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セカイノカタチ

世界のカタチを探求するブログ。関数型言語に興味があり、HaskellやScalaを勉強中。最近はカメラの話題も多め

マーブルワーズ

デジタルカメラの撮影パラメータ「F値」の罠

カメラ 写真撮影 写真 デジカメ

デジタルカメラの撮影パラメータが写真に与える影響については、以前に下記のブログにも書きましたが、今回は特にF値に絞って話をしたいと思います(この時よりはだいぶカメラの仕組みに関する理解が深まりました)。

qtamaki.hatenablog.com

F値は開口部の直径×焦点距離

F値とは、焦点距離を有効口径で割って求められます。

と言っても、これをイメージするのは結構難しいので、図を貼ります。

このように、カメラには「絞り装置」というものがついていて、レンズの口を絞って、到達する光の量をコントロールすることが可能になっています。

F値の罠1 光量と数値が反比例

どんどん絞っていけば、F4, F8, F11と、数値はどんどん上がっていきます。

ですが、絞れば絞るほど光の量が減っていくのに、逆にF値の数値は上がっていってしまうんです。

この、反比例する関係がわかりにくいです。

これは、有効口径を1として、焦点距離をその倍数で表すためです。

絞り装置は、有効口径を変化させるので、いくら絞ったとしても焦点距離は固定です。

変化する値の方を1と取り、固定的な方の値が変化する形になるため、数字の動きが反比例となるのですが、直感的じゃないですよね。

F値の罠2 直径と面積の違い

F値を決定する要素は、焦点距離と有効口径です。

有効口径とは、レンズを正面から見た時の円の直径となるわけですが、ここにも罠が潜んでいます。

写真に影響する値は、光の量なので、数値としてリニアに直結するのは、円の直径ではなく「面積」です。

円の面積の公式は「半径×半径×π」で求められるのですが、これは乱暴に言えば、直径の2乗に比例するということです。

正確に言うと、先ほどの反比例の罠がありますので、F値の増加の2乗に反比例して光の量が少なくなります。

このため、F1から、光の量を半分にしたかった場合、F2ではなく、√2 = 1.4142...でF1.4を選ばなければなりません。

図示します。

光の量をコントロールするパラメータとして、同じように重要な値として、シャッタースピードとISO感度が有りますが、こちらは線形に動作し、倍々/半分半分の刻みで調整します。

しかし、絞りの場合、同じように半分にしていこうとすると、下記の表のように一見中途半端な値となります。

光量 1 1/2 1/4 1/8 1/16 1/32 1/64 1/128 1/256 1/512
F値 1 1.4 2 2.8 4 5.6 8 11 16 22

なお、絞りによって光の量が半分になる値(つまりこの表の値)の目盛りを「一段」と呼びます。

流石にこれだと大雑把すぎるので、一眼レフなどでは、1/2段とか1/3段の刻みで調整できるようになっているようです。

F値の調整の仕方

適正な露出を得るための値を基準とすると、F値を1段すすめる(絞る)ためには、シャッタスピートを半分にするか、ISO感度を倍にする(か、各々1/2段ずらす)必要があります。

この「F値(が表す円の面積)」×「シャッタスピート」×「ISO感度」の関係は、正確にシンクロしますので、どれかを上げたければ他の値を下げる必要があります。

そのため、他の値に対応する「段」については覚える必要があります。

幸いなことに、F値は、F1.4からF22の間で設定することがほとんどなので、上記の表を覚えておけば問題ないと思います。