レンズについての基礎知識

レンズの焦点距離やF値、センサーサイズだとかそういった事の基本的なことを復習してゆこう。

-焦点距離-
中学で習うあれ。


-イメージセンサー-
まずはセンサーサイズについてだ。デジタルカメラはフィルムカメラのフィルム部分がセンサーに置き換わったもので、そのセンサーの大きさはさまざまである。代表的なものを挙げてゆこう。

35mmフルサイズ(36mm×24mm)　5Dmark2がこれに当たる。
APS-C　(22.7mm×15.1mm) 一般向けに売られているデジタル一眼レフのほとんどがこれ。メーカーによって、さらには機種によって若干サイズに違いがある。
マイクロフォーサーズ(17.3mm×13.0mm)　パナソニックやオリンパスが出しているミラーレス一眼に搭載されているもの。
1/2.3型(5.3mm×4.0mm)　コンパクトデジタルカメラに搭載されることが多い。

-画角について-
簡単には目線に水平の面から何度開いた所まで写るのかという事。
一般的には、

ω=2*atan(h/(2*f))
ω: 画角　h: 画面対角長　f: 焦点距離

で与えられる。画面対角長とはセンサーの対角線の長さのこと。

では実際にどうなるか、私はGH1ユーザーであるのでマイクロフォーサーズ(m4/3)を例にとって計算してみよう。
私が所有する14mmの焦点距離を持つレンズの場合。
ex)

画面対角長はセンサーサイズが(17.3mm×13.0mm)であるのでSQRT(17.3^2+13^2)

ゆえに、
ω=2*atan(  SQRT(17.3^2+13^2) /(2*14))
ω=1.315940・・・・

これはradであるので角度に直すと
約75.4°
となる。

画角が狭いものを望遠、画角が広いものを広角という。
また、35mm換算で50mmが人間の目の画角に近いとされ標準画角と言われる。
35mm換算については次で述べる。

-35mm換算-
上記に書いたようにセンサーサイズは様々である為たとえ同じ焦点距離のレンズを装着しても画角は機種により異なってくる。
そのため目安として35mmサイズに換算した場合どの程度に相当するかが表記されるのが常である。

例えば50mm焦点距離を持つレンズを使用した場合を考えよう。

35mmフルサイズの機種とマイクロフォーサーズを比較した場合、画面対角長は

35mm : m4/3 =   SQRT(36^2+24^2) :  SQRT(17.3^2+13^2)

35mm/(m4/3) = 1.98828・・・
となり35mm機はm4/3の約2倍の画面対角長を持つことになる。
つまり、画角の公式より50mmのレンズをm4/3に装着した場合35mm換算で100mm相当と言う事になるわけだ。
APS-C機の場合は35mm換算で約1.6倍となる。


画角の話しで度に直したが35mm換算で～mmと表記することで広角か望遠かを判断するのが一般的である。

話がそれた。

上記のωの公式を見ると分かるが、画面対角長が二分の一というのはこれはマイクロフォーサーズの場合35mmフルサイズ機と同じ画角を得るために半分の焦点距離で済む事を表している。

余談だがこれがマイクロフォーサーズが小型化できた理由の一つであり、35mmフルサイズをはじめとする一眼レフが小型化できない要因の一つである。

-F値(絞り値)-
レンズには焦点距離とセットでF値と言うものが記されている
ex) 14mm F2.5

F値と言うのはレンズの明るさを表したもので

F値=f/D
f: 焦点距離　D: レンズの有効口径

で与えられる。
レンズの有効口径とはレンズに平行光線を入射させた際に絞り穴を通る光線の直径だそうだ。

F値は小さい方が明るくなり、上記の公式から分かるように焦点距離が延びる(望遠になる)につれて有効口径が同じ場合はF値は大きく（暗く）なる。
またF値の小さいレンズは高価になってゆくのが常である。


-被写界深度-
ピントの合う範囲が広く奥までピントが合う事を被写界深度が深い、被写体以外がボケる事を被写界深度が浅いという。背景のボケた写真は被写界深度が浅いといえる。

被写界深度を浅くする為の条件として

・センサーサイズが大きい。
・F値が小さい。
・広角よりも望遠であること。

が挙げられる。
望遠が被写界深度を浅くする例は以降に掲載した写真を見て頂けると分かるだろう。


被写界深度を深くする為には上の条件と逆であり、同じカメラ上の設定では絞る(絞り値を大きくする)のが一般的である。

-パースペクティブ-
焦点距離によって画角が変わるというのはさきに述べた通りであるが、実際に焦点距離が長くなり画角が狭く望遠になった場合見え方にどんな違いがあるのか。
画面内にGH1がほぼ同じ大きさになるように移動しながら焦点距離を変えて撮影してきた。
35mm換算で24-720mmまで対応可能なHS10を使用ししている。

24mm

50mm

135mm

300mm

720mm

この様に画角によって背景の大きさがかなり変化することが分かる。画角を狭くすると遠近感が圧縮され背景が大きく写るようになる。カメラのズーム、画角の選択は遠くの物を引き寄せるだけでなく背景の写る大きさを変えるう上でも重要なのだ。コンパクトデジカメであっても記念撮影などで背景を強調したい場合は少しズームをかけて離れて撮るのもいいだろう。



ざっとこんなところだろうか。

次回は上記の写真のGH1に装着されているCanon New FD 135mm F2.8を購入したのでそのファーストインプレッションを書こうと思う。