hirax.net::inside out::2017年11月

■ライフルで照準前に空を見る動作…それが何で狙いを正確にするのか？　

　今の韓国大統領、文在寅がライフルを扱う様子について、「文在寅が、照準する前に一瞬空を見る動作をしてるけど…空を見ることで瞳孔を小さくし、照準しやすくする効果があるらしい（「軍人」としての文在寅・韓国大統領～なぜ彼は銃を構えた時、一瞬空を見上げるのか？）」というtweetを読んだ。けれど、その言葉だけでは今ひとつ納得できなかったので、何がわからなかった（何に落ちこぼれた）のかを書いてみる。

　高性能なライフルに備えられるような光学照準器の場合、レンズ群を通して、ライフルで狙うターゲットの光学像を照準線面で一旦結像させた後、照準線とターゲットが同じ焦点面に一致するようなさらなる光学系が組まれている。つまり、それは、ある一定距離の場所にあるものを眺める「一般的な視力検査」のような問題に思われる。

　人間が備える目の構造は、比較的単純な光学系であるが、そのレンズ絞りに相当する瞳孔は、瞳孔から目に入る光量に応じて約2mm〜8mmに調整される。…といっても、眼の光量調整は、絞りと視覚系の感度とがそれぞれ調整される機構となっているので、感度に関して、絞りが一義的に支配をしているわけではない。

　瞳孔の径は、視覚系の感度が入ることにより、通常状態では３mm弱程度である。そして、瞳孔径がそれより小さいと、回折により（たとえ焦点を正確に合わせても）光学性能は劣化するし、瞳孔系がそれより大きくても、その場合には光学収差で、やはり光学性能は低下してしまう。光学系を絞りすぎてもダメだし、大きくてもダメ…という単レンズ系の「当たり前の制約」である。

　レンズ枚数が少ない人間の眼はまだまだ光学的に改善の余地があるとも言えるかもしれないし、「人間の眼は、通常状態で最高の性能を発揮するように進化してきた」と言うこともできるかもしれない。それは、眼の光学系（瞳孔径）が最高の性能を発揮するように、撮像素子側の感度調整が自動でされる…ということである。…ちなみに、１秒とかいった短い時間で調整されるのは、瞳孔径であり、視覚系の感度特性はそれより長い時間で動く制御システムとなっている。

　人間の眼が、生物進化の過程で、瞳孔径にして約3mm弱で最高の合焦・光学性能を発揮するとなると、それはつまり「対象物を普通に眺めている状態が最高の状態」だということになる。ターゲットをライフル照準に合わせる時、その光学解像精度を最高にしたければ、「対象物をただ普通に眺める」ということが最高の結果をもたらすのではないか…と考えられる。決して、対象物とは異なる輝度の「空」を眺めるべきではないように思われる。

　もちろん、スナイパーは眼が悪く、焦点を合わせる性能に不自由していて（目が悪くて）、瞳孔径を小さく・あたかもピンホールカメラのようにしないといけない状況だというのであれば、ライフルで照準前に空を見る動作はプラスの効果をもたらすように思われる。…けれど、今回の話の場合には、そんなピント外れのスナイパーを題材にした話ではないに違いない。『眼が悪ければ、眼を細めればいいよ！」という話では、全くもって凄い話ではない。

　ライフルで照準前に空を見る動作…それはどういう過程で狙いを正確にするのだろうか？

■毎年の月齢１２番目の月、その満月の夜を過ごす場所。　

　ある頃から、毎年の月齢１２番目の月には、その満月の夜、タイのチェンマイに行き続けている。人の顔も名前も全く覚えることができないくらい記憶力が悪く、かといってWEB日記（死語）にマメに記録を残すわけでもない（あえて書かないことも、もしかしたら多かったのかもしれない）ので、WEB日記を読み返してみても、もう全く思い出すことができないのだけれど、どうやら十数年前から、11月の満月の夜には、その辺りにいるようだ。

　毎年の月齢１２番目の月、その満月の夜をいつもそこで過ごし始めた理由は、とても単純だ。…端的に書けば、その景色がとても心地良く、「その景色を見た後なら、いつかの瞬間に死んでも、何だか後悔しない気」がするからだ。逆に言えば、そこに行かない一年があった時、その一年の間に死んだら「心残りで地縛霊になってしまいそう」にも感じたりする。

　その日眺めた「今日見た景色」、その瞬間には書き残すことが面倒だとしても、もしかしたら後で記憶を振り返るには「少し面白いもの」だったりすることもあるに違いない。あるいは、書き残すデメリットを、書き残したことでの何かのメリットが（後になってみれば）上回ることもあるかもしれない。

　というわけで、駄文を適当に気楽に書いてみることにしよう。WEB1.0な人たちが、今も不思議に（まるで地縛霊のように）あがき続けているように、成長しないままだったとしても、記憶を補うためにWEBノートを書いてみることにしよう。

■Software Design 12月号「物理と数学、そしてプログラミング」　

　今週末に発売された Software Design 12月号 に、「第１特集 ITエンジニアと数学」中の４時限目（「物理と数学、そしてプログラミング」）として、駄文を書かせて頂きました。 記事書きのために書いたサンプル Jupyter ノートブックは、ここに置いておきます。

　世界を方程式で表して、何が起きるかを計算する物理（科学）計算プログラム…言葉だけ眺めると、一見とても難しく思えます。けれど、実は「わりと簡単なのにとても楽しい」ものです。…それが少しでも伝わって、あなたの口癖が（ガリレオ湯川先生みたいな）こんなフレーズになれば幸いです。
「なるほど、実に面白い」

■お札を顕微鏡で眺めて「赤外透過インクと赤外吸収インクの位置合わせ精度」を眺めて驚くの巻　

　偽造防止のために、紙幣は「赤外透過インクと赤外吸収インク」が場所毎に切り替えられた印刷になっています。可視光しか見えない肉眼で眺めてみても「そのインク種の切り替わり部分」は識別できませんが、赤外線カメラで紙幣を眺めると、全く違うお札の姿が見えてきます。

　肉眼では見えなくても、さすがに顕微鏡で「可視光下」と「赤外光下」で眺めれば、そのインク切り替わり箇所は識別できるに違いない点と思い、千円札の「可視光では普通の画像に見える、けれど赤外光では透明に見える部分」と「可視光でも赤外光でも普通の画像に見える部分」について、その境界を拡大撮影してみました。それが下に貼り付けた画像です。（可視光画像→可視光＋赤外光画像→赤外光画像、の繰り返し）

　赤外光照明と可視光照明下で紙幣を撮影した顕微鏡画像を眺めてみても、そのインク切り替わり部分を全く視認することができないことに驚かされました。印刷の異なるインクを位置合わせする精度や、重ね合わせを気付かせない処理制度は、想像以上でした。

■スマホで「（光の波長ごとのイメージを取得する）分光撮影カメラ」を作ってみよう！　

　一番身近にある各種センサを備えたコンピュータ、いわゆるひとつの「スマホ」を使って簡単に特殊撮影をしたり・色々遊んぶツールを作っています。そのひとつとして、スマホを使った「（光の波長ごとのイメージを取得する）分光撮影カメラ」があると一体どんなことができるかを確かめてみたくなり…試しにスマホ分光カメラを作って蛍光灯を撮影してみました。撮影し蛍光灯は、右上に貼り付けたいたって普通の蛍光灯です。

　スマホ分光カメラで撮影した分光画像を、カメラから観た時の画像XY座標と光の波長方向軸（長波長←→短波長）で眺めてみた動画が下に貼り付けた動画です。眺める景色を、その光の波長ごとに分解したイメージとして意識することは少ないので、こうして眺めてみると少し面白い気がします。