【挑戦! i-Construction28】UAV飛行ルート計算も夢じゃない 焦点距離と画角について考える


 今回は、焦点距離と画角の関係について見てみたい。焦点距離は、光学的なレンズの中心から、フィルムやイメージセンサーまでの距離のことを言う。この距離が長いと望遠レンズとなり、短いと広角レンズとなる。カメラの世界では、焦点距離=画角と同義のとらえ方をしている。
 画角は、空中写真測量でいうと、現場のどれくらいの範囲を1枚の撮影でカバーできるかということになる。現時点での空中写真測量による出来形計測で、撮影ラップ率は、進行方向に90%以上、隣接コースとのラップ率は60%以上と決められている。画角を広くとれれば、事実上、撮影効率はアップする。
 今回、ズームレンズを使って焦点距離を変えながらスケールを撮影した。使用したカメラは、センサーが4256×2832画素(35mmフルサイズ)、前回と同じ条件の距離10mから50cmスケールを撮影したところ、24mmで150画素(1cm当たり3画素)、50mmで305画素(1cm当たり6.1画素)、70mmで422画素(1cm当たり8.4画素)となった。
 おおざっぱだが、24mmなら30m、50mmなら61m、70mmなら84mの距離まで要領を満足できる計算だ。(ただ撮影高度については、「対地高度50m程度」とされていることには留意したい)。
 3通りの焦点距離と高度から、写る範囲(画角)を計算で求めてみた。
 焦点距離24mm、高度30mで写る範囲は、横方向102m、縦方向40mになる。
 一方、焦点距離50mm・高度61mでは、横50m・縦31mなのに対し、焦点距離70mm・高度84mでは、横46m・縦30mとそれほど変わらない。
 このように焦点距離から撮像範囲を求めることができるので、UAVなどにカメラを取り付けて空中写真測量を行い、3次元座標点を算出する場合は、焦点距離について計算すると、飛行ルートを自分で設定することも不可能ではない。

◇センサーで焦点距離は変わる

フルサイズとAPS-Cの映像素子の比較

 焦点距離で気をつけなければならないのは、あくまでフィルムやセンサーの面積が35mmサイズの場合で計算しているということだ。ハイエンドの一眼レフデジカメでは、「フルサイズ(36×24mm)」というCMOSセンサーが使われていて、銀塩写真のフィルムとほぼ同じ面積のイメージセンサーなので、焦点距離も銀塩写真と同じに捉えてよい。
 しかし、CMOSセンサーの規格には、APS-CやCXフォーマットなど、フルサイズより小さな大きさがある。これはコンパクトデジカメなどに使われており、APS-C(16.7×23.4mm)のセンサーの面積はフルサイズの半分以下だ。
 当然、面積に応じて画素数も少ないので、フルサイズと同じ焦点距離でも、撮影範囲は小さくなる。また実際の焦点距離は、フルサイズより短くなる。デジカメの説明書には「35mm換算焦点距離」という記載があり、写真測量に使うカメラを購入した時は、この点のチェックが重要になる。

建設通信新聞(見本紙をお送りします!) 

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