監視カメラの画角と焦点距離について

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基礎知識 —

こんにちは!
ネットワークカメラとIP監視カメラシステムのシステム・ケイです。
皆さんは、カメラの性能を確認する際に出てくる焦点距離画角が何かご存知でしょうか?
なんとなくわかるけど具体的な違いや特徴はわからないという方も多いのではないでしょうか。

今回の記事では、カメラのレンズに関わる焦点距離と画角について、できるだけわかりやすく解説していきます。

カメラのレンズに関係する焦点距離と画角って何?

焦点距離とは

レンズの画像

焦点距離とは、被写体にピントを合わせた際の
レンズの中心からイメージセンサー(撮像素子)と呼ばれる画面までの距離のことです。
焦点距離によって撮れる映像の範囲が変わり、焦点距離が短いほど視野が広くなり、焦点距離が長いほど被写体を拡大して写すことができます。

▼イメージセンサーについて、詳しくはこちらをお読みください。
撮像素子とは?役割と要素の詳細について説明します!

画角とは

両手の親指と人差し指で画角を作る

画角とは、​画面に写る範囲の広さを角度で表したものです。
角度が広がると広角に広い範囲を写し出し、狭まるとより望遠に狭い範囲を写し出します。
ここで、画角を簡単に理解できる例をお話します!

みなさんは、絵を描く時などに両手の親指と人差し指で四角い枠を作って、前後に動かしながら描く範囲を決めるといった作業をした経験はないでしょうか?
実際にやってみると分かりますが、指で作った枠に被写体を収めた状態で前後に動かすと、枠内に写り込む被写体の範囲が変わりますよね。
枠を被写体に近づけると被写体が枠内に大きく写り込み、枠を被写体から遠ざけると被写体は小さく、背景などが広範囲で写り込むようになります。

この枠内に写る範囲が画角なのです!
つまり、画角は撮影できる範囲を決める大事な要素と言えるでしょう。
一般的には、画角が45°のものが標準レンズ(焦点距離50mm前後)と呼ばれており、60°以上のものが広角レンズ(焦点距離35mm以下)。30°以下のものが望遠レンズ(焦点距離70mm以上)と呼ばれています。
そのため、より広範囲の映像を撮りたい方は広角レンズを。より遠くの映像を撮りたい方は望遠レンズがおすすめです。

焦点距離と画角の関係

焦点距離と画角は、どちらも映像の範囲を決めているもので、その関係も密接です。
焦点距離の長さによって画角が変わる原理は、図のようになっています。

画角と焦点距離の関係

実際のカメラの構造はもっと複雑で、レンズも複数枚で構成されていたり、レンズからセンサーまでの長さが焦点距離より長くなるものも存在しますが、原理としてはこのようになります。

▼ネットワークカメラの撮影可能範囲と計算方法について、詳しくはこちらをお読みください。
ネットワークカメラの撮影可能範囲と計算方法を知ろう!

焦点距離を変えて写真や映像の雰囲気を変えてみよう!

焦点距離は、写真や映像の雰囲気を変える上でとても重要です。
例えば、カメラの位置を変えずに焦点距離だけ変えて撮影するズーム撮影では、「何を伝えたいか?」「どれをメインに撮るか?」といった目的によって、被写体を変えて撮ることができます。

また、レンズに取り込む光の量を調節する絞りの開閉でピントを調節しますが、焦点距離でも背景へのピントの当たり方を変えることができます。
具体的には、下記のように焦点距離を調整して撮ります。

  • 焦点距離が長いほど被写体の背景はボケ、被写体が際立って撮れる。
  • 焦点距離が短くなると全体にピントが合って背景もしっかり写り、奥行きが出て遠近感がでる。

このように、同じ場所で撮影をしても、焦点距離を変えることによって映像の奥行き感が変わり、雰囲気を変えることができます。

例えばスナップでは、35mm〜50mmあたりでワイド気味に撮っておき、あとからトリミングしやすくすることが多いです。ポートレートでは、ボケを大きくするために85mm〜135mmがおすすめです。

全体をしっかり撮りたいのか、特定の被写体を際立たせたいのか、撮りたい映像のイメージによって焦点距離を決めるのがおすすめです。

焦点距離別レンズとおすすめの撮影用途

広角レンズ

焦点距離 35mm以下
適した用途 広い景色や近距離の被写体の撮影、監視カメラ
特長 焦点距離が短く広い視野を持ったレンズです。被写体とその周囲の背景との距離感を強調する傾向があり、写真に奥行きや立体感を与えることができます。画像の周辺部分の歪みが、クリエイティブな視覚効果として活用されることもあります。

標準レンズ

焦点距離 50mm前後
適した用途 一般的な写真撮影、風景、ポートレート
特長 焦点距離が中程度で、人間の視覚に近く様々なシーンで使いやすい画角のレンズです。そのため撮影された画像は自然でリアルな視野を持ち、被写体の形やサイズを歪めることなく表現できます。
非常に扱いやすいレンズです。

望遠レンズ

焦点距離 70mm以上
適した用途 野生動物やスポーツの試合など遠く離れた被写体の撮影
特長 焦点距離が長く、被写体を拡大して撮影するのに適しています。
背景との距離感を圧縮する効果もあり、背景が被写体に近づいて見え、被写体を際立たせることができます。
また、長い焦点距離を持つ望遠レンズは、被写界深度が比較的浅くなります。
これにより、被写体を際立たせるために背景をぼかしやすく、ポートレート写真や花の撮影などで特に効果的です。
デメリットは、レンズが大きく重いため携帯性が悪い点です。

単焦点レンズ

焦点距離 固定
適した用途 夜景、風景、ポートレート
特長 単焦点レンズは、焦点距離が固定されたレンズで、ズーム機能はありません。
しかし、絞り値が大きい(f値が小さい)ものが多くより多くの光を捉えることができるため、夜景などの暗い場所の撮影や背景のボケを美しく出す動きのある被写体の撮影に適しています。
また、複数のレンズ群を使うズームレンズと比べ、歪みや色収差も少ない映像を撮影することができます。撮影時に焦点距離を動かす動作がないため、操作が簡単といったメリットもあります。

ズームレンズ

焦点距離 広角~望遠(可変)
適した用途 撮影環境が変わりやすいシチュエーションにも対応
特長 一つのレンズで複数の焦点距離をカバーできるため、レンズ交換の手間が省けることや、携帯性が高いといった利点のあるレンズです。また、被写体に近づかなくても遠くの被写体を拡大して撮影できるため、撮影の柔軟性が高いです。

広角(魚眼)レンズで撮影した写真
広角(魚眼)レンズで撮影した写真

監視カメラにおける画角と焦点距離の仕組みと選定する際のポイント

監視カメラにおける画角と焦点距離は「どこまで広く映せるか」「どれだけ細部を捉えられるか」を左右する、最も基本的な要素を担っています。

画角はカメラが映し出す範囲の広さを示し、焦点距離はレンズの中心から撮像素子までの距離を指します。
焦点距離が短いほど画角は広くなり、近距離の広範囲をカバーするのに適していて、反対に焦点距離が長くなると画角は狭くなり、遠くの対象を大きく捉える望遠的な撮影が可能になります。
この関係を理解することで、監視対象の距離や必要な細部解像度に応じて最適なレンズを選ぶことができます。

最終的な選定では、「どの距離で何を識別したいか」を基準に、目標の認識レベルと撮影距離から必要な画角と焦点距離を計算することが重要です。
画角と焦点距離の関係を正しく理解し、監視目的に合わせてレンズを選ぶことで、監視品質の最適化と運用の効率化につながります。

活用シーン別の画角事例

監視カメラを設置する際、車両の確認や人物の確認を想定して設置すると思います。
その際に、おすすめの画角を活用シーン別にご紹介いたします。

車両の特定

駐車場や構内道路など、複数台の動きを把握したい場合は広角レンズがおすすめです。

広角レンズには画角が広いという特長がある為、車の出入り、駐車位置、場内での動きなどを広く捉えることができます。

駐車場の画像

車のナンバー特定

車のナンバーや、ドライバーの特定には望遠レンズがおすすめです。

焦点距離が長く、被写体を拡大して撮影するのに適しているという特長を持つ望遠レンズを使うことにより、車両ナンバーを大きく・歪みなく・明瞭に捉えることができます。

車のナンバープレートの画像

店内の状況把握

店内の状況把握には広角レンズがおすすめです。

広角レンズが搭載されているカメラを使用すれば広い範囲を1台でカバーすることができ、顧客やスタッフの動き全体を把握できます。
店内の混雑状況や滞留位置も一目で分かります。

スーパーマーケットの画像

人物の特定

人物の特定には望遠レンズがおすすめです。

画角が狭く、被写体を拡大して撮影できる望遠レンズの特長を活かし、顔の細部を判別することできます。

AIによる人物検知の画像

まとめ

  • 焦点距離とはレンズからイメージセンサーまでの距離
  • 画角とは画面に写る範囲の広さ
  • 監視カメラを選定する際は、監視目的に合わせてレンズを選ぶ
  • 焦点距離によって画角も変化し、写真や映像の雰囲気も変えられる

焦点距離と画角の関係について、いかがでしたでしょうか?
カメラ選定などでお困りのことがありましたら、システム・ケイまでお気軽にご相談ください!

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