30m先の文字を読むには

質問

30m先の、10cmサイズのプレートの文字を読むには超望遠のカメラが必要で、焦点距離が2000mmのカメラの場合だと30倍でやっと見える程度です。
この場合1000mmのカメラだと倍率は何倍必要ですか。

回答No.3

HAL2（@HALTWO）

10cm Size の Plate に記されている文字の大きさがどれほどのものなのか (Font Size が 24 Point ぐらいとか) が判らないと何とも言えないのですが、充分な外光 (露出光) と Plate 面の Contrast が取れていれば 35mm Film 換算 f1,000mm も要らないのではないかと思います。

下図上段は私が RICOH CAPRIO R5 Compact Digital Camera と PENTAX K100D Digital SLR (Single Lens Reflection) Camera を持っていた頃の写真で、左端は RICHO CAPRIO R5 を 35mm Film 換算 f50mm で川辺にて 20m 程先に咲いていた向日葵を撮ったもの、中央はその向日葵を KENKO f500mm F6.3 Mirror Lens を PENTAX K100D に付けて撮ったもの、右端は Mirror Lens での画像を PC 内で 16 倍 (4×4 倍) に拡大したものです。

f500mm Mirror Lens は 35mm Film Camera 用ですので画角が 35mm Film 換算 f750mm 相当となり、PENTAX K100D は 3000 ×2000 Pixel の 600 万画素 Camera ですので 4×4＝16 倍に拡大した画像は 750×500 Pixel で 35mm Film 換算 f3,000mm 相当になっています。

下段左の 2 枚は PENTAX K100D に SIGMA 17～70mm F2.8～4.5 DC Lens を Reverse Adapter にて逆向きに取り付け、合計 68mm の Extension Ring を介して Macro 倍率を 9 倍 (通常の Macro Lens は 1：1 の 1 倍) にまで上げて APPLE MacBook 2006 Note PC Display を写したもので Display 画素を構成する縦長の RGB (Red Green Blue) Dot がはっきりと見えるものになっていますが、下段右の 2 枚のように RGB だけで構成した格子画面に RGB 以外の色が滲んで見えているように、実際の解像度は大分低くなるのが判ると思います。
これは Digital Camera の Image Sensor が RGBG (Red Green Blue Green) で構成される 2×2＝4 Pixel の Matrix を 4 画素と表記する上に Low Pass Filter と呼ばれる曇り硝子のような暈かしを作り出す事で Moiré を防ぐ機構が組み込まれている事からで、実際の解像度は縦横共に画素数の半分以下、750×500 Pixel 画像ならば 375×250 Pixel 以下の大凡 300×200 Pixel ぐらいになるだろうと思います。

それでも 15×15 Pixel の解像度もあれば判別できる漢字を 20 文字 × 13 行ぐらいは判別できるでしょうね。
上段右端の写真では向日葵の萼部分にある産毛を判別できますので 20 文字 × 13 行ぐらいは楽に判別できるでしょう。

この写真を撮るにあたって苦労したのは Shutter Mechanism の振動と正確な Pint でして、Shutter の振動は軽量の三脚では抑えられませんので PENTAX K100D を柵に乗せて手で押さえ込むようにしながら 2.0sec Timer 撮影とし、KENKO f500mm Mirror Lens は Manual Lens ですので微妙な Pint 調整を撮影枚数で稼ぐべく 10 Shot 以上撮った中から最も産毛がはっきり写っているものを選択しました。
超 Macro 写真も Shutter Mechanism の振動を VR (Vibration Reduction) 機構が押さえ込み切れないのか、Shutter 毎に特定の方向に生じたブレが Display 上 20μm 四方以下の観察を困難にしていました。

この写真例から乗用車 5 台分ぐらい (1 台 4m 余として 20m 以上) 離れた所にある被写体を撮って 20 文字 × 13 行以上の文字を読み取るのには 35mm Film 換算 f3000mm 相当の倍率があれば良いと推測できますが、現在の私が愛用している PENTAX K70 Digital SLR Camera は 2400 万画素ありますので KENKO f50mm F6.3 Mirror Lens を用いなくとも 35mm Film Camera 用 f125mm 程度の Lens でも PC 上での Digital Zooming と Sharpness (または Anti-aliasing ) 調整で同等の画像を得られるのではないかと思います。

Compact Digital Camera ならば 1000 万画素以上の Image Sensor と Digital Zooming を併せて 50 倍 (35mm Film 換算 f38mm 級を 1 倍として f1900mm 級) 以上の Zooming 能力を持つものがありますので PC に Data を取り込んで加工すれば 30m 先の 10cm 角 Plate に記された文字を楽々読み取れると思いますよ。

但し、最初に記したように「充分な露光」と目的の Plate 面に充分な Contrast が保たれている事が前提で、曇り空の下で目的の Plate も薄汚れているようでは Fractal 演算画像解析 Software 等で処理しなければ難しいだろうと思います。
Fractal 演算画像解析 Program は通常の写真 Data では暈け暈けで読めない文字を Sharp に浮き上がらせる事ができ、上手く使うと「どうしてこの元画像から文字を浮かび上がらせる事ができるの(*_*)？」と首を捻るほど不思議な程でして、違反車輌の Number Plate 読み取りなんかにも重宝しています(^^;)。

素敵な Camera Life を(^_^)/