- 締切済み
水中で撮影するためのＣＣＤカメラの撮影範囲と計算方法について
- ＣＣＤカメラを水中に沈めて水面の画像を撮影する際、どの程度の範囲を撮影できるのか計算方法を知りたい。
- 水面を水平面とした場合、ＣＣＤカメラを垂直に設置した時の撮影範囲についてはわかるが、カメラを傾けた場合の撮影範囲の計算方法がわからない。
- カメラの仕様は1/2"ＣＣＤカメラで、解像度は570TV本(水平)と480TV本(垂直)、レンズの焦点距離は3.5mmで、水面から10ｍの地点で30度傾けて撮影を行う。
- 監視・センサ
- 回答数5
- ありがとう数3
- みんなの回答 （5）
- 専門家の回答
みんなの回答
ＤＭです 先ほどの一部訂正します ＞レンズ光軸方向：垂直上方前方６Ｍから無限大（水面にて） ＞レンズ水平方向：上記水面点より左右へ約１３Ｍ ＞光軸は１７．３２Ｍ先で水面と交差する をレンズ水平方向：上記水面点より左右へ約各々７．５Ｍ 追記： 水面との光軸交差点で左右へ約各々１３Ｍ です
ＤＭです 勝手に条件を決めました 水深１０Ｍで仰角30度とする 真水と仮定する 海水でも近似(海水の屈折率が見つからなかった） 屈折率 : n 水(20℃) 1.3334 (大気圧＋水圧＝２気圧 に 対する機器の物理的変化は無視する） 屈折率計算 スネルの法則で計算できます 深さ１０Ｍに対して撮影機器の大きさは無視できる大きさとして計算 とすると水中画角は 垂直画角は約５７．２° 水平画角は約６７．６°に狭くなる （水中では画角が狭くなる） 撮影範囲： レンズ光軸方向：垂直上方前方６Ｍから無限大（水面にて） レンズ水平方向：上記水面点より左右へ約１３Ｍ 光軸は１７．３２Ｍ先で水面と交差する 以下のレンズと仮定する ●高解像度（垂直４８０ＴＶＬ・水平５７０ＴＶＬ）某レンズカタログより 仕様 ・１／２インチインターライン転送型ＣＣＤ搭載 ３８万画素 ・露光機能 ＯＦＦ（１／６０）～１、２、４、８、１６、３２、６４、１２８、２５６フレームまでの１０段階 ・ＳＮ比５２ｄＢ ・カメラゲイン調整、ガンマ切り換えスイッチ付 ・映像出力端子ＢＮＣ ・ＣＳマウント（Ｃマウントアダプター付属） ・ ３．５ｍｍＦ１．４（水平画角 ９５．５°３５ｍｍ判換算約１７ｍｍ相当） 以下はカタログに無いので計算したもの （垂直画角 ７９．４° 近似計算 ） （対角画角１０８．１° 近似計算 計算精度は適宜四捨五入してますので参考程度に考えてください 思い込みでやってるのではずしてたらごめんなさい
素人のたわごとですが カメラのレンズ自体が水に接していれば屈折率も変わるのでしょうけれど 一般的にはカメラを防水ケースに入れてレンズ自体は水に接していないので 撮影範囲は地上も水中も変わりはないと思う 水中眼鏡を付けて潜ると水中の様子は数％大きく拡大されます その理由は水中眼鏡のガラスは平面でレンズではありませんが 水圧でガラスがへこみ凸レンズと同じ効果になると言われております と、言う事は深度が深くなればなるほど凸レンズが膨らむ
アクリルの凹面レンズが一番外についている（水陸両用で屈折率変化に対応している＝3.5mmは空気中の焦点距離）ものとして考えてみました。 １/２インチＣＣＤの縦サイズを５mmと仮定しますと、タテの画角は６０度（３０度の二倍）より大きくなってしまいましたので、「画面の途中で水面が途切れる（底側へ画面下端が向かう）」という結果になってしまいました。水中専用の場合は画角がせばまりますので収まるかもしれませんが、画角の計算方法を知らないので出せませんでした（すいません）。 参考：下半分の画面を横から見た直角三角形で考える カメラ下半分の画角の比率 長辺（レンズ中心軸）３.５/短辺２.５（縦５mmの半分）＝1.4 俯角から要求される比率 ３０度から 長辺√３/短辺１＝1.73205..... （短辺/長辺は便宜的に使ってますのでご注意ください） 実際にはカメラの有効な撮影距離を設定し、それをカメラの画面下端のラインの水面までの距離に当てはめれた方が実用的ではないでしょうか。 カメラの縦の正確な画角がわかるようでしたら、計算よりもトレーシングペーパーに画角相当の２本線を描き、方眼紙の上でこねくりまわす方がラクで早いと思います。 全部計算するとなると水中カメラを横から見たものとしてカメラの直情へ垂線を引けば二つの直角三角形で考えれば、画面下端と水面の角度は「俯角からカメラの上下の画角の半分を引いた値」で、画面上端と水面の角度は「１８０度からカメラの上下の画角の半分と俯角の和を引いたもの」になります。角度とtanθのやりとりができれば計算で出せると思います。 カメラ上下の画角は計算でも出せますが確認事項が多くなるのでメーカーさんに聞いたほうがベターだと思います。但しビント位置でも画角は多少変わってきますよ。
お礼
ご回答ありがとうございます。 計算式等があるのかと思っていたのですが，中々簡単にはいかないですね。 計算で頭を悩ますよりも実際に図を描いてみた方が早いのでしょうか…
毎度ＪＯです。 カメラの視野角（レンズの垂直方向に対して何度の撮影が出来るか)から計算できそうですが、 カメラ現物があるのでしたら、撮影しながら視野角を計測できそうです、 視野角が計測できたなら、計算により撮影範囲が出ます、計算でなくとも図に描いてみれば一目瞭然
お礼
回答ありがとうございます。 ＪＯさんの仰る方法で撮影範囲が出せそうですが，現在カメラの現物が手元にないので視野角を計測することは難しい状況です。 近似値でも良いので，ある程度理論(理屈)に基づいた値を出したいのですが…
お礼
カメラを水中に沈めた時の屈折などの影響を考慮すると複雑になってしまうので今の段階では陸上での画角計算を考えています。 つまり，壁面に対して垂直を0度とした場合にそこから30度傾けた時に撮影範囲がどうなるか?ということです。 壁面に対して垂直にカメラを設置した場合には撮影範囲は長方形になりますが30度傾けた場合には撮影範囲は台形のような形になるのかな?…と このような場合の計算方法というのがあれば教えて頂きたかったのです。 私の質問文が不十分だったようで申し訳ありません。