カメラで画像をキャプチャする方法

写真は私たちの生活の一部になりました。私たちは毎日写真を撮り、友人や家族と共有し、気づかないうちに他の人にそうするように静かに勧めています.

シャッターボタンを押すと、カメラ内部で連鎖反応が起こり、画像が記録されます。カメラ内部で次々と起こる一連のイベントで、すべてシャッター ボタンを押すことによってトリガーされます。ドミノ効果のようにスムーズで効率的です。

写真における絞りとは？ - ...写真の絞りとは? - 概要と使用方法

画像作成の過程で、カメラの内部で正確に何が起こっているのか疑問に思ったことはありませんか?カメラがどのように画像をキャプチャするか知りたいと思ったことはありませんか?今日は、そのすべてについて学びます。

カメラの仕組み

カメラは、一方の端に小さな穴がある遮光ボックスです。その穴からカメラに光が入り、写真媒体に像が結ばれます。これは、カメラの内部機能の最も簡単な説明です。しかし、この単純な説明を超えて、約 100 の異なるプロセスが時計仕掛けのように発生します。

光から画像まで、カメラ内で画像はどのように形成されるのか?

カメラシステムを内蔵した強力なスマートフォンの登場により、世界中のほぼすべての人が高性能のカメラを手にしています。コダック ブラウニーが平均的な消費者に写真をもたらしたとすれば、スマートフォンは間違いなくすべての人の手の届くところに写真をもたらしました.

見るカメラのメーカーやモデルに関係なく、基本的に 3 つの主要な部分で構成されています。それらをレンズ、カメラ本体、および光信号を電子情報に変換する感光媒体に分離できます。

光線はレンズを通してカメラに入ります。それらはカメラ本体を通過し、カメラの背面にあるセンサーに当たり、そこで画像が形成されます。

これらの各コンポーネントを詳しく見て、画像作成プロセスでそれぞれが果たす役割を正確に調べてみましょう.

パート 1 – レンズ:光線を捉える

カメラの最初の部分は、カメラに入射する光線を処理します。レンズ バレルを通してそうします。

レンズバレルには光学ガラス要素があります。これらのガラス要素の役割は、散乱光線を蓄積し、カメラの背面にあるフィルムまたはイメージ センサーに集めて画像を生成することです。

それとは別に、画像の焦点を合わせるのに役立つ他のガラス要素がいくつかあります.

これらの他にも多くの要素があり、それぞれに特定の役割があります。これらには、色収差の補正に役立つ ED 要素、画像のブレに対処する VR 要素などが含まれます。

レンズの重要な機能の 1 つは、ズーム機能です。ただし、すべてのレンズにその機能があるわけではありません。ズームできないレンズは、単焦点レンズと呼ばれます。

レンズ本体のズームリングを回すと、鏡筒内の特定の要素が前後に動きます。この動きは、画像に拡大効果をもたらします。そのため、ズームインすると被写体が大きく表示され、ズームアウトすると被写体が小さく表示されます。

パート 2 – デジタル カメラ センサー

デジタルセンサーは、カメラの最も重要な側面です。光を捉えて電気信号に変換するのはデジタル センサーです。昔は、デジタル センサーの代わりに写真フィルムがありました。

写真フィルムについては、この直後に説明します。

デジタルセンサーは薄い板で構成されています。ボードの片面には、感光フォトダイオードのアレイがあります。センサーの反対側には配線ビットがあります。

一部の古いカメラ システムでは、配線がたまたまフォトダイオードと同じ側にありました。これは基本的に設計が不十分でした。これにより、多くの乱雑さが生じ、光が失われ、ノイズが増加しました。

最新のカメラ センサーはより適切に設計されています。これらは、ノイズをさらに低減し、画像の品質を向上させるスタック アーキテクチャを使用して設計されています。さらに、裏面照射型の設計により、フォトダイオードがより多くの光を収集できるようになり、その結果、より鮮明な画像が生成されます。

カメラ フィルム

デジタルセンサーの前に、写真フィルムがありました。写真フィルムは、ジョージ・イーストマンの時代に普及し、大量生産されました。しかし、写真フィルムの黎明期には、プラスチック素材を使用していませんでした。代わりに、それは紙で作られました。ニトロセルロースベースの透明フィルムは 1889 年に始まりました。

現代の写真フィルムは、片面がゼラチン乳剤層でコーティングされた透明なフィルムベースの薄いストリップです。その乳剤にはハロゲン化銀結晶が使用される。このハロゲン化銀結晶は、コーティングされた表面の光感度、解像度、および全体的な画質を決定します。

暗室

暗室は、写真フィルムの現像とプリントに関連しています。これは、デジタル センサーとカメラ内画像処理の出現により、今では役に立たなくなった古くからあるプロセスです。

暗室は、フィルム ショットのロールを現像するために使用される遮光室です。

一連の化学浴が準備され、ネガはこれらの溶液に浸されて現像が開始され、現像プロセスが終了するとそれ以上の現像が停止します。最初のソリューションは開発者として知られ、2 番目のソリューションはストップ バスです。

フィルムのロールが現像されると、印刷用紙を使用して印刷されます。引き伸ばし機は、光を感光性ハロゲン化銀を含む印画紙に転写するために使用されます。

パート 3 – カメラ本体

カメラは写真ユニットの本体を形成します。

さまざまな種類のカメラ システムが使用されています。ここでは、これらの側面についてあまり詳しく説明しません。

広い意味で、カメラ システムは 2 つのセグメントに分けることができます。(a) 交換レンズ システムを備えたものと (b) 固定レンズ システムを備えたものです。

どちらも人気があり、どちらにも長所と短所があります。しかし、最初のもの (交換レンズシステムを備えたものが最も支配的になっています)。

これらのカメラ システムにはレンズ マウントが付いているため、レンズを交換したり、特定の撮影状況で使用するレンズを選択したりできます。したがって、レンズ交換式カメラと呼ばれます。

現在使用されているレンズ交換式カメラ システムには、(a) DSLR と (b) ミラーレスの 2 つの主要なタイプがあります。

DSLR カメラの仕組みとその仕組み

これらのカメラ システムの 1 つの内部で画像がどのように形成されるかを物理的に見てみましょう。 DSLR とミラーレス システムの両方に 1 つの共通点があります。それは、カメラの背面にあるデジタル センサーです。また、大きな違いが 1 つあります。それは反射鏡です。 DSLRにはそれらがあり、ミラーレスカメラにはありません.これは、DSLR に光学ビューファインダーがあり、ミラーレス カメラに電子ビューファインダーがある理由も説明しています。

両方のカメラ システムはかなり似ています。これらのカメラ システムの 1 つで画像を作成する実際のプロセスを説明するために、DSLR を取り上げます。

レンズ

すでに説明したように、DSLR はデジタル一眼レフの略です。レフレックスという言葉は、カメラ内のレフレックスミラーを表しています。 DSLR カメラのファインダーを通して見るとき、あなたが見ているのは、カメラに入射した光が反射ミラーを介して反射することによって生成されるビューです。

ここまでで、レンズ バレルによってカメラの内部に光が入ることがわかりました。レンズには絞りと呼ばれる小さな開口部があります。この絞りサイズは、カメラの一連の機械的および電子制御を使用して制御できます。

開口部の開口部が大きいほど、カメラに入る光の量が多くなり、その逆も同様です。

反射鏡

鏡筒に入った後、光は一眼レフカメラに当たります。この反射カメラは 45 度の角度に設定されており、光が 90 度の角度で上方に反射しやすくなっています。

リフレックス ミラーで反射された後、お持ちのデジタル一眼レフ カメラの種類に応じて、ペンタミラーまたはペンタプリズムでさらに反射されます。反射後、光はカメラの背面にあるビューファインダーを通過します。これは、ファインダーを通して見ているときに見ることができるビューです。

しかし、それだけではありません。シャッターボタンを押すと、イメージセンサーの前にあるレフレックスミラーが上方にスイングし、入射光の経路から離れます。光がカメラの背面にあるセンサーに向かって明確な経路を持つようになりました.

シャッター カーテン

しかし、その前にシャッター幕が開く必要があります。どのデジタル一眼レフ カメラにも 2 つのシャッター幕があります。最初のものは開いて、光を入れてセンサーに到達させます。 2 番目の 1 つは、開口部を閉じるために直後に続きます。画像作成プロセスが完了すると、両方のカーテンがリセットされ、次の撮影の準備が整います。

画像センサー

最後のプロセスは、光線がイメージ センサーに到達したときに発生します。イメージ センサー上の各フォトダイオードは、水を集めるバケツにたとえることができます。ただし、この場合、フォトダイオードは光子を収集しています。

光子は電子情報に変換されます。各フォトダイオードはフィルターで覆われており、3 原色のうちの 1 つだけを通過させることができます。残りの色はすべて破棄されます。

フォトダイオードは、青、緑、赤の 3 原色が集められる配列に配置されます。興味深いことに、緑のフィルターは赤または青のフィルターの 2 倍あります。その理由は、人間の目は赤や青よりも緑の方が見えやすいからです。緑のピクセルを 2 倍にすることで、よりクリーンで自然なイメージを実現できます。

位相検出オートフォーカスを使用したオートフォーカスのプロセス

オートフォーカスのプロセスは、カメラの比較的新しいテクノロジーです。ここでオートフォーカスとその歴史についてすべてを説明する余裕はありません。初期の DSLR カメラ システムのオートフォーカスは、カメラに入射してメインの反射ミラーに当たる光ビームを分割するためにビーム スプリッターが使用されるレンズ メカニズムに依存していたと言えます。

メインのレフレックス ミラーに当たった後、光はカメラの下部にあるオートフォーカス センサーにリダイレクトされました。分割されたビームは、オートフォーカス センサーに到達する前にセカンダリ ミラーに当たります。これは、カメラの設計の機械的効率に依存する非常に複雑な技術です。

位相検出オートフォーカス技術とその最新の改良

従来の位相検出オートフォーカス メカニズムの唯一の大きな欠点は、カメラがライブ ビュー モードの場合、機能しないことです。カメラ メーカーは、ライブ ビュー モードでフォーカスをロックするために、古い低速のコントラスト検出オートフォーカス メカニズムに依存する必要がありました。

最新の DSLR カメラ システムは、アップグレードされた位相検出オートフォーカス技術を使用しています。この技術は、メイン センサー チップに組み込まれたオンチップ位相検出オートフォーカス設計を使用しています。

Canon は、この新しいオートフォーカス技術を搭載した最初のカメラ ブランドです。彼らはそれをデュアル ピクセル オート フォーカスと名付けました。現在、多くのカメラ メーカーは同じ技術をさまざまな形で使用しています。スマートフォンにも同様の技術があります。

まとめ

カメラの内部プロセスは、人間の心の創意工夫の証です。カメラ オブスクラが最初に発見された約 2000 年前のささやかな始まりから、ミラーレス カメラという現代の驚異に至るまで、この技術は長い道のりを歩んできました。それに伴い、画像作成のプロセスも進化しました。

ただ、絵づくりの基本、ルール、ガイドラインは変わっていません。カメラが画像をキャプチャする前に画像が最初に形成されるのは、やはり人間の心です。

人間の心は、カメラで可能なことの限界を常に押し広げてきました。新しいテクノロジーは、人のビジョンを捉えることを単純に簡単にしましたが、その背後にある 6 インチを排除することはできませんでした.

これは興味深い読み物でしたか？写真レンズの仕組みについてもっと知りたいですか？これをチェックしてください。