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フルスペクトル写真は、マルチスペクトルイメージングのサブセットであり、写真愛好家の間では、フィルムまたはカメラセンサーの帯域幅の完全な広帯域スペクトルを民生用カメラで画像化することと定義されています。実際には、特殊な広帯域/フルスペクトルフィルムは、一般に「 VNIR 」と呼ばれる可視光と近赤外光を捉えます。[1]
改造されたデジタル カメラは、ほとんどのデジタル画像センサーが約 350 nm から 1000 nm の範囲で感度を持つため、紫外線の一部、可視光線のすべて、および近赤外線スペクトルの大部分を検出できます。市販のデジタル カメラには、センサーによって検出される赤外線の大部分と紫外線の一部をブロックする赤外線ホット ミラーフィルターが組み込まれており、許容範囲が約 400 nm から 700 nm に狭まります。ホット ミラーまたは赤外線ブロック フィルターを赤外線通過フィルターまたは広域スペクトル透過フィルターに交換すると、カメラはより広いスペクトルの光をより高い感度で検出できます。ホット ミラーがない場合、センサー要素上に配置されたカラー フィルター アレイの赤、緑、青 (またはシアン、黄、マゼンタ) 要素は、さまざまな量の紫外線と赤外線を通過させます。これは、使用する特定のセンサーとベイヤー フィルターで使用される染料に応じて、赤、緑、青のいずれかのチャネルに記録される可能性があります。改造されたフル スペクトル カメラは、適切なフィルターを使用して 紫外線写真または赤外線写真に使用できます。
フルスペクトル写真の用途には、美術写真、地質学、法医学および法執行、さらには幽霊狩りでの使用も含まれています。
歴史
フルスペクトル写真は、1950年代後半から1960年代前半に地質学や軍事のリモートセンシングの手段として始まった、マルチスペクトルと ハイパースペクトルの両方のスペクトル画像にそのルーツがあります。広帯域パンクロマティックフィルムは、市販の乳剤に紫外線と赤外線の感度が残っていた1920年代から、さまざまな形で利用できるようになりました。最も初期のカラーフィルムには、最近の市販の写真乳剤よりも広い帯域の色が含まれていることがあり、初期のカラープリントの赤みがかっていたり、色調が限られていることで認識できます（プリントの色あせと混同しないでください）。
1990 年代後半、熱心な写真家がデジタル カメラで赤外線を撮影し始めましたが、そのためには長時間露光か内部のホット ミラーの取り外しが必要でした。ほとんどの写真家は、ホット ミラーを同じ光学的厚さの赤外線パス フィルター(焦点を維持するため) に置き換え、赤外線のみを通過させて、赤外線白黒フィルムで見られる結果を実現しました。2000 年頃、すでに VNIR および赤外線スペクトル リモート センシングに従事していた電気光学エンジニアの David Twede は、改造したデジタル カメラを使用してより広範なスペクトル画像を調べ、それを使用した芸術的なスタイルを開発し、フルスペクトル写真芸術に乗り出しました。2003 年頃、特定の目的のために改造されたカメラを使用する法医学写真家は、安価なツールを手に入れるために市販のデジタル カメラを改造し始めました。フルスペクトル写真は、心霊現象をフルスペクトル写真や赤外線写真で実際に撮影したという主張は実証されていません。
現在、フルスペクトル画像撮影のために、デジタルカメラを改造して幅広いフルスペクトル光を通過させる場所がいくつかあります。Fujifilm FinePix IS Proなどの一部の DSLR カメラは、フルスペクトルの使用を目的として設計されており、約 1000 nm (IR) から 380 nm (UV) まで反応します。
基礎
デジタル センサーと写真フィルムは、目に見えない紫外線 (UV) と赤外線 (IR) を記録できます。いずれの場合も、改造したデジタル カメラ、特定のフィルター、透過率の高いレンズなど、特別な機器が必要になります。たとえば、ほとんどの写真レンズはガラス製で、ほとんどの紫外線をカットします。代わりに、高価な石英製のレンズを使用する必要があります。赤外線フィルムは、赤外線パス フィルターを使用して標準カメラで撮影できますが、焦点を赤外線の焦点に合わせて補正する必要があります。
デジタルカメラを改造するには、通常、赤外線ホットミラーを取り外し、同じ光路長の広帯域でスペクトル的に平坦なガラスに交換する必要があります。使用される典型的なガラスの種類には、約300 nmから1000 nmを超える波長まで90%も透過するSchott WG-280とBK-7があります。ホットミラーの取り外しは面倒で、特別なツールとクリーンルームが必要になる場合があります。[2]
カメラがフルスペクトルに感度を持つようになったら、外部フィルターを使用して、UV、可視光線、赤外線の一部を選択的にフィルターし、さまざまな効果を得ることができます。たとえば、標準の赤 #25a を使用すると、赤色光と赤外線を一緒に含めることができ、赤外線が高くシアンとして表示される部分を除いて、赤みがかった性質の特に強いツートンカラー画像が得られます。別の例として、18A や U-330 などの UV/IR フィルターを使用すると、青と黄色が支配的な 2 トーンまたは 3 トーン画像が得られます。あまり一般的ではないフィルターは、多様なパステルカラーの葉や深い青空から、空と地面のシュールな効果まで、さまざまな色効果をもたらすと言われていますが、完全な効果を得るにはデジタル画像処理が必要になる可能性があります。フィルムまたはデジタル写真のフルスペクトル写真の 1 つの問題は、広帯域情報によって生じる色収差です。つまり、紫外線や赤外線を含むさまざまなスペクトルは、異なる焦点に焦点を合わせ、使用する焦点距離に応じて、ぼやけた画像や色のエッジ効果を生み出します。 Nikon 105mm f4.5 UV-Nikkor など、この色収差を除去するように設計された特殊なレンズがあります。
改造されたカメラ センサーは紫外線と赤外線の両方の領域で記録できますが、混合光がセンサーに当たると、記録ではより長い赤外線が優勢になることに注意してください。赤外線の一部またはすべてをカットする選択フィルターを適用しない限り、短波紫外線はほとんどまたはまったく記録されません。長波赤外線は、フル スペクトル写真の青と緑の領域の可視光のかなりの量を洗い流す可能性があります。同様に、赤外線が完全にブロックされると、可視光が紫外線の記録を圧倒する可能性があります。したがって、真にフル スペクトルの写真を作成することはできません。
フルスペクトル写真は、自然と人工素材の反射率 (UV、可視光線、IR) とカメラの赤、緑、青のフィルターの特定のスペクトル透過率の相互作用から、さまざまな効果と超現実的な色を実現します。外部フィルターを追加すると、さまざまな相互作用が軽減または強調され、さまざまな効果が得られます。
アプリケーション
美術
フルスペクトル写真は芸術写真に使用されており、可視カラーフィルムに似た色を、赤外線写真の明るさと色調で表現できます。フルスペクトル写真のほとんどは風景写真です。また、現実の人間と超現実的な風景が交わる様子をフルスペクトル写真で撮影した芸術的な人物写真を求める動きも高まっています。フルスペクトル写真の芸術作品は、コロラド州とフロリダ州のギャラリーで展示されています。[要出典]
科学愛好家
ハイパースペクトルカメラとほとんどのマルチスペクトルカメラは高価で操作が難しく、コンピューターによる画像取得と面倒な後処理が必要です。適切なフィルターを備えた改造デジタル カメラは、地質学/鉱物学、農業、海洋学の目的で限定的なスペクトル センシングを提供します。ほとんどの消費者向けカメラは赤、緑、青のマイクロ フィルターを保持しているため、科学的画像撮影での有用性が制限されます。
法医学
法医学画像処理では、紫外線と赤外線の反射率がより多様な目に見えない物質を強調するために、フルスペクトル カメラがよく使用されます。用途には、目に見えないインク (紫外線と赤外線)、かき乱された土壌 (紫外線と赤外線)、銃弾の残渣 (赤外線)、体液 (紫外線)、繊維などがあります。法医学と同様に、考古学的発見の写真記録を強化するために、フルスペクトル カメラが研究されています。
参照
参考文献
- ^ [1]、VNIRの定義。
- ^ [2]、Nikon D50の改造に関する面倒な手順。