラーレス一眼を利用するほうがうまくいくでしょう.

 

間にカットオフグリッドを挟む都合上カメラをマウントで結合できないため,

マウントアダプターに生えている三脚座を使って固定します.

(写真)レンズの前後方向の位置の調整もしたいですが,研究用の光学ベンチは高額なので,

市販品の中からレールシステムを買ってきました.(アフィ)

 

まず壁のパターンにピントが合う位置を探し,そのあとそれよりも手前にピントを合わせます.

カットオフグリッドを変えていき,ソースとカットオフ間のモアレが出るところを見つけます.

モアレ縞が出たら,DME入りのエアダスターなど密度差の大きいものを観察すると,縞に乱れが出るのが見える時があります.

そうしたら,できるだけモアレ縞の幅が太くなるようにカメラ位置やカットオフグリッドを変更していきます.

そのほうが変化の輪郭は観察しやすくなります.

 

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