古民家ギャラリー ツキザワの家は、西和賀町にある藁葺き屋根の旧家の古民家を改修した展示施設です。奥羽自然観察会を主宰しているカタクリの会の瀬川 強さんが運営していて、瀬川強さんの写真作品と、水彩画家 川崎茂花さんの西和賀の山野草を描いた襖絵が常設展示されています。今回は「春の花」の企画展（2023 4/29〜5/5）に参加させていただくことになりました。
「光るメッセージボード」はガラス用マーカーペンで透明なアクリル板にメッセージを書くと下から照らしているLED光源でメッセージが浮き出て見えるものです。光がアクリルの内部から外（空気）に出ようとするとき、臨界角42.2°以下では100%反射（全反射）して外に出られなくなります。マーカーのインクが表面にあると、全反射せずに光が外に出てくることができます。これがメッセージが光る理由です。
マーカーのインク以外でも、アクリルの表面に傷などがあると凹凸で散乱して光が外に出てきます。凹凸の密度が高いほど光が出てきて、凹凸のないところからは光は出てきません。レーザー加工機でアクリルの表面を加工すると、写真の濃淡に対応するように光らせることができます。
原理は単純ですが、写真の濃淡に応じて凹凸をつけるのは少し工夫が必要です。
(1) [写真素材は白黒] カラー写真で素敵に見えても白黒にすると何が写っているかわからなくなることがあります。白と黒のメリハリのある写真が良いでしょう。
(2) [網点] 印刷物の写真のように200線ぐらいの網点を使います。無料で使える画像処理ソフトGIMPでは、フィルターメニュー > 変形 > Newsprint… で網点にすることができます。
(3) [トーン] レーザー加工機で網点加工すると、飛びやすく潰れやすい性質があります。飛びやすいというのは、小さな点はアクリルが溶けないのである程度大きな点になるまで加工が始まりません。潰れやすいというのは、逆に周りが加工されている中に加工しなくても良い点があっても一緒に解けてしまいまって、余分に加工されてしまいます。
(4) [網点の凹凸] 網点は白から徐々に点が大きくなって、50%を超えると黒の中の白点が小さくなっていきます。単純に言えば0%から50%までは凹凸が増えていきますが、50%を超えると凹凸は減っていきます。
(5) [白黒反転] レーザー加工では黒い部分が加工されて凹凸になり、凹凸が光を散乱させて白く光ります。つまり、黒と白が反転するので、あらかじめ白黒写真の白黒を反転させます。
(6) [左右反転] アクリルの裏面にレーザー加工をした方が反射光量が得られるので、画像は左右反転して正面から見たときに正しい像になるようにします。
この中で(3)と(4)はトーンカーブで調整します。
原画の0(黒)-255(白)を143(黒)-230(白)に変換しています。黒付近と白付近で傾きを変えているのは”飛びやすくて潰れやすい”性質を補正するためです。（実際の作業では白黒反転した後で、トーンカーブを適用しています。）このトーンカーブを調整すればもっときれいになるのではないかと思います。
LEDユニットは3Dプリンターで作りました。
Fusion360のスクリーンショットはユニット下面を見た図になります。LED基板とUSBコネクタ(USB Type-Cコネクタ 電源供給用）と配線が収まります。
照明用LEDは秋月電子通商の太陽光ＬＥＤモジュール（白色ＬＥＤ）5Vを使っています。目に優しい自然光に近い光というのが特徴です。75mm角用はLEDモジュールを1個、150mm角用は2個連結して使います。
https://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-15933/
2023.04.02
