カメラレンズを理解する
カメラのレンズを理解することは、デジタル写真をよりクリエイティブにコントロールするのに役立ちます。タスクに適したレンズの選択は、コスト、サイズ、重量、レンズ速度、および画質の間で複雑なトレードオフになる可能性があります。このチュートリアルは、画質、焦点距離、遠近法、単焦点レンズとズーム レンズ、絞りまたは f 値に関連する概念の概要を紹介することで、理解を深めることを目的としています。
レンズ要素と画質
最も単純なカメラを除くすべてのカメラには、実際にはいくつかの「レンズ要素」で構成されるレンズが含まれています。これらの各要素は、デジタル センサー上で可能な限り正確に画像を再現するように光線の経路を方向付けます。目標は、最小限で最も安価な要素を利用しながら、異常を最小限に抑えることです。
光学収差は、レンズを通過した後、画像内の点が単一の点に戻らない場合に発生します。これは、画像のぼやけ、コントラストの低下、または色のずれ (色収差) を引き起こします。レンズはまた、不均一な、放射状に減少する画像の明るさ (ケラレ) または歪みに悩まされる場合があります。以下の各オプションの上にマウスを移動して、極端な場合にこれらが画質にどのように影響するかを確認してください:
元の画像
| コントラストの喪失 | ぼかし |
| 色収差 | 歪み |
| ケラレ | オリジナル |
上記の問題は、どのレンズにもある程度存在します。このチュートリアルの残りの部分では、あるレンズが別のレンズよりも光学的品質が低いと言及されている場合、これは上記のアーティファクトの組み合わせとして表れています .これらのレンズ アーティファクトの一部は、主題によっては他のものほど好ましくない場合があります。
注:上記のトピックのより定量的で技術的な議論については、
カメラ レンズの品質に関するチュートリアル:MTF、解像度、コントラスト
レンズ焦点距離の影響
レンズの焦点距離によって画角が決まるため、特定の写真位置で被写体がどれだけ拡大されるかが決まります。広角レンズの焦点距離は短く、望遠レンズの焦点距離は長くなります。
注:光線が交差する位置は、上記のように
必ずしも焦点距離に等しいとは限りませんが、代わりにこの距離にほぼ比例します。
注:電卓は、
「被写体サイズ」で指定された被写体の最大寸法がカメラの最長寸法になるようにカメラが向けられていることを前提としています。
電卓は極端なマクロ撮影での使用を意図していません。
多くの人は、焦点距離も画像のパースペクティブを決定すると言いますが、厳密に言えば、パースペクティブは被写体に対する相対的な位置によってのみ変化します。広角レンズと望遠レンズの両方を使用して同じ被写体でフレームを埋めようとすると、被写体に近づいたり遠ざかったりするため、遠近感が実際に変化します。これらのシナリオでのみ、広角レンズは遠近感を誇張または引き伸ばしますが、望遠レンズは遠近感を圧縮または平坦化します。
遠近感コントロールは、写真撮影において強力な構図ツールとなり、多くの場合、焦点距離の選択を決定します （任意の位置から撮影できる場合）。 マウスを上の画像の上に移動すると、広角レンズによる誇張された視点が表示されます。 フレーム内の被写体がほぼ同じままであることに注意してください。したがって、広角レンズをより近くに配置する必要があります。オブジェクトの相対的なサイズは、近くのランプに比べて遠くの出入り口が小さくなるように変化します。
次の表は、広角または望遠レンズと見なされるために必要な焦点距離と、それらの一般的な用途の概要を示しています。 記載されている焦点距離はおおよその範囲です 、実際の用途はかなり異なる場合があります。たとえば、遠方の風景に望遠レンズを使用して遠近法を圧縮する人が多くいます。
| レンズの焦点距離 | 用語 | 典型的な写真 |
|---|---|---|
| 21mm未満 | 超広角 | 建築 |
| 21～35mm | 広角 | 風景 |
| 35～70mm | 通常 | ストリート＆ドキュメンタリー |
| 70-135 mm | 中望遠 | ポートレート |
| 135-300+ mm | 望遠 | スポーツ、鳥、野生動物 |
*注:レンズの焦点距離は 35 mm 相当のカメラのものです .コンパクトまたはデジタル一眼レフ カメラをお持ちの場合は、センサー サイズが異なる可能性があります。上記の数値をカメラに合わせて調整するには、デジタル カメラのセンサー サイズに関するチュートリアルの焦点距離コンバーターを使用してください。
他の要因もレンズの焦点距離の影響を受ける可能性があります。望遠レンズは、双眼鏡で見ようとしているときの手ぶれの経験と同様に、小さな手の動きが拡大されるため、手ぶれの影響を受けやすくなります。設計者が太陽がフレーム内にある可能性が高いと想定しているため、広角レンズは一般的にフレアに対してより耐性があります。最後の考慮事項は、中望遠レンズは一般に、同様の価格帯でより優れた光学品質をもたらすということです。
焦点距離と手持ち写真
レンズの焦点距離も、鮮明な手持ち写真を簡単に撮影できるかどうかに大きな影響を与える可能性があります。 焦点距離が長いほど、手ぶれによるブレを最小限に抑えるために露出時間を短くする必要があります。 これは、レーザー ポインターをしっかりと保持しようとしているかのように考えてください。このポインターを近くのオブジェクトに向けると、その明るいスポットは通常、遠くにあるオブジェクトよりも飛び回ることが少なくなります。
これは主に、わずかな回転振動が距離とともに大きく拡大されるためです。一方、上下または左右の振動のみが存在する場合、レーザーの輝点は距離によって変化しません。
特定の焦点距離に対して必要な露光速度を見積もる一般的な経験則は、焦点距離に対する 1 つのルールです。 .これは、35 mm カメラの場合、露出時間は少なくとも焦点距離の 1 秒と同じくらい速くする必要があることを示しています。つまり、35 mm カメラで焦点距離 200 mm を使用する場合、露光時間は少なくとも 1/200 秒にする必要があります。このトピックの詳細については、手持ちの写真で手ぶれを抑えるチュートリアルを参照してください。
このルールは大まかなガイダンスであることに注意してください。ショットをずっと長くまたは短く手で保持できる人もいます。トリミングされたセンサーを備えたデジタル カメラのユーザーは、35 mm 相当の焦点距離に変換する必要があります。
ズームレンズとプライムレンズ
ズーム レンズは、写真家が事前に定義された範囲内で焦点距離を変えることができるレンズですが、これは「単焦点」レンズまたは固定焦点距離レンズでは変更できません。ズーム レンズの主な利点は、さまざまな構図や視点を簡単に実現できることです (レンズ交換が不要なため)。この利点は、フォトジャーナリズムや子供の写真など、動的な主題にとってしばしば重要です。
ズーム レンズを使用しても、必ずしも位置を変える必要がなくなるわけではありません。;ズームは柔軟性を高めるだけです。以下の例では、元の位置と、ズーム レンズを使用した 2 つの代替位置が示されています。単焦点レンズを使用した場合、画像をトリミングしないと構図の変更は不可能でした (よりタイトな構図が望ましい場合)。前のセクションの例と同様に、視点の変更は、ズームアウトして被写体に近づくことによって達成されました。または、逆の遠近効果を得るために、ズームインして被写体から遠ざけることもできます。
<表>
単焦点レンズを使用してオプションを意図的に制限するのはなぜですか?単焦点レンズは、ズームレンズが利用可能になるずっと前から存在し、現在の対応物よりも多くの利点を提供しています.ズームレンズが最初に市場に登場したとき、多くの場合、かなりの量の光学品質を犠牲にする必要がありました。ただし、最近のハイエンド ズーム レンズは、訓練された目 (または非常に大きなプリント) で精査しない限り、画質が著しく低下することは通常ありません。
単焦点レンズの主な利点は、コスト、重量、速度です。 一般的に、安価な単焦点レンズは、ハイエンドのズーム レンズと同等 (またはそれ以上) の画質を提供できます .さらに、ズーム レンズに必要な焦点距離範囲のごく一部のみが必要な場合、同様の焦点距離を備えた単焦点レンズは大幅に小型化および軽量化されます。最後に、最高の単焦点レンズは、ほとんどの場合、最高速のズーム レンズよりも優れた集光能力 (最大口径が大きい) を提供します。これは、低照度のスポーツや劇場での写真撮影、および浅い被写界深度が必要な場合に重要です。
コンパクト デジタル カメラの場合、3X、4X などのズーム指定が付いたレンズは、最長焦点距離と最短焦点距離の比率を示しています。したがって、より大きなズーム指定は、必ずしも画像を拡大できることを意味するわけではありません (そのズームは、完全にズームアウトしたときに画角が広くなる可能性があるため)。さらに、デジタル ズームは光学ズームと同じではありません。前者は補間によって画像を拡大するだけです。誤解を招かないように細則をお読みください。
レンズの絞りまたは F 値の影響
レンズの開口範囲とは、レンズが開いたり閉じたりして、それぞれより多くの光またはより少ない光を取り入れることができる量を指します。開口部は、相対的な集光領域を定量的に表す f 値でリストされています (以下に示されています)。
注:絞りの開口部 (アイリス) が真円になることはめったにありません。
5 ～ 8 枚のブレードのようなレンズ絞りがあるためです。
より大きな開口部の開口部は、より低い f 値を持つように定義されていることに注意してください (多くの場合、非常に混乱します)。これら 2 つの用語は、しばしば誤って交換されます。このチュートリアルの残りの部分では、レンズを開口サイズで表しています。 口径の大きいレンズは「速い」とも表現されます。 これは、ISO スピードが同じであれば、同じ露出でもシャッター スピードを速くすることができるためです。さらに、絞りが小さいということは、被写界深度とも呼ばれる概念である、より広い範囲の距離にわたってオブジェクトに焦点を合わせることができることを意味します。
<表>(開口サイズ)
レンズの購入を検討している場合、仕様には通常、使用可能な最大 (および場合によっては最小) の絞りが記載されています。絞り設定の範囲が広いレンズは、露出オプションと被写界深度の両方に関して、より芸術的な柔軟性を提供します。最大口径は、おそらく最も重要なレンズ口径の仕様であり、多くの場合、焦点距離と共に箱に記載されています。
X の f 値は、Canon 70-200 f/2.8 レンズ (ボックスも上に表示され、f/2.8 がリストされている) について以下に示すように、(f/X の代わりに) 1:X として表示されることもあります。 /P>
ポートレートや屋内でのスポーツ/劇場での写真撮影では、被写界深度を浅くしたり、シャッター速度を速くしたりできるようにするために、非常に大きな最大口径のレンズが必要になることがよくあります。ポートレートの被写界深度が狭いと、被写体を背景から分離するのに役立ちます。デジタル一眼レフ カメラの場合、レンズの最大口径が大きくなると、ビューファインダーの画像が大幅に明るくなります。 — 夜間や暗い場所での写真撮影にはおそらく重要です。多くの場合、より高速で正確なオート フォーカスも提供します。 低照度で。 マニュアルフォーカスも簡単 ビューファインダー内の画像の被写界深度が狭いためです (したがって、オブジェクトの焦点が合ったり焦点が合っていない場合に、画像がより見やすくなります)。
| 典型的な最大口径 | 相対的集光能力 | 代表的なレンズの種類 |
|---|---|---|
| f/1.0 | 32X | 利用可能な最速のプライム レンズ (消費者向け) |
| f/1.4 | 16X | ファスト プライム レンズ |
| f/2.0 | 8X | |
| f/2.8 | 4X | 最速のズーム レンズ (一定絞り用) |
| f/4.0 | 2X | 軽量ズーム レンズまたは超望遠単焦点レンズ |
| f/5.6 | 1X |
レンズの最小絞りは、通常、最大絞りほど重要ではありません。これは主に、レンズの回折による写真のぼやけのために最小絞りがほとんど使用されず、非常に長い露光時間が必要になる可能性があるためです。極端な被写界深度が必要な場合は、最小口径が小さい (最大 F 値が大きい) レンズを使用すると、被写界深度を広くすることができます。
最後に、デジタル一眼レフ カメラやコンパクト デジタル カメラの一部のズーム レンズには、多くの場合、最大絞り値の範囲が記載されています。したがって、これらの絞り範囲は、全範囲ではなく、最大絞りの範囲のみを指します。 f/2.0-3.0 の範囲は、使用可能な最大絞りが f/2.0 (完全にズームアウト) から f/3.0 (完全にズーム) に徐々に変化することを意味します。最大口径が一定のズーム レンズを使用する主な利点は、焦点距離に関係なく、露出設定がより予測しやすいことです。
また、レンズの最大口径が使用できないからといって、必ずしもこのレンズが必要ないというわけではありません。 通常、レンズは、最大絞りから 1 つか 2 つの f ストップを絞り込んで露出を実行すると、収差が少なくなります (最大絞りが f/2.0 のレンズで f/4.0 の設定を使用するなど)。したがって、これは、最高品質の f/2.8 の写真が必要な場合、f/2.0 または f/1.4 レンズが最大口径 f/2.8 のレンズよりも高い品質をもたらす可能性があることを意味する可能性があります.
その他の考慮事項には、コスト、サイズ、および重量が含まれます。通常、最大口径が大きいレンズは、より重く、大きく、高価になります。野生動物、ハイキング、旅行の写真撮影では、サイズ/重量が重要になる場合があります。これらはすべて重いレンズを使用することが多く、長時間の持ち運びが必要になるためです。
さらに読む
カメラ レンズの詳細については、次のチュートリアルもご覧ください。
- 広角レンズの使用
- 望遠レンズの使用
- マクロ レンズ:倍率、被写界深度、効果的な F ストップ
