浜松ホトニクスC12880MAを使って分光測色計（カラーメーター）を作った（試作2号）

1号（AKR-P1）の紹介はこちらです。

試作1号を作成してから1年ほど経ちました。試作1号機の問題点を改善し、試作2号を作成しました。また動画を作りましたので、よろしければ御覧ください。

主な改善点として

使用電池を006P電池から単3乾電池x4に変更（ACアダプタorUSB給電は継続）
画面レイアウトの変更
主波長、刺激純度の計測を追加
microSDカードに計測値の記録が可能
照度センサの仕様変更。照明のリプル計測を追加。

欠点として大きくなりましたが、日常的に持ち運ぶわけでもなく、分光測色計を作ることと計測できることに主眼を置くと、小さくすることはあまり重要でないことに気づきました。むしろ小さくしようとすると、作る時大変なんですよね。

1.電池の変更

Arduino MEGAの仕様では入力電圧が7～12Vのため、006P電池は大変都合が良かったのですが、電池消費が激しいうえ、使い捨てでもったいないので、単3乾電池4本で動くようにしました。エネループ使えます。

電圧が不足しますが、秋月で売ってる昇圧型のスイッチング電源ユニットをそのままケースの中に入れています。

eneloop使用できます

2.画面レイアウトの変更

一度に表示できる項目を増やして、もっとプロっぽくなるように表示を変更しました。

例えば、スペクトル表示画面で演色評価数を知りたいときは、一度演色評価のモードに切り替えないといけなかったのですが、スペクトル表示画面でも平均演色評価数が表示されるようになりました。

スペクトル表表示画面前回	今回

CIE1931XYZ色度図表示画面前回	今回

CIE1976UCS色度図表示画面前回	今回

他、演色評価数表示画面に変更はありません。
演色評価と主波長を求める関数は処理に時間がかかり、それをどのモードでも必ず求めるようにしているため、表示の更新は遅くなります。

3.主波長の計測

主波長の説明はちょっとむずかしいのですが、ざっくりいうと色相を表します。白色と主波長をいい具合に足し合わせると（この具合が刺激純度になります）、検知した色になるということです。ところが、紫色領域という部分ではこれは補色の関係になり、ちょっと意味が変わってきます。

そういうわけで、ちょっと処理の仕方が難しいので、1号ではそっ閉じしてましたが、やはり主波長の表示はメーカー品では当然備わっているので、新たにプログラムを追加しました。主波長がわかると刺激純度も計算できるので、そこは副産物です。

紫色領域では"COMPLEMENT(complementary color)"補色を表示します

4.計測値の記録

今までセンサーで検知したデータはシリアル通信でなんとか取り出すことが出来たのですが、結構面倒です。簡単な操作で記録出来ないと実用的ではないでしょう。

microSDカードは1号でも搭載していましたが、書き込みする機能はなかったので、新たにデータロガー的な機能を搭載しました。

これにより本体メモリーの制約を受けずに大量に測定値を記録することができるため、仕様上は9999個の記録を保存することが出来ます。他社製と比較しても十分でしょう。

オプション画面からSDカード書き込みのボタンを押して、その時のデータを記録することができます。ファイルはCSV形式です。

予め作成したExcelの雛形シートに貼り付けすれば、すぐにレポートを作成できるようにしました。

前回も使用したサンハヤトのmicroSDカードソケットモジュールをなんとかケースの外に出しています。

5.照度センサの仕様変更

なぜ照度センサが必要なのかと言うと、ストロボ光のようなモーメンタリな光を検知するためのトリガーとして必要でした。

前回は照度→周波数タイプのフォトICを使用していました。アナログ量と違ってアンプ回路とか作らなくて済むのでこれにしたんですけど、意外と周波数の計測が難儀で、照度の計測もあまりうまく行かなかったので、やっぱりアンプ回路作ってアナログ量をArduinoでAD変換する方法に変更しました。

照度計の機能はなくなりましたが、照明のチラツキなどを観測できるオシロ的な機能を搭載しました。

これで蛍光灯やLED照明のリプルを計測することができるため、カメラなどのフリッカー対策などにちょっと効果あるかもしれません。

動画と同様50Hz商用で電球をつけたときの波形です。
スイッチング式のLED照明や、蛍光灯を観察するともっと面白い波形になります。

これでだいたい基本的な機能は備わったのではないでしょうか。これにて分光測色計を作ろう！は一旦完了です。
おかげで光の知識や、工作のノウハウを身につけることが出来ました。いろいろ語りたいことはありますが、1からすべて記事を書くのは体力的になかなか厳しいところがありますので、ふと思いついた時何か書くかもしれません。
また、万が一こんなブログを見ていただいて、なにかリクエストがあったときは喜んで記事を書くでしょう。

せっかくmicroSDカードにデータを記録することができるようになりましたから、こんど外に出ていろんな照明の光を見てみたいところですが、しばらくはステイホームしてましょうか…。

参考文献・引用文献
太田登（2001）『色彩工学　第二版』東京電機大学出版局.
篠田博之　藤枝一郎（2007）『色彩工学入門』森北出版株式会社
田所利康　石川謙（2014）『イラストレイテッド　光の科学』株式会社朝倉書店
Massimo Banzi,Michael Shiloh（2015）『Arduinoをはじめよう第3版』株式会社オライリー・ジャパン

JIS Z 8726:1990 光源の演色性評価方法
JIS Z 8701:1999 色の表示方法-XYZ表色系及びX10Y10Z10表色系
JIS Z 8725:2015 光源の分布温度及び色温度・相関色温度の測定方法

「Arduino Adafruit GFX Library User Guide」
<http://henrysbench.capnfatz.com/henrys-bench/arduino-adafruit-gfx-library-user-guide/>

株式会社東芝「光源色と演色性」
<https://www.tlt.co.jp/tlt/lighting_design/design/basic/data/10_22.pdf>

浜松ホトニクス　ミニ分光器マイクロシリーズC12880MA
<https://www.hamamatsu.com/resources/pdf/ssd/c12880ma_kacc1226j.pdf>

久下靖征（1985）「XYZ系における色度座標-主波長および刺激純度変換」,一般社団法人色材協会,p591-593.
CCS株式会社光と色の話第一部第34回色温度と主波長
<https://www.ccs-inc.co.jp/guide/column/light_color/vol34.html>

パナソニック　ランプカタログ（蛍光灯・電球・ハロゲン電球・高輝度放電灯2019）

色度図作成ソフト ColorAC のページ
<http://phonon-spectrum.com/>