カラーコンパスMFA2

はじめに

カラーコンパスは静岡のATシステムの小型分光器で、秋月無線でも販売されています。USB接続でPCから制御するものに他、無線接続の機種や単体動作機種など、いくつかの製品があります。 このサイトでは廃番となったカラーコンパスMFの紹介をおこなっていましたが、物の弾みで、現行機種（MFA2）を購入してしまったので、内容を更新することにしました。

カラーコンパスシリーズは紫外対応製品を除いて浜松ホトニクスのマイクロ分光ユニットC12880MAを使っています。浜松ホトニクスのマイクロ分光ユニットを使用した製品には、このWebでも紹介している楢ノ木技研さんのezSpectraもあります。ezSpectraの方は分光ユニットとしてC12666MAを使用しています。浜松ホトニクスのカタログを見ると、C12666MAの方は高ダイナミックレンジ、C12880MAは高感度と記されています。実際に使った感じでは、同じ光源に対して、カラーコンパスの方が2桁程度短い測定時間で対応出来る一方で、単発測定ではezSpectraの方が信号が安定しているように感じています。

基本性能

本体サイズは単体を見た時には変化ないかと思っていたのですが、並べてみたら、微妙に大きさが違っていました。

MFが約５cm×３．５cmで厚みは２cm程度なのに対して、MFA2は6 cm×3.5 cmで厚さは2 cmでした。 両方ともディテクターの前に3mm厚のカバーが取り付けられています。カバーはM2.6で止めてあり、カバーを外すとC12880MAが顔を出します。カバーには直径3mmの穴があり、光はここから入射します。

MFA以降の機種では穴の中にスリットがつけられています。それに対して、MF以前の機種ではスリットはなく、C12880MAの入射部がそのまま見えます。なお初代のPCFを除いては、カバーと本体の間に近赤外カットフィルターが装着されています。

MFA以降の品にスリットが取り付けられているのは、使用している分光ユニットは入射光線方向によりスペクトル形状が変化してしまうため、入射方向を制限するためです。ただ、マイクロ分光ユニットは約±20度の範囲から光が均等に入射したときにカタログスペック通りの性能を発揮するので、スリットにより入射光の角度範囲を狭くしてしまうと、本来の性能が発揮できない可能性があります。個人的にはスリットはない方が好ましいと考えています。スリットがない状態で、 穴の表に薄い拡散板を貼れば、マイクロ分光器の入射範囲と割とよいマッチングとなります。ただ、スリットは近赤外フィルターに接着されているようで、気軽には外せないようです。

分光器としての基本性能はC12880MAにより定まっています。ここでは、スペックを細かく示しませんので、必要な方は浜松ホトニクスのWebでC12880MAのデータを御確認下さい。

セットアップ

ソフトウエアはATシステムのWebからダウンロード出来ます。MFではドライバーが必要で、2023年8月以降はドライバーのインストールに手間がかかります（Webではややこしい手順が紹介されていますが、PCの日付を2023年7月以前にしたら、すんなりインストールできました）。その点、MFA以降のソフトはドライバー不要です。ただし、最初に起動するときに下記のような警告が出ると思います。

左側の警告がでたら、詳細をクリックすると右側の画面となりますので、実行をクリックして、いったん起動すれば、その後は文句を言うことなく起動するようになります。

測定用ソフトウエアを起動し、メイン画面が現れたら、再検出ボタンを押して接続した本体を認識させます。検出されれば、その下に接続したカラーコンパスの個体番号が表示されます。使っているコンピュータに複数のカラーコンパスを取付けている場合には、複数の表示がされるようですが、1台しか所有していないので、確認はしていません。

測定：カラーコンパスMFとの比較

カラーコンパスMFAの測定ソフトは先代のMFからいくつかの点で変更があります。MFを所有している場合でも買い足すかなどの参考にもなると思いますので、簡単にですが差異を紹介します。まずはMFの測定画面です。

MFA2の測定画面を次に示します。

MF用のソフトには、「光源」「反射」「透過」といった項目があったのですが、MFAのソフトには、これらの項目はなく画面上部で「スペクトル（線）」「スペクトル（色）」「スペクトル（比較）」「色度図」のいずれかを選択します。スペクトル（線）とスペクトル(色）は同じ情報を表示しますが、(色）だと尤もらしく着色されたスペクトルの図になります。グラフの縦軸最大値は約6万5千です。MFでは縦軸最大値は4000でしたが、MFA以降では、内部で15回加算して、16ビット相当にしているので、最大値が大きくなり分解能も向上しています。スペクトルは、分光器の感度補正されたものが表示されているので、そのまま色評価にも使えます。ＭＦでは未補正のスペクトルも選択できましたが、ＭＦＡ用のものは補正後の表示のみのようです（Verｒ．1.9)。これは、MFではPC側で行っていた補正をデバイス側で行うようにしたことが関係しているかもしれません。光源のスペクトル評価や蛍光スペクトル測定が目的なら問題ないのですが、透過率や反射率の測定が主目的の場合は、実際の信号値がフルスケールに近くなるように強度を設定したいので、未補正のスペクトルが表示できないのは残念なところです。

スペクトル（比較）では、ベースとなるスペクトルで除算した結果を表示します。使用に先だって、ベーススペクトルを登録しておく必要があります。縦軸のスケールは120%フルスケールで固定されているようです。

測定画面には平均回数の横に数値を入れられる枠があります。これは、平均をとるための測定の間隔をミリ秒単位で指定するためのものらしいのですが、MFA2のファームウェアのバージョンによっては、対応しておらず、ここに数値を書き込むとハングアップすることがあるようです。ハングアップした場合は、ATシステムのWebからリセット用のソフトをダウンロードして、リセットをかける必要があります。

データ取得の横の枠は、データを連続取得する場合の間隔指定で、ミリ秒単位のようです。このほか、マニュアルにみあたらない機能として、編集タブの下に「ダーク設定」という項目があります。メーカー出荷時にダーク設定は行っているが、必要に応じて、光が入射していない状態で、ダーク設定を行えばよいとのことです。

露光時間はMF、MFAともマイクロ秒単位で表示されます。2000は2000マイクロ秒=２ミリ秒です。スペクトルを見て、測定時間を調整します。MFでは数値を入力して変更する仕様でしたが、MFAでは数値入力の他、左右にある-と＋のボタンをクリックしての調整もできるようになりました。ボタンによる調整では露光時間は
1000-2000-……-8000-9000-10000-20000-30000
と変化します。便利な機能ではありますが、9000から10000でピーク値がフルスケールの7割程度になり、もう一声と思って＋を押すとピーク値はフルスケールの1.4倍となりスケールオーバーしてしまいます。値がきれいな数値でなくてよいので、ボタンごとに1.2倍か1/1.2倍になるといった感じで、等比変化してほしいところです。

広波長域LED光源