高感度カメラでNV性能を試す


デジタル一眼の高感度性能を試す
 
Nikon D7500 のISO上限感度は 51200(増感なし)、夜間撮影では 肉眼よりも明るい動画が得られます。
 この性能を使って、ナイトビジョンのような暗視装置にどこまで迫ることができるか みてみたいと思います。
 長時間の固定撮影やタイムラプス撮影には目下興味はなく、あくまでリアルタイムな動画ビューワーとしての性能です。

 ミラーレスカメラのEVFがあれば事足りるのですが、OVFです。 そこで背面液晶モニターでのライブビューモードがビュワーになります。

    

 こんなものを買ってみました。 ルーペレンズに遮光フードがついたもので ¥1000程度と安価でした。
 倍率は公称値2.8倍ということで OVFよりは大きく見えます。 

    
       D7500のOVF                   LCDビューファインダールーペ  (同じ倍率でコリメート撮影)

しかし決定的な欠陥として 視度が−2.5dぐらいに固定されていて、老眼の自分は使えません。 
視度を−1dにするためにはモニターと液晶の距離を20mmも後退しないといけません。 計算上、倍率も2.3倍まで落ちてしまいます。
どうしようもなくて しばらく放っておいたのですが、


  
       シグマ28−135mm                   大体こんな光路図

たまたま シグマの28−135mmのズームレンズのジャンク品の、前玉(第1群ユニット)を取り外してルーペレンズとしてすげ替えてみたら凄いことに。

       
    自作LCDビューファインダールーペ  (同じ倍率でコリメート撮影)

3群2枚のこのレンズ構成、合っていたようで、ワイドで歪曲も像面湾曲も少ないルーペになりました。 
(写真では糸巻き歪曲がありますが、肉眼ではさほど大きくありません)
ルーペで観察するのは せいぜいフィルムのサイズ。 3インチ液晶サイズの高性能ルーペってありそうでないのです。
そういえば 光学系の1要素の目的からして これとも共通点があるのかも。
液晶の総画素数が92万ドットしかなく、画素が見えてしまうのと、表示切替のレートが遅い、タイムラグがあるなど、今のミラーレスのEVF機では
すでに解決されているような欠点が見えてしまいますが、まアいいか。
SONYのα7S(たぶん市販デジカメの実力では最高感度機)とか手元にあれば良いですが。


     

V(ナイトビジョン)のレンズはF1.4でしたので、 50mm/1.4レンズを入手し公平な条件にしました。 
1974年製のレンズで、昼間はAEもAFも使えませんが 夜間撮影ではどうせマニアルしか役にたたないし、動画やライブビューは支障なく使えます。
これから最良の設定を探しながら試してみたいと思います。

              (2019年10月21日)





デジカメの高感度性能をナイトビジョンと比べる

3つの暗視機材
がそろう機会があり、簡単ですが比較を行いました。

  ・ D7500

  ・
Sionix社製 Aurora (CDV-100C)

  ・
PVS−14ナイトビジョン    です。

とりあえず、窓から撮影してみました。

月はしずんだ後の曇り空。 深夜で家屋の照明も消えていますが、30km遠方に熊本の光害があり、雨雲にうっすら反射しています。

肉眼で草地があるのは何とか分かる程度の明るさで、草の色まではわかりません。

    



■まずは 
D7500

ISO感度の設定は ベース51200のAUTO(感度自動制御ON)で上限設定はH2(205000)、

レンズは50mmF1.4開放、動画のフレームレートは60fpsより有利な 24fpsに設定しました。



静止画撮影時のシャッタースピードは1/25秒にして撮ったのが上の画像。 動画でも似たような画質です。

相当暗いですが草地の色も分かりビューワーとしての画質は悪くないです。






ISO感度をAUTOにすると、古いニッコールでもシャッター、絞りは固定でISO感度での自動露出制御が効きます。 

この状態でのISO感度はH1〜H2(上限をH2に設定) 明るさは適度になりますが、

カラーノイズが酷く、ビュワーとは言え鑑賞に耐えられる画質ではありません。


ISO感度はH5(1530000)まで設定はできますが、あってもノイズだらけで画にならず

使い物にならないです。



   



■次は Sionix社製Aurora (CDV-100C)

以前紹介したナイトビジョン(を標榜する)カメラです。 

そういえば 天文ガイド2019年7月号にも紹介されていたな。

感度はAUTOでマニアル設定なし (公称のISOは最大820000だそう)

レンズは35mm版換算で44mm。 フォーカスはマニュアルのみ。 動画のフレームレートは15fpsに設定しました。

DAY、TWYLIGHT,NIGHT の3つの撮影シーン切替環があります。

  ・ DAY 絞り5.6固定 

  ・ TWYLIGHT 絞り2固定

  ・ NIGHT 絞り1.4固定 かつ内部の IRカットフィルタが弱いものに切り替わる

ISO感度は手動設定なし。 AUTOで切り替わります。 

静止画撮影のシャッタースピードは自動と手動がありますが、手動時のスローは1.5秒までであり、長時間撮影はできません。





まずEVFの画質は非常に良く、感動的。 D7500の背面液晶を軽く超えています。

最新ミラーレスカメラのEVFと遜色なく、画素ツブも見えず、OVFと見間違えそうです。 これはイイ

暗視カメラとしてオールインワンのコンパクトさはイイ。 日本語切替にも対応で親切。

コンパスとGPSまで装備していて記録ツールとしては充実しています。




れはトワイライトモード。 色は自然だが絞りが2だし明るさが足りません。



NIGHTモード。 

月夜や 宵の口の夜景だと周りが薄明るいため、肉眼よりはるかに明るく見え、色もそれなりに綺麗なのですが、

これぐらい暗いと 目いっぱいゲインを持ち上げようとする。 やりすぎ感あり。

そのため色ノイズが酷い。

さらに同じ位置に固定パターンのノイズがスダレのようにのっており、NR処理が未完成の感じ。

また空の色が周期的に変り(それこそ薄いオーロラが動いているよう)、AWBも不安定。

IRカットフィルターを弱めて近赤外まで入れ光量を得るため、

草地や樹木の葉の色が不自然になる。(モノクロ表示にはできる)

色の不自然さに目をつむって 暗視性能としてはD7500よりやや上かなと思います。




■さいごに PVS−14ナイトビジョン(Photonis 4G INTENS 1800 オートゲート P45 WP) 


 

カラー化ユニットの再構成のため、お借りしています。

当然ですが撮影機能はなく、コリメート撮影しようにも蛍光体の後ろの単眼ルーペも付いていなかったので、

コリメート法ではなく、D40に等倍マクロレンズを付けて蛍光体を直接撮影する治具を作りました。



 

ピントがやや合ってないかもしれませんが、十分な明るさと階調があります。

ノイズは全く感じません。 ISO感度はいくら相当なのでしょうか? 一桁は違うように思います。

シャッタースピードというものが無いから定義しにくい。 代用するとすれば蛍光体の蓄光時間かな?

もっと暗い場合はシンチレーションノイズが出るのですが、デジカメのノイズとは出方が

全く異なるし、もっと抑制的に出ます。

非常に落ち着いた画像で、まだ暗くても余裕でいけそうです。

時間と技量があれば天体にも向けたいとは思いますが、この結果からは

ディープスカイのリアルタイム観望性能に関して言えば、モノクロなので面白みは欠けますが、

「現時点、少々高感度のデジカメでは本物のNVには太刀打ちできそうもない」 というのが結論です。 

またデジカメとしては NVには出来ないこと、つまり

短時間蓄積を基本として後処理による電視観望を楽しむのが良いとも言えるでしょう。

         (2019年12月4日)



追記

Hαなどの狭帯域フィルタを併用、夜景を観察した場合、D7500(F1.4レンズ使用)も 

Auroraも ノイズだらけで画になりません。 ナイトビジョンだと丁度 フィルタなしのそれら

2台に匹敵する画像になります。 このことからナイトビジョンの感度は 10〜20倍ぐらい

高いのではないかと思います。




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