あやしい水槽

海水魚 サンゴ 海藻  あやしい記事とピンボケ写真.そして誤字脱字...

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06月の記事一覧

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箍が外れたままで豆スミレ 

魚はインドニシキで打ち止めにしたつもりが,暴走気味です.

連れてきてしまいました.
豆スミレ.
c_IMG_1088.jpg
撮影の技術が皆無で,こんな写真しか取れませんでした(^^;

同じく暴走中のヒゲオヤジさんに会えることを期待しながら,
今週もまたもやビーB○×松戸店さんへ突撃.
ヒゲオヤジさんはいらっしゃいませんでしたが,豆スミレさんに
会えました.


豆スミレさんといえば,2年ほど前に飼育したことがあり,2度目です.
今は亡きこのお方.右にいる豆ハナゴンベさんも今はあの世にいます.
20081228114849[1]_s
しっかし,ひどい写真です.

ということで,今回お迎えした豆スミレさんは2代目になります.
1代目は,冷凍コペ → メディフィッシュの粉末 → メディフィッシュ
と,確か次の日には餌付け完了しましたが,
今回の2代目はなんと既にお店でメガバイトをがっついてました(^^

体長は2.2cm位.
まだペラッペラで内臓が透けるほどですが,状態はよさそう.
混泳も問題ないというか,他の魚に全く相手にされていません.
他の魚から見たら味噌っかす,まさに雑魚って感じでしょうか(^^

さすがに表には出てきませんが,ライブロックのスキマを縦横無尽に
泳ぎ回っていて,イイ感じです.

1代目を飼育して感じたのは,
 ・成長が早く,すぐ大きくなった.10ヶ月で2.5cm→4cm
 ・へたれなくせに,かなり意地悪で同居のハナゴンベをよくいじめていた.
です.最初の導入がうまくいけば,シマ,ニシキより飼育しやすい
部類だと思います.
ちなみに,1代目は水槽崩壊の犠牲になってしまいました.
申し訳ないです...
今回の2代目は長生きさせたいです.



お次は,ハイハット.
こちらも3cm弱です.
c_IMG_1045.jpg
ジャックナイフとかスポッテッドドラムと同じ仲間のようです.
一度飼育してみたかったのですが,幼魚を見かけたので
豆スミレと一緒にお持ち帰りしました.

ハイハットですが,ちょっと検索してみると,
・イシモチと同じニベ科
・成魚は20cm(@o@;
・餌付け,飼育は容易
・サンゴ水槽に適している
だそうです.

こちらも店頭で既に餌付いていました.

豆スミレと一緒に2日ほど隔離水槽で過ごさせて,
ウ○コしたのを確認後,本水槽に入れました.

こちらのお方は既に水槽前面を定位置にして,
エサ争奪戦に参戦してます.



おまけ.

c_IMG_1071.jpg
パッツンパッツン(^^


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水槽と照明 その10 光合成光量子束密度(PPFD) の単位変換 

とうとう梅雨入りしましたね.
花粉症と相まって,一番苦手な季節です.
仕事のほうも,ここ1年くらいばたばたしていて,なかなか新しいことに
取り組めません.
もうすぐ出回る,画面をこすったり,話しかけたり,聞き入ったりする
ハイカラな時間を浪費できる小片のおかげで,去年からひどい目に
遭いました.1台くらいタダでよこせ~


さて,
水槽と照明 その8 LED照明の光合成光量子束密度(PPFD)
のときにコメント頂いたので,光束から光量子束密度へ変換する過程を
少し詳しく書いてみました.補遺と捕らえて頂ければと思います.

変換の考え方です.
c_pg2r.jpg

c_pg1s.jpg



以下に,変換の過程を載せます.
単位変換のイメージを持ちやすいように,光源のスペクトルを
PAR波長域の全域でフラットなスペクトル特性として計算してあります.
計算では,データをベクトルのまま扱っています.

pg1s.jpg
pg2s.jpg
pg3s.jpg
pg4s.jpg
pg5s.jpg
pg6s.jpg

具体的な面積の値は扱っていないので,この中では1m^2あたりと
できます.

以上,こんな感じです.
もし計算であやまりがありましたら,コメント頂けると幸いです.

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水槽と照明 その9 光源色の可視化 

花粉のピーク到来です.が,今は花粉が飛んでいない場所にいるので,
スッキリしてます.鼻もつまらないので夜も熟睡.
帰ったらまた睡眠不足の日々が待っています.

今は「カモガヤ」「オオアワガエリ」「ハルガヤ」「ホソムギ」
なんかの花粉がとんでますよ.
この時期にくしゃみ連発の方はこれらの花粉にやられてると思います.
お仲間ですよ~(^^

鼻づまり防止にレーザ治療ってのがあるみたいですね.鼻の粘膜を焼くのでしょうか.
レーザ光源にはCO2レーザやYAGレーザを使うらしい.赤外線で粘膜を焦がすようです.
CO2レーザは波長10.6μmで水分で吸収されるので粘膜表層で全て吸収されそうだけど,
YAGレーザは1.064μmなので,深いところまで光が入りそう.
どっちがいいのでしょう.
今度会社のレーザで自分で焼いてみようかな,とあぶないはこといけません(^^;


さて,前の記事の続きでメタハラ分を書いていたら長くなってイヤになってきたので,
先にこちらを掲載します(^^

今回は,光スペクトル特性から,照明光源が発する光の色がどんな色に
見えるか,計算で求めてみました.

光スペクトル特性は,各波長(色)毎の成分が,どれくらいの割合で
含まれているかを表したものですが,その特性からどういう色に見えるか,
おおまかには想像できますが,実際にどのような色に見えるか確認したいものです.
そこで計算によって導きだしてみました.

光源色はよく20000K(ケルビン)というような色温度で表されることがありますが,
青色LEDのような光波長の分布が偏っているものは,色温度で表すことが
できなくなります.

そのうち,このシリーズで色温度にもふれますので,色温度の詳細はそちらで.

色については,「色を読む話 コニカミノルタ」がまとまっていて
分かりやすいです.PDFファイルでダウンロードできますので,
興味のある方はどうぞ.

今回もサンプルとして,
メタハラにはランプネットワークさんのスーパークール マリンブルーSC115
LED照明にはボルクスジャパンさんのGrassyLeDio9 Aqua400UV
の光スペクトルデータを参照させて頂きました.

光スペクトル特性から色表示の変換過程は下におまけとして
載せたので,興味がある方はどうぞ.
色彩工学はシロートなので,あやしいところがあるかもしれません.

変換の大きな流れとしては,
 ・光スペクトルを三刺激値を使ってXYZ座標に変換
 ・XYZ座標からYxyの二次元の座標に変換
 ・Yxy色度座標上で黒体軌跡(色温度)と比較
 ・Yxy座標をsRGBに変換してディスプレイ上に表示
といった感じです.

スペクトル特性から光源色の可視化

スーパークール マリンブルーは相関色温度で13000Kくらいで薄いブルーになりました.
Grassyのほうは黒体軌跡から大きく外れて,やや紫がかったブルーになりました.

RGB表示なのでディスプレイの個体差やWindowsなのかMACなのかでも見え方が変わって
くるので,まあこんな感じといった程度で見ていただければいいかと思います.



Yxy色度図は先に掲載した,「色を読む話 コニカミノルタ」の21ページと61ページ
にある図を自分で計算して表示させたものです.
本来は色が存在しないところに色がついていたり,未完成ですが,
照明の色がどの辺りの色に相当しているのかが分かっていただけると思います.

このYxy色度図はインターネット上に沢山見つかりますが,ものによって
色の具合がてんでばらばらでどれが正しいのと思ってしまいますが,
Wikiに掲載されている「CIExy色度図」がいい感じで表現できていると思います.





おまけ

スーパークール マリンブルーの光スペクトル特性から,
RGBによる光源色の可視化,Yxy色度座標と色度図の作成の
過程を載せます.
YxyからRGBに変換するところは,色々変換式が考えられていて
そのやり方も多数存在し,流儀も様々のようです.
またガンマの設定も,PCとMACで異なったり,ディスプレイによっても
見え方も異なり,悩みどころです(^^
p1.jpg
p2.jpg
p3.jpg
p4.jpg
p5.jpg
p6.jpg
p7.jpg
p8.jpg
p9.jpg

まるで嫌がらせかのような長いおまけでした(^^

(参考文献)
久保田広ら「光学技術ハンドブック(増補版)」朝倉書店(1975)

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水槽と照明 その8 LED照明の光合成光量子束密度(PPFD) 

このところアクアリウム用に限らず,照明業界全体がLED照明に力を
入れていて,CMもよく見かけます.
LED自体は,表示灯などに古くから用いられてきていますが,
本格的に照明用途として販売されるようになったのはここ最近です.

LEDのその原理から,本来は照明用途としてはあまり適していない
デバイスですが,売る側の強力な意思によって,照明市場もここ数年で
目回しく変化し,蛍光灯も駆逐されて行きそうな勢いです.

液晶ディスプレイのバックライトとして使われて始めていることもあって,
さらに,LEDの半導体プロセス自体の難易度はそう高くないことも相まって,
台湾や中国のメーカが多数参入し,玉石混淆,その品質も様々のようです.

このように供給する側が熱心であると,商品が良い,悪い関係なしに
力技で普及してしまうでしょう.
ちょうど,エラー出まくりのWindowsや,原理的に動画再生に適していない液晶TVなどが
普及してしまうのと同じ状況なのではと思います.



すでに多くのアクアリストの皆さんもLED照明を入手して,
独特の照明感を楽しんでいるようですが,へそくりも尽きた私には
手も出ませんので,机上の計算で,LED照明がどのくらいの
ものか,その光学的な特性を算出してみました.

LEDのあとにメタハラについても同様に算出した結果がありますので,
後の記事にして,LEDとメタハラの比較を数字の上で比較したいと
思います.

実はこういった計算は一年ほど前に記事にしていた,
水槽と照明 その4 メタハラの特性
で,スーパークールのデータを使い算出しようと考えていたのですが,
気が付いたら,あれから1年も経過してました(^^;


今回,LED照明のサンプルとして
ボルクスジャパン
の製品データを参照させて頂きました.

中でも,UV-LEDを搭載したものとして注目されている
GrassyLeDio9 Aqua400UV
にしました.

公開されているデータは次のものです.

Grassy LeDio9 Plus Aqua400UV
・LED構成:Blue X 3, White X 3, UV X 1
・消費電力:9W
・ビーム広がり角:50°
・照度 光源からの距離30cm:10430lx
          100cm:1038lx 
(以上,ボルクスジャパンWEBより)
・照度 光源からの距離50cm:4800lx
・全光束 :630lm
 (以上,ジュンコーポレーションWEBより)

さらに,
WEBに掲載されている分光スペクトルデータから読み取って,
自分でプロットしなおしてみました.
GrassyLeDio9_Aqua400UV_Spectrum_s.jpg

以上のデータから,全放射束(放射エネルギー)そして光合成光量子束密度を
計算で見積もってみようと思います.

水槽と照明 その4 メタハラの特性
の中にも書いていたのですが,照明器具の性能を示す値として,
用いられているルーメン(lm)やルクス(lx)は,人間の目の感度に
合わせた単位で人が感じる明るさ示す値です.
これはサンゴ,海草(海藻),水草が光合成を行うための
光の明るさ加減とは,必ずも一致しません.

光合成の研究分野では,光子(フォトン)の個数を数えて,
光の単位としています.
それが光合成光量子束密度(photosynthetic photon flux density,PPFD)です.
同義語として,光合成有効放射(Photosynthetically Active Radiation, PAR)
という用語もありますが,こちらはPPFDに対してもっと広い意味で用いられている
ようです.基本的には光合成に利用される400~700nmの光波長域の光強度のことですが,
PPFDでは,単位はmol・m^-2・s^-1であり,1平方メートルあたり,1秒あたりの光子の
数をその定義としてます.PARでも同じ単位で示すときもあったり,放射束(W/m^2)の
ときもあったり,要は400~700nmの光の強さの示す用語のようです.

このあたりの光合成に関することについては,
光合成の森
が分かりやすくてかなりお勧めです.
早稲田大学の先生のHPです.ぜひ一度訪問されてください.


前置きがかなり長くなりましたが,ようやく本題です(^^

PPFDは単位面積当たりの光子の数を示すので,まずはこの
LED照明の配光特性の情報が必要なのですが,残念ながら
配光特性は公開されていません.
そこで,公開されているデータから推測します.

全光束630lmと距離50cmのときの照度4800lxから,
距離50cmの照射面積を推測します.

照度(lx) = 全光束(lm) / 面積(m^2)

から,
630(lm) / 4800(lx) = 0.1313(m^2)

照射される光の配光パターン形状は円形として,

面積A = π * 直径D^2 / 4

直径D = ( 4 * 面積 / π )^(1/2)

から 直径 D = 40.9cm

LED配光50cm基準_s

次に,距離30cmと距離100cmでは照度が1/10なので
面積はその逆数で10倍.

距離30cmと距離100cmでそれぞれ面積を1と10と設定して,
直径を算出すると,それぞれ1.31と3.57
距離50cmでは相似則から1.83と,それぞれの距離での
照射される円の直径の比率が求まり,

LED配光_相似則_s

先に算出した距離50cmのときの直径40.9cmを使って
距離30cmと100cmの直径を求め,さらに面積を算出しました.
LED配光_3050100cm_s

仕様ではビーム広がり角が50°とありますが,光学のルールでは
ビーム広がり角は半値全角(full width half maximun, FWHM)で定義される
ので,50°で強度半分になり,求めた面積は50°より内側に収まるため,
推測から得た配光特性としてはそれなりの結果が得られていると考えられます.

配光特性は円の中心部が光強度が強い傾向になりますが,ここでは
照射円内の平均値として計算を進めることになります.

配光特性がおおよそ見当がついたので,今度は
ルーメン,ルクスで示されている光の単位を
PPFDに変換するために光スペクトル特性を使って,まずは放射束(エネルギー)
に変換して,さらに光子の数に変換する作業を行います.

ここから先は計算ソフトを使います.

ルーメン,ルクスは比視感度特性を使って光の強度が補正させているので,
逆に比視感度特性をもとに放射束に戻します.
ここでは三刺激値という人間が感じている3つの光の波長分布からなる
三色のうち青い破線の曲線が比視感度特性そのものなので,
その波長特性を用います.
PPFD_p1s.jpg

比視感度特性をLEDの波長分布に掛け合わせて,
PPFD_p2s.jpg

PPFD_p3s.jpg

PPFD_p4s.jpg
と,ようやく放射束(W)に変換されました.


PPFD_p5s.jpg

放射束を波長毎の光子エネルギーから光子数を求めます.
PPFD_p6s.jpg

ようやくPPFDが求まりました.
ここではまだ面積は不定なので,1秒あたりの光量子束の総和を示しています.
かなり端折った説明になってしまいました.
もし興味がある方がおられましたら,もっと丁寧に書こうかと思います(^^

PPFD_p7s.jpg
PPFDは400~700nmの光合成に利用される波長域の光子の数であると
言ってきましたが,光合成の反応を行うクロロフィルは特に青色と
赤色の光波長をよく吸収して,緑色や黄色は吸収率が低いことから,
420~480nmと620nm~670nmの波長域に限定してPAR波長域と定義して
PPFDを測定するやり方もあるようなので,そのケースも計算して
PAR_Chlorophyとして示してあります.

以下,算出結果です.
LED配光_PPFD_s

result_PPFD.jpg

後の記事でメタハラ(スーパークール)も同様に算出して,
それとの比較を行おうと考えています.

ところで,このGrassy LeDio9 Plus Aqua400UVですが,
UV-LEDのチップが搭載されていることが特徴とされてます.
可視光は380nm~800nmとか400nm~780nmといわれており,それによって
UV(紫外線域)も400nm以下とか380nm以下となる訳ですが,このLED照明のUVと
呼ばれている光波長のピークは410nmあたりにあり,これをUVと
呼ぶのは少々無理があるのではないかと思います.
分野によって波長域の定義も多少異なるのですが,この場合では,
せめて近紫外線と呼ぶほうが良いのではないのかと,少し感じました.

あっ,決して悪気はありません(^^



読み返すと,長すぎ,説明不足その他諸々感じますので,
この記事,後で修正するかもしれません.

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