カメラの絞り値について

本日もご覧いただき、ありがとうございます。

ずいぶん以前の記事【カメラの露出 ~ シャッタースピードと絞りの関係】で、露出を決める要因の一つ、絞り値について書きました。

シャッタースピードは単純に数値が2倍になれば露出量は2倍になります(1/250秒は1/500秒の2倍の露出量)が、絞りは値が1/2倍になっても露出量は2倍にはなりません。
絞り値は露出量の多い方から並べて、
 F1.4 ⇒ F2.0 ⇒ F2.8 ⇒ F4.0 ⇒ F5.6 ⇒ F8.0 ⇒ F11.0 ⇒ F16.0 ⇒ F22.0
の順番で、露出量は1/2に減っていきます。
つまり、F2.0はF2.8の2倍の露出量です。
この2倍、もしくは1/2倍になる変化を、【露出が1段多く(明るく)なる】とか【露出が1段少なく(暗く)なる】と言ったりもします。

絞り値は、下の図の焦点距離(L)を絞り口径(r=直径)で割った商です。
つまり、【絞り値】は【長さ】を基準にした値である、ということです。
20111027_レンズ・絞り・撮像素子

一方、レンズを通ってくる単位時間の光の量はどうとらえればよいのでしょうか?
光の量は、開いている絞りの円(正確には多角形)の中を通ってくるわけですから、面積で表現するのが妥当です。

下の図(こちらではrを半径としています)でみるとおり、絞りが作り出す円の面積は、半径×半径×3.14(π*r^2)で計算されます。
この式で見ると、もし半径が2倍になったら、半径が二乗されるので、面積は4倍になることがわかります。
つまり、半径が2倍になると、光が通る量(露出量)は4倍になるわけです。
別の言い方をすると、露出量を倍にするためには、半径を【2の平方根倍】すればよい、ということができます。

絞り値は【焦点距離÷絞り口径】で計算されるわけですから、【長さの単位で計算された値】、なので、面積を倍にするには絞りの口径を2の平方根倍すればよい、ということです。
20120121_01

先に列挙した絞り値を見てみると

 F1.4 × √2 ≒ 1.979 ≒ F2.0
 F2.0 × √2 ≒ 2.828 ≒ F2.8
 F2.8 × √2 ≒ 3.959 ≒ F4.0
 F4.0 × √2 ≒ 5.656 ≒ F5.6
 F5.6 × √2 ≒ 7.919 ≒ F8.0
 F8.0 × √2 ≒ 11.313 ≒ F11.0
 F11.0 × √2 ≒ 15.556 ≒ F16.0
 ...

と計算できます。
このような理由から、絞り値はこうした表記がされます。

実際にハイエンドコンデジや、デジイチの絞りをダイアルで操作すると、液晶画面にはこの数値の中間の数字も表示されますが、これはこの1段ずつの露出調整ではあまりにも露出調整が粗いため、1/2段とか1/3段単位で絞り値を調整できるようにしているためです。

ちなみに、メーカー純正や社外品で売られている【テレコンバージョンレンズ】で焦点距離が2倍になるものがありますが、これを装着すると、絞り口径は変化せずに焦点距離が2倍になるため、絞り値は2倍に、つまり、明るさは2段暗くなります(1/4になる)。

まあ、いまのカメラを使う上ではほとんど不要な話ですね。
失礼しました(^^;

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Re: No title

TREKさん、こんばんは。

> 興味深い記事をありがとうございます

ご覧いただいてありがとうございます。
このようなオタク記事、どんなもんかなって思いましたが、興味持っていただいてよかったです(^^)

> 私も漠然と「F値が少ないほうが明るい」って覚えていただけなのでw
> 詳しい解説は勉強になります

私の場合、これを知っていたので、高校のときに手持ちのNikon FEでピンホールカメラを作った時に役に立ちました。
あ、これも記事にできそうだな、はは。

> 今のデジカメ、NEXもPL1も絞り優先で液晶見ながら+-をするぐらいですねw
> NEXの液晶は非常に細かいのでイメージもつかみ易いです

いまのデジカメはいいですよね。
撮ったその場で結果が確認できるから、いろいろ試せていいですよね。

ところで、このあいだのリンク見ました。
でもがまんしています(^^;

Kachi//

No title

こんばんは
興味深い記事をありがとうございます
私も漠然と「F値が少ないほうが明るい」って覚えていただけなのでw
詳しい解説は勉強になります

今のデジカメ、NEXもPL1も絞り優先で液晶見ながら+-をするぐらいですねw
NEXの液晶は非常に細かいのでイメージもつかみ易いです

Re: No title

るーのぼさん、こんばんは。

> 難しいですね、露出・・・。(^_^;)
> こういう考え方を知って露出を決めないといけないんでしょうね~。

まあ、絞りの定義なんて知らなくても、F値とシャッタースピードの関係を知っていれば、完全マニュアルでもけっこう露出を合わせることはできるんですけど、ちょっとオタク系のお話でした(^^;

> いつも、適当に数値を変えて撮ってますので・・・勉強になりました。m(_ _)m

よかったです。
F値で描写がどう変わるかも今度記事にしましょうかね~

> 今はカメラが自動でやってくれますが・・・全部手動の頃は調整が難しかったんでしょうね~。
> でも、その調整が楽しいとかだったんじゃないかな~、という気もします。(^-^)

私の場合、最初のカメラが100%機械式で、露出計がついていないやつでしたから、こんな今ではあまり知らなくてもいいような知識を蓄えちゃったんですね、きっと。
でも、露出の決め方を覚えているとけっこう楽しかったですよ(^^)
今回の記事はまあ知らなくてもどってことないですけど、露出の決め方は知っておくと、ミラーレス一眼を使う上ではけっこう役に立つかも(^^)

Kachi//

No title

こんにちは。

難しいですね、露出・・・。(^_^;)
こういう考え方を知って露出を決めないといけないんでしょうね~。

いつも、適当に数値を変えて撮ってますので・・・勉強になりました。m(_ _)m

今はカメラが自動でやってくれますが・・・全部手動の頃は調整が難しかったんでしょうね~。
でも、その調整が楽しいとかだったんじゃないかな~、という気もします。(^-^)
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