] 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(03)

先日の試運転の結果を受け、システムを若干修正した後に手持ちの映写機用レンズ10本でテスト撮影を行ってみました。使用したフィルムは前回同様に1922年『ちびっこギャング』の英パテスコープ社抜粋版より犬の画像(ただし別フレームに差し替え)です。LED電球(電球色、120ルーメン)で投影した画像を4/3型Live MOSセンサーで取りこんだもので、撮影後の画像処理などは行っておりません。

[1)パテ社 パテ・ベビー映写機標準レンズ F=30ミリ]

パテ社のカタログにはスペック表記がないのですが焦点距離30ミリだと思われます。他のレンズと比べやや解像度が低く淡い甘めの感じに描写されます。またレンズが小さいため周辺光量の低下が目立ち、周辺部に色収差起因の滲みが見られます。確かにパテベビー映写機で実写するとこういった感じの映り方をしますよね。レンズの小ささを考慮に入れると上々のパフォーマンス。

[2)パテ社 パテ・ベビー映写機用 パテクソール・クラウス F=25ミリ]

「1)標準レンズ」に似た淡く優しい発色・描写ですが、一段シャープでケラれもやや目立たなくなっています。ただし標準レンズでは見られなかった流れが発生していました。

[3)パテ社 パテ・リュクス映写機標準レンズ F=32ミリ]

ベビー映写機用のレンズと質感が異なり、「9) マジステール F=1:1.9 45ミリ」に近いメリハリのあるシャキンとした描写になっています。四隅が僅かに暗くなっていますが全体的に緻密な描写で歪みも小。被写体深度も深めでピントを合わせやすく、バランスの取れた使い勝手の良い良いレンズだと思います。

今回は日本製映写機のレンズもテストしてみました。

[4)五藤光学研究所 F=50ミリ]

やや解像度が低めでピントが完全にあいきらない感じ。グルグルボケのような乱れが見られます。それでも周辺部まで大崩れせず、並以上の力量を備えているレンズだと思います。

[5)アルマB型映写機用 標準レンズ(メーカー不詳)]

アルマB型用の標準レンズは無銘でスペック表記がありません。ややコントラストが強くシャープかつ細密な描写。四隅まで明るく、歪みもあまり目立ちません。系統的には「9)マジステール F=1:1.9 45ミリ」に近い印象。

[6)さくらプロジェクションレンズ F=2インチ]

一本だけ16ミリ映写機(さくらスコープ)用のレンズでも試してみたのですが、どう調整してもピントが上手くあいませんでした(中央部分ですらジャストにならない、像面湾曲?)。レンズを分解して確認して見たものの特に異常なし。もう少し調整を続けます。

前回の試運転でテストした4本のレンズも今回の条件で撮り直してみました。結果はほぼ前回と同じです。

[7)エルマジ社マジステール F=1:1.6 40ミリ]

レンズ中央部付近の解像度は高く、毛並みの細かな陰影も綺麗に再現されています。周辺部では光量低下(ケラれ)が目立ち、滲みつつ流れる感じのボケが発生しています。元々レンズのコンディションが悪く、前玉周辺部に清掃しても取れない汚れが固着してしまっているのでおそらくその影響が出ています。中央部の濃淡のグラデーションは素敵なのですが惜しむらくはその力が隅々まで発揮されていない感じ。

[8)エルマジ社マジステール F=1:1.9 40ミリ]

中央で焦点を合わせているはずが上手く結像しない感じ。他のレンズと比べて被写界深度が浅く、フィルムに発生しているわずかな凹凸でピントが外れてしまうようです。映写機で実使用する際にもピント合わせがシビアな一本ということになります。

[9)エルマジ社マジステール F=1:1.9 45ミリ]

40ミリの2本がやや赤みを帯び柔らかい感じの描写だったのに対し、45ミリはコントラストが強めで彩度も低く硬質な描き方をしています。周辺部の歪みやケラレも少なく、今回テストした3本のマジステールでは一番良いレンズの印象を受けました。

[10)メイヤー・ゲルリッツ社 キノン・スーペリアー F=1:1.6 40ミリ]

前回のテスト同様「7)マジステール F=1:1.6 40mm」と「8)F=1:1.9 40mm」の中間位の画質、の結果が出ました。ケラレはそこまで目立たないものの、比較的中心に近い部分から放射状の流れが発生。犬の毛並みの繊細な表現は良いですね。

個人的な予想より良かったのが3)と5)、9)。ほぼ予想通りだったのが1)と2)、4)、10)。期待値に届かなかったのが6)、7)と8)。

1920年代パテベビー専用の1)と2)は同系統のレンズで、コントラスト低めながらも暗い光源で細やかなグラデーションを再現できる能力を備えています。30年代レンズでは7)と8)が同じグループで、9.5ミリの柔らかな質感を生かしつつ周辺部まで明るく、解像度を上げる方向に進んでいます。一方で歪みや収差を低減し、コントラストを際立たせカッチリした質感に向っているのが3)、4)、5)、9)辺りのレンズ。10)メイヤー社キノンは独自路線のクセ玉ですね。

] 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(02)

映写機用レンズ比較システムの試作機でテストを行いました。テスト対象は仏エルマジ社のマジステール3本とメイヤー・ゲルリッツ社のキノン・スーペリアー。マジステールのF=1:1.6 40ミリは仏パテ社のリュクス映写機、F=1:1.9 40ミリはスイス製パイヤール・ボレックス社のD型映写機、F=1:1.9 45ミリはボレックス社のDA型映写機、キノン・スーペリアーF=1:1.6 40ミリは独パテックス社の200B型映写機についていたものです。

被写体は1922年公開『ちびっこギャング(Our Gang)』の英パテスコープ社抜粋版(「Fickle Flora」10240番)より犬の画像。

[エルマジ社マジステール F=1:1.6 40ミリ]

レンズ中央部付近の解像度は高く、犬の毛並みの質感や土表面の細かな陰影も綺麗に再現されています。周辺部では光量低下(ケラれ)が目立ち、流れるような感じのボケが発生しています。

[エルマジ社マジステール F=1:1.9 40ミリ]

中央で焦点を合わせているはずが何度やっても完全に結像しませんでした。レンズを一旦ばらして清掃しても結果は変わらず。他のレンズと比べて被写界深度が浅く、フィルムに発生しているわずかな凹凸でピントが外れてしまうようです。映写機で実使用する際にもピント合わせがシビアな一本ということになります。左上、左下の隅の光量低下はF=1:1.6 40ミリより大きくなっています。

[エルマジ社マジステール F=1:1.9 45ミリ]

四隅ぎりぎりはさすがに光量が落ちているもののケラレは比較的少なく、周辺部まできっちりピントがあっています。今回試した3本のレンズで実写能力は一番高かったです。画質がシャープで1:1.6 40ミリと比べてやや「硬い」感じの画質。また40ミリの2本が赤みを強調した色の出方をしているのに対し45ミリはモノクローム感が強いです。

[メイヤー・ゲルリッツ社 キノン・スーペリアー F=1:1.6 40ミリ]

「マジステール F=1:1.6 40mm」と「F=1:1.9 40mm」の中間位の画質、でしょうか。マジステールと比べて明るい部分がやや強く出ていてコントラストが強調されています。周縁部のボケ方はマジステール以上に激しく癖があります。

上に挙げたレンズの特徴(ケラれが目立つ、ピントがあいにくい…)は実写時に感覚として分かってくる話ではあります。今回のシステムを練り上げていくと複数のレンズを同一条件で並べた上で違いを可視化でき、必要ならグラフ化、数値化して定量的に比較できるようになります。

今回は試作機の位置付けで、テストによって幾つか問題がでてきました。

1)今回各レンズの焦点距離とF値から計算して3Dプリンタの補助パーツを製作したのですが、どこかで計算を間違ったようで焦点距離35ミリ以下のレンズで思っていた結果になりませんでした。

2)フィルムの平面性。フィルムは巻き癖がついてしまうためやや湾曲しがちで、しかも古い9.5ミリは湿度の影響で表面が凸凹しているものが多いです。一般的な映写機は金属(主に真鍮)のゲージ部でフィルムをサンドイッチ状に挟みこみ平面性を確保していますが、今回は2ヵ所の突起でフィルムを引っ掛けているだけなのでまだその意味で安定していません。

3)システムの精度の問題。今回のテスト方式ではレンズが僅かに斜めになっていただけでも結果が変わってきます。レンズの被写体深度を考慮しても十数ミクロン~数十ミクロンの精度が要求されており、測定ごとにピックテスターで条件を揃える必要がありそうです。

この辺をフィードバックした形で修正を施していく予定です。

ちなみに焦点距離35ミリ以下のレンズでもピントあわせには成功しています。ただし画像がセンサーの四方からはみ出る形になってしまいました。レンズの一番周辺の部分が見切れているため上のデータとは対等には扱えませんが、参考までにリュクス映写機用の32ミリレンズとパテベビー用のスタンダードレンズ、パテクソール・クラウス25ミリレンズの結果も公開しておきます。

リュクス映写機用32ミリとパテベビー用のスタンダードは解像度、ヒストグラム共に似たような結果が出ています。ただしベビー用レンズはサイズが小さいこともあって周辺部での光量低下が目立ちます。パテクソール・クラウスはサイズ的にパテベビー用レンズと同じくらいながらも光量低下が少なく全般的にクリアな映像になっています。

] 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:フィルムスキャナーにおけるディフューザーの使用

昨年まとめていた「綺乃 九五式・開発記録」で、写真を撮っていなかったため記事にできなかったコンテンツが幾つかありました。その一つが「ディフューザー」の設定でした。

フィルムをスキャンしていく際に必ず光源が必要となるのですが、ハロゲン/LED電球どちらを使用するにせよ光のムラができてしまいます。それを避けるため光を「散らす(ディフューズ)」仕組みを組みこまないといけない、という話でした。

室内で被写体をストロボ・フラッシュ撮影撮影する際に用いられるのが一般的な「ディフューザー」です。今回は幅一センチにも満たない小さなフィルムのコマを相手にしているため大掛かりなものは必要ありません。調べてみたところ、乳白色で半透明の樹脂かガラス、最悪薄手の白い紙をかませれば良いと分かりました。

Matthias Melchier氏自作の16ミリ用スキャナー(上)と
サンプル画像(下)

上の画像は2015年頃にMatthias Melcher氏が公開していた16ミリフィルム専用自作スキャナーです。フィルムに近い場所に白い紙を置いてディフューザに使用しているのが分かります。スキャン画像(下)を見ると光はきちんと散らばっています。

当初、綺乃九五式では乳白色の樹脂をLED電球とフィルムの間に置いたのですが上手くいきませんでした。ネットですりガラスを探し始めます。スキャナー自作ユーザーの集まるサイトで紹介されていた中国の「Plexiglas」は日本への発送に対応していなかったため断念。米エドモンド・オプティクス社の日本法人が扱っている25ミリ角のディフューザーを購入しました。

2020年8月に交換用で再購入したもの

スキャナーへの組みこみは3Dプリンタを使って固定用の補助部品を作り、すりガラスをはめこんで接着する方法を取りました。フィルムを固定するちょうつがい式の可動部分があるのでそこに貼りつけた形です。

光の拡散が均質となり画像が安定するようになりました。自作スキャナー作家の間で話題になる機会は少ないのですが画質に直結する部分で手間暇かける価値はあると思います。

パテベビー映写機・解体新書 [簡易版]

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5月末にジャンク扱いのパテベビー映写機を3台入手しました。どれも欠品や破損が目立ち実写には使えませんでしたがパーツ取りして一台分の組立てに挑戦。写真撮影を含めて1時間半くらいかかっています。

こちらの記事は簡易版で、個々のパーツの役割や組立て時の注意点は別項にまとめていきます。


1)背面部を取りつける [詳細版]

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鉤爪の機構を含んだ背面部を取りつけていきます。スプリングを正しく装着しないと映写できなくなるデリケートな部分です。

2)シャッター羽根を取りつける [詳細版]

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円形のシャッター羽根(3Dプリンタでの自作代用品)と、おにぎり型の変形ギアを噛みあわせていきます。1)と並んでパテベビー映写機の組み立てでは一番難易度が高い作業です。

3)正面部を取りつける [詳細版]

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4)ランプハウスを取りつける [詳細版]

pathebaby-process-04-lamp-house-01

5)ギアカバーを取りつける [詳細版]

pathebaby-process-05-gear-cover-03

6)土台部を取りつける [詳細版]

pathebaby-process-06-base-01

7)蓋部分を取りつける [詳細版]

pathebaby-process-07-top-piece-02

8)フィルム保護用のガラスパーツを取りつける [詳細版]

pathebaby-process-08-glass-cover-02


以上で基本的な流れは完了します。それ以外にもパテベビー映写機の実使用で役に立つノウハウは色々あります。折角ですのでこの機会にまとめてみることにしました。

補足1)ノッチ機構の仕組みを理解する [詳細版]

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補足2)レンズの分解とパテクソール・クラウス f=25mmの話 [詳細版]

pathebaby-process-sup-lens-01

補足3)鉤爪によるフィルム送りの仕組み [詳細版]

pathebaby-process-sup-03-04b

補足4)コンセントの形状と電圧の問題 [詳細版]

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補足5)ベビー映写機専用ランプについて [詳細版]

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補足6)カタログとマニュアル類


] 映画の郷 [ 電子工作部:パテベビー映写機のシャッター羽根を自作する

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1920年代に設計・市販されたパテベビー映写機は、本体のほとんどが金属製となっています。樹脂パーツを使っていないため寿命が非常に長く、一世紀近く経った今でも現役の機体も少なくありません。

そんなパテベビー映写機の最大の弱点として知られているのが円形のシャッターです。

元々の材質は金属なのですが、遠心力で回りやすくするため重さを確保する必要があって他のパーツと異なった材質が使われています。この素材が曲者で、早くからひび割れを起こしたり膨張して映写機内一杯に広がってギアを動かなくしたり多くの問題を引き起こしています。

手元の4台のパテベビー映写機で、1台がシャッター羽根を外した状態になっていました。この個体用に3Dプリンタでシャッターを自作してみました。

Replacement Shutter for Pathe Baby Projector

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Tinkercadでデザインしたデータを印刷し、塗装までしたのがこちら。

まずは六角レンチを使って映写機正面のナット(大、銀色)を外していきます。ナットとワッシャーを外すと本体のケース部分を取り外すことができます。

続いてシャッター羽根と軸を受ける板を外していきます。ナット(小、金色)2個を外し、横長の長方形の板をそっと手前に引き抜いていきます。軸の先端が見えますので、シャッター羽根をギザギザの滑り止めが付いた部分に差しこんでいきます。

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分解した手順を逆に戻って組み立て直していきます。金色のナットを固定する際、緩すぎたり逆に固定しすぎたりすると羽根が回らなくなりますので、クランクを回して動作確認しながら組み立てを行っていきます。

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ケース部分と蓋の部分を戻して作業完了。一時間ほどかかりました。パテベビー映写機の分解・組立ては何度か経験があるためそこまで時間はかかりませんでしたが、久しぶりだったため作業の手順を一部忘れて居たところもあって途中何度かヒヤッとしました。