ISO400のレンズ付きフィルムの分解能の限界点


質問させて頂きます。
ISO400のレンズ付きフィルムの分解能の限界レベルを知りたいです。
私自身では様々な条件下(基本的に屋外でしたが、測定はして居ませんが晴天の日で同じ時刻に同じ場所に三脚にガムテープでレンズ付きフィルムを固定し)において、1cm程の文字を色紙に書き、それを壁に貼り付けて、10cmごとに距離を計って遠ざかり、文字判別の出来るギリギリのラインを色々試行錯誤したところ1m弱がギリギリかな、と思いました。(1.6m以降は推測で文字を読むのも不可能かな、というレベルになっていきました。)
非常にアバウトで申し訳ないのですが、これは理論上限界と言えるレベルでしょうか?
様々な観点からご意見頂けますと幸いです。
お詳しい方お願い致します。

回答の条件
  • 1人5回まで
  • 13歳以上
  • 登録:2014/05/03 20:59:42
  • 終了:2014/05/10 21:00:07

回答(2件)

id:snow0214 No.1

snow0214回答回数470ベストアンサー獲得回数1162014/05/03 22:35:04

ポイント250pt

光学系で接近した2点を見分ける能力のことを分解能と言います。解像度と同じ意味と考えてもらった構いません。
理論上の分解能はレンズの口径に比例します。レイリーの限界(秒)は次の式で計算されます。

¥theta = ¥frac{127.5}{D}
http://hr-inoue.net/zscience/topics/camera/camera.html

富士フイルムの写ルンですISO400のレンズ口径は不明ですが、レンズ焦点距離は32mm、F値は10であることがわかっています。
http://photosuke.exblog.jp/i25/

F値=焦点距離÷レンズ口径

したがって、

レンズ口径=焦点距離÷F値=32÷10=3.2mm

と計算されます。

これをレイリーの限界式にあてはめると。

¥theta = ¥frac{127.5}{3.2} = 39.84(秒)

となります。

1メートル離れた距離にある39.84秒というと、

1000 * tan(¥frac{39.84}{60 * 60}) = 0.19(mm)

です。

これは、冒頭で述べたように、2点を辨別できる最小の距離です。
かりに文字が、この最小距離で構成される24ドット四方のフォントだったとすると、

0.19 * 24 = 4.6 mm

つまり、理論上は1メートル離れたところにある4.6mmまでの文字は見分けが付くのではないかと予想されます。1.6メートルで計算すると7.4mmです。

実際にはレンズの光学収差やコントラストの問題で、ここまで細かい文字は識別できないのだと思います。

他11件のコメントを見る
id:asdf212asutrf7ik78

経験上、シンプルエースとエクストラ400に画期的な違いは無いと思うのですが。
プラスチックレンズと普通のレンズが口径が同一でもやはりプラスチックレンズの方が半分まではいかなくても2/3程度の能力かな、私見ですが思うのですが。
1.6mは理論上の数値では1cm解像するだけの分解能があるのでしょうか?

2014/05/05 21:20:01
id:asdf212asutrf7ik78

何度も申し訳ありませんが、何かコメント頂けますと有難いです。
また、大変数学が苦手でして申し訳無いのですが、計算式に掛ける係数は1.6~3.3とありますが、1.6をかけた場合が限界値に最も近いのでしょうか。(つまりsnow0214様によるところの642万画素)
ご回答頂けますと幸いです。

2014/05/07 20:31:36
id:yoneto164 No.2

ヨネちゃん回答回数813ベストアンサー獲得回数942014/05/03 22:57:49

ポイント250pt

「理論上限界と言えるレベル」であると私は思います。

ISO400のフィルムで焦点距離32mmのレンズを使うと、
10mm四方の文字が読める限界距離は約2メートルということになります。
これは1文字を認識するのに144個の粒子が必要で、フィルムの粒子が0.02mmであると仮定した場合の結果です。

なぜ1メートル程度で限界が来るのかと言うと、レンズ付きフィルムの場合、本体に触れることなくシャッターを切るには専用の道具が必要ですので、それらを使っていないとすれば、ブレの要素が加味されると思います。
またF値が10程度であっても、1群1枚のプラスチックレンズが持つ合焦力というのも期待は出来ません。
よって、1メートルくらいが限界であると思います。

この限界を伸ばす方法としては、
こんな器具
http://pds.exblog.jp/pds/1/201209/27/16/a0104116_20312082.jpg
を使い本体に触れることなくシャッターを切る。
また、撮影直前にエアダスターなどでレンズのホコリを除去する。
露出をオーバーにする(もっと明るいところで撮る)などの方法が考えられます。

他1件のコメントを見る
id:yoneto164

リンクありがとうございます。その中に
「フィルムの感度について」
「粒子サイズが大きいほど感度が向上する」
とあります。
市販されていたネガフィルムで当方の知る限りではISO=18程度のものもありました。
実際には感光した後の粒子の大きさが問題です。
もちろん感光前の粒子の大きさより小さくなることはないでしょうから、可能性の1つではあるかも知れません。

2014/05/04 01:10:01
id:yoneto164

No.1 の回答も読みました。
32mm F10 でもレイリー限界が密かに起こるんですね、勉強になりました。
フィルム業界ではISO=100で感光後の粒子は平均約0.01mmと言われます。
メーカーとしては、ウチのがもっと細かいと言いたいのか、感光後の数値はあまり表に出ません。
ISO=200では約0.014mm、ISO=400では約0.02mmとなりますので、フィルムの限界が先に来そうです。
およそ半分という値が近似しているのは面白いですね。

2014/05/04 01:49:27

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