・ベイヤー配列でのナイキスト周波数

ナイキスト周波数とは、デジタル化するにあたって
それ以上解像できない限界の細かい模様です。
ナイキスト周波数よりも細かい模様はモアレになります。
(ローパスフィルターは細かい模様をぼかすことでモアレを発生しにくくしている)

上の図はモノクロセンサーやフォビオンセンサの場合の話です。
実際にはデジカメでは色情報を得るためにベイヤ配列になっています。

ベイヤ配列

青と赤の画素は一つおきになっているので、緑に比べて
解像度が低くなります(ナイキスト周波数が低くなる)

ちなみに画像の周波数成分はどの様になっているのか
視覚化するとこんな感じです。

元画像

周波数成分

周波数成分で見たときの画像の見かたは
画像中央付近は、低周波成分
画像の端に行くほど高周波成分を意味します。
中央付近が白くなっていますが、これは
画像に低周波成分が多く含まれているという意味。

また、クロス状に白い領域が伸びていますが、
これは縦方向と横方向の高周波成分が多く含まれるという意味です。

ナイキスト周波数との関係はこんな感じになります。

ナイキスト周波数より低い部分(円の内側)がナイキスト領域で、
この範囲であれば正しく解像する。

ベイヤセンサだとナイキスト領域は以下のようになります

モノクロセンサに比べるとかなりナイキスト領域が狭く、
RとB画素は1/4の面積しかありません。
これは、青と赤の細かい模様だと
すぐにモアレが発生することを意味しています。

・新道峠に入れない

2020/8月半ば、新道峠で星を撮影しようと
山道を5kmほど走ったのですが、
なんと新道峠に行く林道のゲートが閉まっていました。
真っ暗な路面も悪い山道を走って、ゲートが閉まっていると
非常にショック

異様に厳重に！

このゲートを壊して無理やし侵入した不届き者がいたらしい

こういう事する人がいると、色々ルールが厳しくなってしまう。
新道峠は展望台の工事で11/30まで入れないとのこと。
ただし、去年は11月後半ですでに冬季閉鎖されていたので
今年は新道峠には行けない、ということになります。
(ただ、ゲートから2kmちょっとを歩けば行けないことはない)

新道峠は富士山が見える絶景の場所です。

ゲートが閉まっていてショックだった日は
その後に、山中湖パノラマ台へ行ったら
雲海が見れたので、救われた。

おまけ
花の都公園。ひまわり畑はどこにあるのかわからなかった。

・KANI Pertial Soft Focus Filterを確認

KANIフィルターの新製品のハーフソフトフィルターを
ついに手に入れました。

KANIの商品ページ

開発に時間がかかったのと、
人気商品ですぐに売り切れてしまうので
なかなか手に入れることができなかった製品。

同様の製品でKenkoから
ハーフプロソフトンAというものが発売されており、
それと比較をしてみました。

【新古品(店舗保証なし)】【即配】 (NO) 角型フィルター ハーフプロソフトン(A) 100×125mm ケンコートキナー KENKO TOKINA 【ネコポス便送料無料】星景写真に最適 価格：16784円（税込、送料無料) (2020/8/17時点) 楽天で購入

KANI Pertial Soft Focus Filter

kenko ハーフプロソフトンA

どちらの写真も同じ設定、同じパラメータで現像しています。
レンズ焦点距離は28mmです。

等倍拡大比較
左KANI 右Kenko

等倍だとよくわかりますが、KANIのほうがソフト効果がけっこう強め。
その影響で、小さな星が消えてしまっています。
引きで見ると、同じ露出設定にも関わらず
KANIフィルターはKenkoフィルターに比べて少しオーバー。
星がソフト効果で広がって全体が明るく見えるのだと思われる。

好みの差もありますが、
20mmより広角な場合は、KANIフィルター。
それ以上の焦点距離になると、
より効果の弱いKenkoのフィルターと
使い分けるのが良さそうです。

KANIフィルターのHPではソフト効果が弱め、と記載があるので
Kenkoのものよりさらに弱いのかと思っていたので
意外な結果となりました。

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・ペンタプリズムのガラス

先日、ペンタックスが
「ファインダーにこだわる、一眼レフでやっていく」
といった声明を出しました。

ペンタックスはミラーレスで失敗したので
ミラーレスはやりたくない、ってのがあると思いますが、
光学ファインダーは間違いなく良いものを作っています。

私自身も最近の撮影では、夜景だ、蛍だ、花火だ、で
光学ファインダーを覗く撮影機会が減っています。
それでも、光学ファインダーのある、ペンタックスのカメラは
撮影していて楽しいし、ものとしての愛着もあります。

動体撮影用でソニー、マウントアダプタ遊びでパナソニックの
ミラーレスも持っていますが、やはりミラーレスは
「撮影道具」としてしか認識できません。仕事ならいいだろうけど。

そしてペンタックスが光学ファインダーにこだわって
新しい梢材を用いたペンタプリズムを開発したと発表しました。
社名の由来にもなっていたペンタプリズムの加工は
非常に難しいものです。

ペンタミラーとペンタプリズムでは
ペンタプリズム機のほうがファインダー倍率は大きい。
これはミラーでは空気中を光が通過するのに対し、
プリズムでは屈折率の大きなガラス中を通過するためです。

屈折率の大きな物質の中を進むとなぜ倍率が上がるのか。
ファーカシングスクリーンから接眼レンズの先の眼までを
わかりやすく図示しました。

カメラのサイズなどの制約で、フォーカシングスクリーンから
眼までの物理的な距離はほぼ一定になります。
上の図では、ペンタ部分の反射は省略していますが、
屈折率の大きなプリズムを用いると光路長を長くできるので
接眼光学系の焦点距離を短くすることができます。

望遠鏡でもそうですが、
接眼レンズの焦点距離が短いほど倍率が上がります。

よって、光路長が長くなる高屈折率のガラスを用いたほうが
ファインダー倍率が大きくしやすくなります。
ペンタックスの新しい一眼レフではペンタプリズムに
高屈折ガラスを用いることでファインダー倍率を上げました。

ただ、高屈折率のガラスは加工が難しくなります。
屈折率が高いもののほうが基本的に硬くなります。
ダイヤモンドが一番高く屈折率2.4。

ペンタプリズムではダハ面の加工が特に精密さを要求されます。

レンズからの光がどのようにペンタプリズムで反射するかの図

ダハ面で2回反射します。
ここの部分の精度は少なくとも0.0055度以上が要求される。
制度が悪いとファインダーの中央に縦筋が見えてしまいます。

イメージ図

なので、ペンタプリズムに使用するガラスは
一般的なBK7から変えようとすると、
専用の工程が必要になり非常に難しくなってしまいます。
これをクリアしたということは、
ペンタックスは光学メーカとしての実力をまだ持っているということです。

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・IRセンサとは

IRセンサーを搭載したカメラが出てきました。
このIRセンサとは赤外線(InfraRed)を感知するものです。

赤外線センサが付いていると何が良いのかというと、
ホワイトバランスの精度が上がります。

ホワイトバランスとはそもそも何なのかというと、
光源の色を推定する技術です。
昼間の太陽光、夕方の太陽光、電球、蛍光灯、、、
いろいろな光源がありますが、全部違う色です。
白だと思っていても意外と白くない。

光に様々な色がついていても、
グレーのものをグレーに写すのがホワイトバランス。

しかし、実際の世界では物の色は
物体に反射した光として見えています。

なので、グレーカードがないと光源の色なのか
物体の色なのか判断ができない。

青い布？青い光源下にあるグレーの布？

青い布？青い光源下にあるグレーの布？

その場にいれば、光源が青いのか、布が青いのか判断できますが
写真だけではわかりません(カメラも判断できない)

なので、実際に青いものなのに、光源の色だと判断して
色をグレーにしてしまうというミスもありえます。
こういうミスをしないようにホワイトバランス技術者は色々考えます。
一般的なのが、明るければ太陽光、暗ければ人工光という判断。

ただし、夕方など暗くなってきても太陽光のときがあります。
その時は、別の情報を使って
ホワイトバランス(光源推定)を行わなければいけません
よく使われる手法が「緑っぽければ人工光」
水銀灯や蛍光灯は緑っぽい光です。

このとき、前述の青い布の問題と同じように、
「被写体が緑」なのか、「光源が緑」なのか、カメラは判断できません。

そうすると、人工光の緑を補正してグレーにしようとするので
太陽光下のシーンは画像全体がマゼンタっぽくなってしまいます。

こういうミスを無くすために、ホワイトバランス技術者は
更にいろいろ考えます。
植物の葉っぱが入っているシーンは高周波成分が多い(細かい模様が多い)
から、高周波成分が多いときは太陽光って判断しよう。とか。
ただそうすると、人工光で細かい模様が多いシーンでミスってしまいます。

そんなときに光源の種類を判断するのに役立つのが
IRセンサーです。

赤外線を含む光で主なものは太陽光です。
人工光は(白熱電球以外は)赤外線を含まない。
これによって、人工光か太陽光か切り分けができるので
正しいホワイトバランスにすることができます。

今回は暗い太陽光下での例を出して説明しましたが、
同様に明るい人工光下でも同じような問題を
IRセンサを使って解決できます。

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