論文汎用デジタル一眼レフカメラによる赤外線写真撮影に適したハンディタイプ赤外線ライトの比較評価大下浩司 1,2 下山進 2,3 被写体に赤外線を照射して汎用デジタル一眼レフカメラで赤外線写真を撮影する方法において今回は比較的安価なハンディタイプの各種赤外線ライトを比較検討した具体的には発光

(1)

汎用デジタル一眼レフカメラによる赤外線写真撮影に適した

ハンディタイプ赤外線ライトの比較評価

大下浩司

1，2

・下山進

2，3 　被写体に赤外線を照射して汎用デジタル一眼レフカメラで赤外線写真を撮影する方法において、今回は比較的安価なハンディタイプの各種赤外線ライトを比較検討した。具体的には、発光波長が 850 nm の赤外線ライト 5 種類、また発光波長が 940 nm の赤外線ライト 4 種類をそれぞれ用い、標準レンズ AF-S DX NIKKOR 18-55 mm f/3.5-5.6 G VR（ニコン製）を取り付けたニコン D5100 を用いて赤外線写真を撮影し比較した。その結果、赤外線を広範囲かつ一様に照射でき、明度の高い撮像を捉えることができる発光波長が 940 nm（極大波長 956 nm・強度 55,181 カウント）の NightMaster 製 X3-IR が最も適していた。

１　はじめに

　赤外線写真は、絵画の下絵、あるいは古文書や木簡などに書かれた判読の難しい文字の観察に用いられる。その撮影には、百万円から二百万円程度の高価な赤外線カメラを用いるため、博物館、美術館、保存修復などの現場には普及しにくい。既報では、大型の浜松ホトニクス製赤外線ライト（IR LIGHT SOURCE C1385-02）を用いれば、汎用デジタル一眼レフカメラ（ニコン製 D5100、数万円程度）であっても、油彩画やアクリル画に描かれた下絵を赤外線写真として撮影できることを報告した1）2）_{。しかし、現在この大型の浜松ホトニクス製赤外線ライト} は入手困難であり、大型であるため文化財が設置されている現場に持ち込むことが困難な場合がある。　このため、本研究では、比較的安価に入手することができ、持ち運びに便利なハンディタイプの赤外線ライトを用いた汎用デジタル一眼レフカメラ（ニコン製 D5100）による赤外線写真撮影法を検討した。この検討には、浜松ホトニクス製赤外線ライト（IR LIGHT SOURCE C1385-02）の代わりに、照射波長 850 nm と表記され市販されているハンディタイプの赤外線ライト① NightMaster 製 X3-IR 850 nm、②ノーブランド赤外線ライト 850 nm、③ホルキン製ハンディライト 850 nm、④ホルキン製コンパクトライト 850 nm、⑤ポラロイド製ナイトライト、そして照射波長 940 nm と表記され市販されているハンディタイプの赤外線ライト ⑥ NightMaster 製 X3-IR 940 nm、⑦ノーブランド赤外線ライト 940 nm、⑧ホルキン製ハンディライト 940 nm、⑨ホルキン製コンパクトライト 940 nm についてそれぞれ検討した。また、これらの赤外線ライトの中から赤外線写真の撮影に適したものを選ぶため、それぞれの赤外線ライトが発光する赤外線のスペクトルを測定し、極大波長とその強度を調べた。そして、これらの赤外線ライトを用いて下絵が描かれている油彩画の赤外線写真を汎用デジタル一眼レフカメラ（ニコン製 D5100）で撮影し、赤外線ライト固有の赤外線照射範囲や撮像の明るさなどを相互に比較した。

(2)

２　実験

２. １　撮影機材と撮影方法 　赤外線ライトから撮影試料に向けて赤外線を照射し、標準レンズ（ニコン AF-S DX NIKKOR 18-55 mm f/3.5-5.6 G VR）を取り付けたデジタル一眼レフカメラ（ニコン D5100、 CMOS 1620 万画素）を用いて赤外線写真を撮影した。　赤外線ライトは、照射波長 850 nm と表記し市販されている赤外線ライト５種類（図１）、照射波長 940 nm と表記し市販されている赤外線ライト 4 種類（図２）を用いた。図１および図２には、サイズを示すため 15 cm の定規を赤外線ライトの横に置き撮影した写真を示した。また、それぞれの市販価格は、① NightMaster 製 X3-IR：4,700 円程度、②ノーブランド赤外線ライト：9,000 円程度、③ホルキン製ハンディライト：5,000 円程度、④ホルキン製コンパクトライト：1,200 円程度、⑤ポラロイド製ナイトライト：4,700 円程度、⑥ NightMaster 製 X3-IR：4,200 円程度、⑦ノーブランド赤外線ライト：9,000 円程度、⑧ホルキン製ハンディライト： 5,000 円程度、⑨ホルキン製コンパクトライト：1,400 円程度であった。そして、赤外線写真を撮影する際には、撮影試料の油彩画をイーゼルに立て掛け、同一波長の赤外線ライト２灯を撮影試料に向けてそれぞれ固定し、両赤外線ライトから撮影試料に赤外線を照射して撮影した。赤外線ライトの照射角度は油彩画の中心から左右斜め 45 度とし、赤外線ライトの先端から油彩画中心までの距離は 30 cm とした。ただし、赤外線ライト⑤の場合は、１灯のみとしている。なお、赤外線ライトの照射範囲を検討する際には、油彩画の代わりに白色画用紙を貼り付けたスチレンボードを用い、その中心から赤外線ライトの先端までの距離を 20 cm とした。　そして、既報に準じ1）2）_{、カメラを三脚に固定し、まずオートフォーカスでシャッターを半} 押して撮影試料に焦点を合わせ、その後にマニュアルフォーカスに切り替えてレンズ焦点位置を赤外線指標に合わせ、レンズ前面に富士フイルム製シャープカットフィルター SC72 あるいは IR82（75 mm × 75 mm）を取り付け、絞り値（F 値）3.5、露出時間 30 秒、ISO 感度 800 に設定しワイヤレスリモコン（ML-L3）を用いてシャッターを切って撮影した。なお、ここで用いたシャープカットフィルターは、赤外線ライトの照射波長が 850 nm のときは SC72 を、照射波長が 940 nm のときには IR82 を用いた。 ２. ２　分析機器と分析方法 　赤外線ライトおよび室内蛍光灯照明の発光スペクトルの測定には、Ocean Optics 製分光器（USB2000 +VIS-NIR-ES）を用いた3）_。　照射波長 850 nm の赤外線ライト①②③および⑤のスペクトルを測定する際には、分光器の受光部と赤外線ライト照射部の距離を 50 cm に調整し、照射波長 940 nm の赤外線ライト⑥⑦ および⑧のスペクトルを測定する際には、分光器受光部と赤外線ライト照射部の距離を 15 cm に調整して測定した。ただし、赤外線ライト④および⑨は、照射強度が弱かったため、分光器の受光部と赤外線ライト照射部の距離を５cm に調整し測定した。なお、それぞれの測定は、いずれの場合も、積算時間（Integration Time）1 ms、平均化（Scans to Average）５、ボックスカー幅（Boxcar Width）５、測定波長 350 ～ 1000 nm の条件でおこなった。

　蛍光灯照明の発光スペクトルの測定は、被写体の位置から蛍光灯照明に分光器の受光部を向け、積算時間（Integration Time）50 m 秒、平均化（Scans to Average）５、ボックスカー幅

(3)

（Boxcar Width）５、測定波長 350 ～ 1000 nm の条件でおこなった。 ２. ３　撮影試料 　撮影試料には、白色画用紙を貼り付けたスチレンボード（B4 サイズ）と油彩画（図３②、縦 16.1 cm ×横 22.6 cm）を用いた。スチレンボードは赤外線ライトの照射範囲の検討に用い、油彩画は赤外線写真の撮影に使用した。この油彩画は、既報と同様2）4）5）_{、麻布キャンバスに} 白色絵具のシルバーホワイト（主成分顔料：塩基性炭酸鉛）を下地として全面に塗り、そこに赤外線を吸収しやすいプルシャンブルー（主成分顔料：フェロシアン化第二鉄）で猫の姿を描き（図３①）、この猫の姿を塗り潰すように赤外線を吸収しにくい有彩色の油絵具を塗り重ねて制作してある（図３②）。

３　結果と考察

　赤外線写真の撮影は、蛍光灯照明の明るい部屋でおこなった。この蛍光灯照明の光が赤外線写真の撮像に与える影響を調べるため、蛍光灯照明の発光スペクトルを測定した（図４）。蛍光灯からは概ね 400 ～ 750 nm の波長の可視光線が照射されていた。この蛍光灯照明の下で、カメラのレンズ前面にシャープカットフィルター SC72 を取り付け、絞り値（F 値）3.5、露出時間 30 秒、ISO 感度 800 の条件（照射波長 850 nm の赤外線ライトを用いて赤外線写真を撮影するときと同じ条件）で油彩画を撮影した。しかし、蛍光灯照明下で撮影した画像（JPEG データ：明るさ 50 %、コントラスト 50 %）では、下絵に描かれた猫の姿を捉えることはできず（図５①）、撮影した画像の明るさとコントラストを変えても（80 % に上げても）、猫の姿を確認することはできなかった（図５②）。これらのことから、蛍光灯照明の光は、本赤外線写真の撮影に影響を与えないことが確認できた。　次に、赤外線ライトの発光スペクトルを測定した。照射波長 850 nm と表記し市販されている赤外線ライトの発光スペクトルを図６に示した。それぞれの極大波長（nm）と強度（カウント）は、赤外線ライト①が 870 nm で 53,405 カウント、②が 852 nm で 46,836 カウント、 ③が 844 nm で 30,887 カウント、④が 871 nm で 1,310 カウント、赤外線ライト⑤が 852 nm で 62,831 カウントであり、いずれも概ね 850 nm の赤外線を発光していた。また、照射波長 940 nm と表記し市販されている赤外線ライトのスペクトルを図７に示した。これらの極大波長（nm）と強度（カウント）は、赤外線ライト⑥が 956 nm で 55,181 カウント、⑦が 939 nm で 12,929 カウント、⑧が 936 nm で 8,615 カウント、⑨が 954 nm で 2,048 カウントであり、いずれも 940 nm 前後の赤外線を発光している。　このような発光特性をもった赤外線ライトを用いて、汎用デジタル一眼レフカメラ（ニコン製 D5100）による油彩画（図３②）の赤外線写真を撮影した。照射波長 850 nm の赤外線ライトを用いたときの赤外線写真を図８に、照射波長 940 nm の赤外線ライトを用いたときの赤外線写真を図９に示した。これらの図を比較すれば明らかなように、図８の④および図９の⑨では下絵に描かれた猫の姿を明瞭に捉えることはできなかった。このことは、図６の④および図７の⑨に示した発光スペクトルから明らかなように、他の赤外線ライトに比べて、この両者の発光強度は極めて弱く、赤外線写真撮影には適さないことが解る。　また、赤外線ライト③、⑤、⑧を用いて撮影した赤外線写真（図８③、図８⑤、図９⑧）では、

(4)

撮像に陰影部分が現れ一様ではなかった。そこで、この陰影部分が現れる原因を探るため、赤外線ライトの照射範囲を調べた。照射波長 850 nm の赤外線ライト①～⑤の照射範囲を図 10 に、照射波長 940 nm の赤外線ライト⑥～⑨の照射範囲を図 11 に示す。この図 10 と 11 に示した画像を比較すれば明らかなように、上述の赤外線ライト③、⑤、⑧の照射範囲は、他の赤外線ライトに比べ狭く、被写体に向けて広範囲に赤外線を照射できない。そのために、赤外線ライト③、 ⑤、⑧を用いて撮影した赤外線写真（図８③、図８⑤、図９⑧）では、撮像に陰影が生じたといえる。　そして、照射波長 850 nm の赤外線ライト①と②を用いて撮影した赤外線写真（図８①と図８②）および照射波長 940 nm の赤外線ライト⑥と⑦を用いて撮影した赤外線写真（図９⑥と図９⑦）では、下絵に描かれた猫の姿が一様に捉えられていた。特に赤外線ライト⑥を用いて撮影した赤外線写真（図９⑥）は、油彩画表層にある絵具のマチエールがほとんど写っておらず、下層に描かれた猫の下絵のみが写し出されていた。

４　おわりに

　比較的安価に入手可能で、持ち運びに便利なハンディタイプの赤外線ライトを用いて、既報の汎用なデジタル一眼レフカメラによる赤外線写真の撮影法を再検討した。その検討に使用した９種の赤外線ライトのうち、赤外線ライト⑥ NightMaster 製 X3-IR 940 nm が、赤外線写真の撮影に最も適していた。この赤外線ライトの極大発光波長は 956 nm で、その波長の強度は 55,181 カウントであり、赤外線の照射範囲は広く、被写体に対し一様に赤外線を照射することができた。このため、赤外線ライト⑥ NightMaster 製 X3-IR 940 nm は、汎用デジタル一眼レフカメラによる赤外線写真の撮影に最適であることがわかった。文献１）大下浩司，下山進 : 文化財情報学研究，11，pp.1-8 （2014）. ２）大下浩司，下山進 : 文化財情報学研究，12，pp.1-6 （2015）. ３）下山進，松井英男，野田裕子：分析化学，55，pp.121-126（2006）．４）大下浩司，下山進 : 文化財情報学研究，12，pp.7-13 （2015）. ５）下山進，大原秀之，吉田寛志，大下浩司，古谷可由：“ゴッホ《ドービニーの庭》のすべて”, p.38，（2008），（財団法人ひろしま美術館，学校法人高梁学園吉備国際大学）.

(5)

図１　照射波長 850 nm と表記し市販される赤外線ライトの外観 ① NightMaster 製 X3-IR850 nm ②ノーブランド赤外線ライト850 nm ③ホルキン製ハンディライト850 nm ④ホルキン製コンパクトライト850 nm ⑤ポラロイド製ナイトライト 図２　照射波長 940 nm と表記し市販される赤外線ライトの外観 ⑥ NightMaster 製 X3-IR940 nm ⑦ノーブランド赤外線ライト940 nm ⑧ホルキン製ハンディライト940 nm ⑨ホルキン製コンパクトライト940 nm

(6)

図３　下絵に描かれた猫の姿と猫を塗り潰した油彩画（撮影試料） 　　a_{写真は参考文献 2）から転載。} ①下絵に描かれた猫の姿a _{②猫を塗り潰した油彩画（撮影試料）}a 6 ①下絵に描かれた猫の姿a_{②猫を塗り潰した油彩画（撮影試料）}a 図３下絵に描かれた猫の姿と猫を塗り潰した油彩画（撮影試料） a_{写真は参考文献 2)から転載。} 図４蛍光灯照明の発光スペクトル ①画像補正なし（明るさ 50%、コントラスト 50%） ②画像補正あり（明るさ 80%、コントラスト 80%）図５蛍光灯照明下にて撮影した赤外線写真 400 500 600 700 800 900 1000 波長/nm 0 20000 40000 60000 図４　蛍光灯照明の発光スペクトル 図５　蛍光灯照明下にて撮影した赤外線写真 ①画像補正なし（明るさ 50 %、コントラスト 50 %） ②画像補正あり（明るさ 80 %、コントラスト 80 %）

(7)

図６　照射波長 850 nm と表記し市販される赤外線ライトの発光スペクトル ⑤ポラロイド製ナイトライト

③ホルキン製 6 LED-IR ④ホルキン製コンパクトライト

文化財情報学研究第13 号 7

①NightMaster 製 X3-IR ②ノーブランド赤外線 LED ライト

③ホルキン製 6LED-IR ④ホルキン製コンパクトライト

⑤ポラロイド製ナイトライト

図６照射波長 850nm と表記し市販される赤外線ライトの発光スペクトル

⑥NightMaster 製 X3-IR ⑦ノーブランド赤外線 LED ライト

⑧ホルキン製 6LED-IR ⑨ホルキン製コンパクトライト図７照射波長 940nm と表記し市販される赤外線ライトの発光スペクトル 400 500 600 700 800 900 1000 0 20000 40000 60000 波長/nm 最大強度の照射波長 871nm 強度 1,310 カウント 400 500 600 700 800 900 1000 0 20000 40000 60000 波長/nm 最大強度の照射波長 939nm 強度 12,929 カウント波長/nm 400 500 600 700 800 900 1000 0 20000 40000 60000 最大強度の照射波長 954nm 強度 2,048 カウント波長/nm 400 500 600 700 800 900 1000 0 20000 40000 60000 最大強度の照射波長 870nm 強度 53,405 カウント 400 500 600 700 800 900 1000 0 20000 40000 60000 波長/nm 最大強度の照射波長 852nm 強度 46,836 カウント 400 500 600 700 800 900 1000 0 20000 40000 60000 波長/nm 最大強度の照射波長 844nm 強度 30,887 カウント 400 500 600 700 800 900 1000 0 20000 40000 60000 波長/nm 最大強度の照射波長 956nm 強度 55,181 カウント 400 500 600 700 800 900 1000 0 20000 40000 60000 波長/nm 最大強度の照射波長 936nm 強度 8,615 カウント波長/nm 400 500 600 700 800 900 1000 0 20000 40000 60000 最大強度の照射波長 852nm 強度 62,831 カウント

① NightMaster 製 X3-IR ②ノーブランド赤外線 LED ライト

文化財情報学研究第13 号 7

⑧ホルキン製 6LED-IR ⑨ホルキン製コンパクトライト図７照射波長 940nm と表記し市販される赤外線ライトの発光スペクトル 400 500 600 700 800 900 1000 0 20000 40000 60000 波長/nm 最大強度の照射波長 871nm 強度 1,310 カウント 400 500 600 700 800 900 1000 0 20000 40000 60000 波長/nm 最大強度の照射波長 939nm 強度 12,929 カウント波長/nm 400 500 600 700 800 900 1000 0 20000 40000 60000 最大強度の照射波長 954nm 強度 2,048 カウント波長/nm 400 500 600 700 800 900 1000 0 20000 40000 60000 最大強度の照射波長 870nm 強度 53,405 カウント 400 500 600 700 800 900 1000 0 20000 40000 60000 波長/nm 最大強度の照射波長 852nm 強度 46,836 カウント 400 500 600 700 800 900 1000 0 20000 40000 60000 波長/nm 最大強度の照射波長 844nm 強度 30,887 カウント 400 500 600 700 800 900 1000 0 20000 40000 60000 波長/nm 最大強度の照射波長 956nm 強度 55,181 カウント 400 500 600 700 800 900 1000 0 20000 40000 60000 波長/nm 最大強度の照射波長 936nm 強度 8,615 カウント波長/nm 400 500 600 700 800 900 1000 0 20000 40000 60000 最大強度の照射波長 852nm 強度 62,831 カウント文化財情報学研究第13 号 7

⑧ホルキン製 6LED-IR ⑨ホルキン製コンパクトライト図７照射波長 940nm と表記し市販される赤外線ライトの発光スペクトル 400 500 600 700 800 900 1000 0 20000 40000 60000 波長/nm 最大強度の照射波長 871nm 強度 1,310 カウント 400 500 600 700 800 900 1000 0 20000 40000 60000 波長/nm 最大強度の照射波長 939nm 強度 12,929 カウント波長/nm 400 500 600 700 800 900 1000 0 20000 40000 60000 最大強度の照射波長 954nm 強度 2,048 カウント波長/nm 400 500 600 700 800 900 1000 0 20000 40000 60000 最大強度の照射波長 870nm 強度 53,405 カウント 400 500 600 700 800 900 1000 0 20000 40000 60000 波長/nm 最大強度の照射波長 852nm 強度 46,836 カウント 400 500 600 700 800 900 1000 0 20000 40000 60000 波長/nm 最大強度の照射波長 844nm 強度 30,887 カウント 400 500 600 700 800 900 1000 0 20000 40000 60000 波長/nm 最大強度の照射波長 956nm 強度 55,181 カウント 400 500 600 700 800 900 1000 0 20000 40000 60000 波長/nm 最大強度の照射波長 936nm 強度 8,615 カウント波長/nm 400 500 600 700 800 900 1000 0 20000 40000 60000 最大強度の照射波長 852nm 強度 62,831 カウント 図７　照射波長 940 nm と表記し市販される赤外線ライトの発光スペクトル ⑧ホルキン製 6 LED-IR ⑨ホルキン製コンパクトライト ⑥ NightMaster 製 X3-IR ⑦ノーブランド赤外線 LED ライト

⑧ホルキン製 6LED-IR ⑨ホルキン製コンパクトライト図７照射波長 940nm と表記し市販される赤外線ライトの発光スペクトル 400 500 600 700 800 900 1000 0 20000 40000 60000 波長/nm 最大強度の照射波長 871nm 強度 1,310 カウント 400 500 600 700 800 900 1000 0 20000 40000 60000 波長/nm 最大強度の照射波長 939nm 強度 12,929 カウント波長/nm 400 500 600 700 800 900 1000 0 20000 40000 60000 最大強度の照射波長 954nm 強度 2,048 カウント波長/nm 400 500 600 700 800 900 1000 0 20000 40000 60000 最大強度の照射波長 870nm 強度 53,405 カウント 400 500 600 700 800 900 1000 0 20000 40000 60000 波長/nm 最大強度の照射波長 852nm 強度 46,836 カウント 400 500 600 700 800 900 1000 0 20000 40000 60000 波長/nm 最大強度の照射波長 844nm 強度 30,887 カウント 400 500 600 700 800 900 1000 0 20000 40000 60000 波長/nm 最大強度の照射波長 956nm 強度 55,181 カウント 400 500 600 700 800 900 1000 0 20000 40000 60000 波長/nm 最大強度の照射波長 936nm 強度 8,615 カウント波長/nm 400 500 600 700 800 900 1000 0 20000 40000 60000 最大強度の照射波長 852nm 強度 62,831 カウント論文

(8)

図８　照射波長 850 nm と表記し市販される赤外線ライトを用いて撮影した赤外線写真

① NightMaster 製 X3-IR ②ノーブランド赤外線 LED ライト ③ホルキン製 6 LED-IR

④ホルキン製コンパクトライト ⑤ポラロイド製ナイトライト

図９　照射波長 940 nm と表記し市販される赤外線ライトを用いて撮影した赤外線写真

⑥ NightMaster 製 X3-IR ⑦ノーブランド赤外線 LED ライト ⑧ホルキン製 6 LED-IR

(9)

図 10　照射波長 850 nm と表記し市販される赤外線ライトの照射範囲

① NightMaster 製 X3-IR ②ノーブランド赤外線 LED ライト ③ホルキン製 6 LED-IR

④ホルキン製コンパクトライト ⑤ポラロイド製ナイトライト

図 11　照射波長 940 nm と表記し市販される赤外線ライトの照射範囲

⑥ NightMaster 製 X3-IR ⑦ノーブランド赤外線 LED ライト ⑧ホルキン製 6 LED-IR

⑨ホルキン製コンパクトライト

所属：

1_{吉備国際大学外国語学部外国学科（〒 700-0931 岡山県岡山市北区奥田西町 5-5）} 2_{吉備国際大学文化財総合研究センター（〒 716-8508 岡山県高梁市伊賀町 8）} 3_{吉備国際大学文化財学部文化財修復国際協力学科（同上）}

(10)

汎用デジタル一眼レフカメラによる赤外線写真撮影に適した

ハンディタイプ赤外線ライトの比較評価

大下 浩司

・下山 進

１ はじめに

２ 実験

３ 結果と考察

４ おわりに