] 映画の郷 [ 電子工作部:映写機用レンズの実写性能比較システムを作る(01)

今年になってから9.5ミリ映写機用レンズの実写性能を比較するシステム作りを始めました。運用できるレベルには達しておらず試行錯誤中ながらもある程度形が見えてきたので経過報告です。

システムのコア部分に転用した独イハゲー社のカメラ用アクセサリー2点(マクロ撮影用ベローズ & 金属製エクステンションチューブ)。どちらも本来はカメラとレンズの間にかませて使用するものです。

左の写真はイハゲー社のアナログカメラにマクロ撮影用ベローズを実際につけてみたところ。蛇腹を伸ばすと焦点距離が長くなり、小さな被写体を接写できるようになります(右は桃色のカスミソウを撮影した一枚)。

両者ともに単体ではマクロ撮影にしか使えないのですが、今回は3Dプリンタで製作した補助器具を埋めこみ別種の機器に流用していきます。

スケッチブックでイメージ作り。センサー/レンズ側とフィルム/光源側の二つのパーツに分けて作っていくことにしました。

【センサー/レンズ側】

金属製エクステンションチューブは竹の節に似た構造になっていて幾つかに分けることが出来ます。今回はこのチューブを二つに分け、一方の内側に樹脂製リングをかませたレンズを埋めこんでいきます。

映写機用レンズには共通規格としての「マウント」概念がないため外径や長さがまちまちです。レンズの外径を図り、フィットする形でリングを作っていきます。

左は仏エルマジ社のレンズF=1.6 40mm(レンズの外径30.0ミリ)を装着した時の様子。右は同社のレンズF=1.9 45mm(レンズの外径28.0ミリ)をつけた際の様子。

【フィルム/光源側】

金属製チューブの残り半分にも3Dプリンタで作ったパーツを埋めこんでいきます。9.5ミリフィルムの断片(3コマ分)を固定できるフィルムフォルダーです。二ヵ所の小さな突き出しをフィルムの穴(パーフォレーション)にはめて固定する形です。

このフィルムホルダーをセットする仕組みを作っていきます。複数の樹脂パーツを組みあわせたもので、四角い箱型の部分がランプハウスとなっており、1)LED電球、2)背面の光を反射させるお椀型のミラー、3)パテベビー映写機から取り出したコンデンサーをはめこんでいます。LEDの電圧が12Vだったので単三電池8本を外付けにして電力を供給します。

フィルムホルダーをはめこんだ金属製チューブを置きます。電源のスイッチをオンにするとフィルムが一コマ分、チューブの中央部で照らし出されます。

センサー/レンズ側パーツとフィルム/光源側パーツを向かい合わせにセットします。マクロ撮影用ベローズの土台部には2ミリ弱程の隙間があるので、光源側パーツの土台から伸びた薄い板を差し込む形になります。

組みあわせたところ。フィルム部分が光っています

同じ状態でセンサー/レンズ側から見たところ。レンズを通して見ているため天地左右が逆転しています。センサー/レンズ側にはカメラをセットするマウント(EXAKTAマウント)がありますので、マウントアダプタ(マイクロ4/3-EXAKTA)経由でミラーレスカメラ(マイクロ4/3マウント)を取りつけます。

蛇腹でレンズとの距離を調整し、映写された画像の幅とセンサー幅が一致する地点を見つけさらにピントをあわせていきます。上手くいくとミラーレスカメラの画角(3:4)一杯に拡大された映像が映り、デジタル撮影ができるようになります。

冒頭には「映写機用レンズの実写能力比較システム」と書きましたが、その実態はミラーレスカメラを土台にしたデジタルフィルムスキャナーです。

イメージ図は上のようになっています。右側からランプハウス、フィルム、距離を置いて映写機用レンズと並んでいて、この部分には簡易化した映写機が隠れています。一般的に映写機は投影された映像を「スクリーン」に映しますが、今回はスクリーンに置き換えた剥き出しのカメラセンサーで画像データを取りこんでいく訳です。

一方、映画フィルム用のスキャナーは照らし出されたフィルムをセンサーとレンズをセットにした「カメラ」で撮影するという発想になっています。

センサー~レンズ~フィルム~光源までの並びは同一。映写機で投影した画像をセンサーで取りこむ前者と光で照らされたフィルムをカメラで撮影する後者は発想こそ異なっているものの物理・光学的には同じことをしている話になるのです。

] 映画の郷 [ 電子工作部:「綺乃九五式」にラズベリーパイのHQカメラを移植する

ラズパイ4Bが発売された時「カメラモジュールのV3が出ないかな」と密かに期待していました。そちらの音沙汰がなく不思議に思っていたところ、5月初めに新作のカメラモジュール「ハイクオリティカメラ V1」(以下「HQカメラ」)が発売されました。

センサーにSony IMX477R(英語規格書)を使用。1/2.3型で対角長7.857ミリ。センサーの縦横は実寸で4.7ミリ(高さ) ×6.2ミリ(幅)。有効画素数は12.3MピクセルでV2(8M)の約1.5倍になっています。ラズパイ4Bに接続し「vcgencmd get_camera」で確認すると無事認識されていました。

対応レンズはCS/Cマウントとなっています。手持ちのレンズを幾つか組みあわせてみましょう。

モビルスーツ風の風格があります。実際に試写した感想としてはV2カメラで発生していた「口径蝕」問題が解消されたのが何より一番の進化だと思います。

上の写真は2020年1月の雪の日にV2カメラで撮影したものです。このカメラモジュールはオリジナル以外のレンズを使うと四隅を中心に赤みがかった変色が出てしまいます。「キャリブレーション」という方法で補正をかけないと直せないもので、ラズパイベースでフィルムスキャナーを製作する際に大きな障害となっていました。

HQカメラ + ベルティオ Cinor (F20 1:1.9)で撮影した一枚。ヒストグラム右端にやや怪しい動きが見られるものの、V2カメラの欠点を修正した形になっています。

動作確認ができたので綺乃九五式スキャナーにHQカメラを移植していきます。

レンズは以前と同じくタムロンの21HA(Cマウント)。

HQカメラではイメージセンサーの幅が6.2ミリ程に広くなっています。目標としてはタムロンレンズと接写リングを組みあわせながら、この画角一杯に9.5ミリ(実際に映像が映っている部分の幅は8.5ミリほど)のフィルムを映し出していきます。

まずは必要となる接写リングの長さを計算していきます。

V2カメラの場合はセンサー幅が3.68ミリだったため3.68÷8.5=0.47。0.47倍の倍率を得るため20ミリの接写リングをあわせ、フィルム面からレンズの先端までの距離を168ミリ(16.8センチ)に設定していました。

今回センサー幅が変わりましたのでパラメーターが変わっています。

35ミリの接写リングを間に挟みます。この時CSマウント(HQカメラ)とCマウント(タムロンレンズ)の差分の5ミリがあるため、元々56ミリの焦点距離を備えていたレンズに30ミリの接写リングを組みあわせたことになります。

タムロンの仕様書に従うと、30ミリの接写リングをつけた際の最短撮影距離が119.6ミリで、その際に横幅12.1ミリの対象を画面に収めることができるようになっています。

この時、センサー面上に投影される画像の幅xは12.1:x = 119.6:86(56+30なので)となり、xは8.7ミリとなります。元々12.1ミリだった被写体がセンサー面では8.7ミリになったので0.71倍マクロレンズとして機能している訳です(ラズパイHQカメラのセンサー幅は6.2ミリですので、このセッティングで撮影すると幅8.7ミリの画像の中央の6.2ミリ分だけが切り取られて出力されます)。

最短撮影距離119.6ミリの場所に9.5ミリフィルムを置いてみます。フィルムの中で実際に映像が映っている部分の幅は8.5ミリほどです。これが0.71倍されると6.11ミリになります。ラズパイHQカメラのセンサー幅6.20ミリに上手く収まります。

V2カメラ+20ミリ接写リングの時は最短撮影距離が約16.8センチでしたが、今回のHQカメラ+35ミリ接写リングの場合は最短撮影距離が約12センチ。いままでより4.8センチカメラの先端をフィルム面に近づける必要があります。空間の余裕はあるので上手くいきそうです!

「綺乃九五式」にセッティングしたところ。

ラズパイHQカメラ + タムロン21HAレンズでの9.5ミリフィルムスキャン例(2400*1800)

1923年に発売された『パテ・マガジン 第1巻』より「金魚」の動画をスキャンしたものです。フレーム内に9.5ミリフィルムのコマがピッタリと収まっています。一部にガタツキが見られ微調整が必要ですが実用には使えそうです。

Pathé-Magazine Vol.1 « Les Cyprins Chinois »

Cマウントレンズは現在でも監視カメラなど産業用として市販されていますが、そもそも戦後の16ミリ動画カメラによく使われていた規格でした。今後クラシック・カメラ/オールド・レンズの愛好家も巻きこんで面白い作品が出てきそうな気がします。

【祝】「綺乃九五式」が本年度「みんなのラズパイコンテスト」グランプリを受賞しました

「綺乃九五式」9.5ミリ専用 フィルムスキャナー

「みんなのラズパイコンテスト」は日経BP(ラズパイマガジン/日経Linux/日経ソフトウェア)が主催する電子工作のコンテストです。第6回目を迎えた本年度、「【ラズベリーパイ × 戦前映写機】綺乃九五式 フィルムスキャナー」で初参加させていただき、栄えあるグランプリを頂戴する名誉に預かりました。大きな賞を頂き恐縮かつ光栄に思っております。プログラミングはまだまだ初心者ですので精進して参ります。

仕様詳細はこちら

【「綺乃九五式」で甦る戦前日本の風景】

c1929 「かごめかごめ」 9.5mm 個人撮影動画
「かごめかごめ」1929年頃 9.5mm 個人撮影動画
1930年 「鳩と戯れる進一」 9.5mm 個人撮影動画
「鳩と戯れる進一」 1930年5月28日大阪四天王寺にて 9.5mm 川口光羊氏撮影
1929年頃 「池の掃除」9.5mm 個人撮影動画
「池の掃除」1929年頃 9.5mm 個人撮影動画
1923年 「震災のその後」 9.5mm 仏ニュースリール
「震災のその後」1923年撮影 9.5mm 仏パテ社ニュースリール
1910年代後半~20年代初頭 「日本雪景色」 仏ドキュメンタリー短編
「日本雪景色」1910年代後半~20年代初頭 9.5mm 仏ドキュメンタリー短編

「綺乃九五式」は全くのゼロから作り出されたシステムではありません。様々なアプローチで電子工作に挑戦しソースコードや記録をGithub、Qiitaに残してくれた沢山のプログラマーさんや自作愛好家様たち、そして個人的にご支援を頂いた廣田昌義、北原ルミ御夫妻に心より感謝申し上げます。

2019年11月28日

1930年代初頭 9.5mm 個人撮影動画 『かごめかごめ』(自作スキャナー「綺乃九五式」サンプル動画)

「9.5ミリ動画 05b 個人撮影動画」より

Early 1930s 9.5mm Home Movie « Kagome Kagome »
(Kino Type 95 Film Scanner Sampler)

かごめかごめ、かごのなかの鳥は
いついつ出やる 夜明けの晩に
鶴と亀が滑った 後ろの正面だあれ?

昭和6年(1931年)頃に撮影されたと思われる動画。

自宅の中庭で遊んでいる子供4人を父親が撮影した内容です。冒頭はお手伝いさんと思われる女性を交え「かごめかごめ」をしています。その後末っ子のおちびちゃんがカメラを前にポーズを取り始めます。場面は続いて縁側へと移り、兄姉弟が仲良く戯れている様子。大きな飼い犬も登場。最後は再び中庭へと戻って映像が終了。

元々は15本組で入手したフィルムセットのひとつで同じ兄姉弟を中心とした動画が他に数本含まれています。末っ子の坊やが披露していた両手をぐるりと回す動きは学校か何かで習う踊りのようで、別フィルムでお姉さんたちが完全版を披露。他にも仕事絡みの動画があって、内容から撮影者が東京帝国大学の朝比奈教授の下で化学/薬草学を学んでいた研究者さんだったと推測できます。

20メートルフィルム/1175フレーム/再生速度11フレーム毎秒
2400×1800の解像度でスキャンを実施、YouTube版は1080×810まで解像度を下げています