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カメラを選ぶ時には理解したい!イメージセンサーとレンズの基本の「き」

2018-05-21

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カメラを選ぶ時に、一度は目にする言葉として、イメージセンサーって言葉がありますよね。
カメラの事がよくわからない人にとっては、一体何の事なのかイマイチわからないかもしれませんね。

でも、このイメージセンサーというのは、デジタルカメラの肝となる超重要部品なんです。
イメージセンサーが何たるかを少し知ればカメラ選びに役立つこと間違いなしです!
そこで、今回はそんなイメージセンサーについてのお話を書いてみたいと思います。

そもそもイメージセンサーって何?

イメージセンサーって何ぞや?って思うかもしれません。
カメラのレンズを外して中を覗くと見えるちょっと不気味に輝く四角の部品がイメージセンサーです。

このイメージセンサー、結論から言うとイメージセンサーとは、レンズが映し出した映像をコンピュータのデジタルデータに変換する役目をする部品です。これは、人間の目でいうと網膜と同じ役割をするものなんです。

って、言ってもなかなかピンと来ないかもしれませんね(^^;

まず、目の構造をちょっとだけ知っておく必要があります。
当然のことですが、人間は目で物を見ていますよね。

目は、外から入ってくる光の量を調整したり、焦点(ピント)を合わせて、像(映像みたいなもの)を作り出してそれを脳に伝える器官です。そんな目ですが、中は角膜、瞳孔、水晶体などの色々なもので構成されていて、その一つに網膜があります。

外から目に入った光は、角膜、瞳孔、水晶体を通って光の量やピントを調節されて一番後ろにある網膜に達します。
その光を刺激として感じ取って脳に伝える役割を果たすのが網膜で、その事で人は”見える”と認識しているらしいです。そして、それを脳が記憶するといった訳です。

この網膜っていう言葉は、プロボクサーなどが網膜剥離になるって事で聞いた事があるかもしれませんね。これは、目の中で網膜が剥がれてしまい、脳に映像を伝達できない(失明)というとても恐ろしい怪我(病気)です。

この”脳に映像を伝える”という働きと同じ役割を果たすのがイメージセンサーです。

デジタルカメラの中には人間の脳に相当するコンピュータ本体(CPU)があるんですが、レンズから入ってきた光の情報をデジタルデータに変換してCPUに伝える役割をイメージセンサーがしています。
要は人と同じ様に”見る”と認識するためにとても重要な役割を果たす部品がイメージセンサーなんです。

ちなみに、光の量やピントの調整の役割を果たすのが、カメラレンズであり、CPUがイメージセンサーから送られてきたデータをメモリカード上に書き込む事で、初めてデジタル写真になります。

リチャルド
フィルムカメラの場合には、レンズから入ってきた光をフィルム上に映し出して化学反応を利用する事で焼き付けて記録しています。記録方法が違うだけで仕組みは同じなんですね。

イメージセンサーの大きさは色々存在する

このイメージセンサーというのは、一眼レフからスマホ・ガラケーに至るまでデジタルカメラと言われるものには必ず入っている部品なので、日常的に持ち歩くスマホからプロカメラマンが使う大きな一眼レフまで入っている訳ですから、イメージセンサーは極小サイズから大きなものまで異なるサイズが存在します。

そんなイメージセンサーは、スマホに入っているものは大体同じ位の極小サイズなんですが、一眼レフやミラーレスになると結構大きなサイズがものが入っています。
そして、注意する必要があるのが、全てのメーカーの一眼レフやミラーレスで同じサイズのセンサーが入っている訳ではないって事なんです。

カメラメーカーや機種ごとに入っているサイズが異なります。主要な大きさは、以下のようになっています。

名称 サイズ
フルサイズ (35mm) 36mm X 24mm
ASP-C 約23mm X 15mm*
マイクロフォーサーズ 17.3mm X 13mm
1インチ型 13.2mm X 8.8mm
1/1.8型 7.1mm X 5.4mm

*ASP-Cは、厳密にサイズが決められていないので、多少サイズが異なるものが存在します。

サイズ的にかなり大きさに違いがある事が分かりますね!
ちなみに、2021年の最新のスマホ iPhone12ですらASP-Cサイズの面積の10%程度の一番下の1/1.8型くらいのイメージセンサーだそうです。

リチャルド
フルサイズセンサーというのは、フィルムカメラ時代に普及した35mmフィルムと同じ大きさと言うところからフルサイズと呼ばれます。ASP-Cは、殆ど普及しなかった35mmフィルムより一回り小さくしてカメラに装填し易くしたASPフィルムというものがあり、そのフィルムサイズに近いことからこの名称で呼ばれています。

なぜ異なるセンサーサイズが存在するのか

ずばりコストの問題と言えます。
電子部品の中でも高価な部品で、さらに大きくなると製造が難しくなってドンドン高くなる部品なんです。

これは、シリコンウェハーという大きな親玉みたいな半導体基盤を切って作る点に理由があります。

ある大きさの半導体基板から100枚の基板を切り出せるとした場合、切り出す面積を倍にしようとすると50枚しか切り出せないですよね。つまり面積が大きくなると切り出せる枚数はどんどん減ります。
それに加えて、切り出した基板の中に小さな不良があった場合には大きなサイズの基板丸々1枚が不良基板となります。

なので、大きなサイズになると切り出せる枚数と不良率の問題で製造コストが跳ね上がってしまうんです。

そして、カメラの製造原価に占めるイメージセンサーの割合はとても高いので、センサーが大きくなるに連れてカメラ自体の価格が一気に高くなります。
すると、当然、高価格でも買うのはプロやハイアマチュアくらいになってしまうので、写りと価格のバランスをとったASP-Cサイズやマイクロフォーサーズが作り出されたって訳です。

リチャルド
初のフルサイズデジタル一眼レフは100万円を超えていたと思います。今は随分安くなりましたが、それでも10万円前後以上の差があるのでその差は歴然です。

レンズとセンサーサイズの関係

ここまでで、センサーサイズの大小ある事と理由は少しは分って頂けたかと思います。

最後に、イメージセンサーの大きさに関連して気をつけて点があります。それは、カメラのセンサーサイズに合わせてレンズにもASP-C専用(デジタル専用)とフルサイズ対応があるって事です。

レンズの事を説明する前にちょっとだけお勉強を挟みます。

レンズは円形なのになぜ四角い写真?

写真と言えば、だいたい四角を想像しますよね?でも、レンズを円形です。
円形のレンズが四角形の映像を映し出している??なんてことはありません。

実際には、レンズが映し出す像からその一部分だけ切り取って四角い写真として記録しているから四角なんです。

下の図のようなイメージなります。

レンズが作り出す像は、イラストのように丸い形をしています。この丸い像の事をイメージサークルと言います。

このイメージサークルの像のうち、イメージセンサー上にあたる部分だけが写る範囲となって写真になります。

ここでポイントとなるのが、センサーのサイズです。センサーが大きい=面積が大きいという事は、必要となるイメージサークルもイメージセンサーを上回る大きいものが必要になります。逆に小さくなれば、それだけイメージサークルも小さくて済むという事になります。

フルサイズセンサーとASP-Cセンサーの違いのイメージは以下のような感じ。

このようにセンサーサイズに応じて、それぞれ必要するイメージサークルの大きさ(=レンズの大きさ)が違うという事がわかるかと思います。

スマホの場合、イメージセンサーが小さいのであんなに薄くて小さいレンズで済むって事です。

フルサイズ対応レンズとASP-C専用レンズ

センサーサイズとイメージサークルの関係が分かると、じゃあ、大は小を兼ねるという事で大きいイメージサークルを作るレンズが一つあれば十分じゃんって事になりますよね。

確かにそうです。事実、センサー以外の部分は切り捨てられるので、イメージサークルの大小に関わらず写真に写る部分は同じです。

ただ、やっぱりここでも価格の問題が出てきます。
大きなイメージサークルを映し出すには、それに応じてレンズも大きくなります。このため相対的にフルサイズ対応のレンズは高価になります。

なので、小さなイメージセンサーにとっては、ただ不必要な部分となるので、センサーサイズに合ったイメージサークルを映し出す小さなレンズで十分です。それであれば、レンズも小さくなり、値段も抑える事ができます。
という事から、カメラレンズには、フルサイズ対応レンズ、ASP-C専用レンズ、マイクフォーサーズ用などセンサーサイズに合ったレンズが発売されています。

カメラ本体とレンズの組合せ

フルサイズカメラにASP-Cレンズは使えるのか?

フルサイズカメラでASP-C専用レンズが使えるかどうかは、カメラメーカーごとに対応が分かれています。

キヤノンの場合には、レンズのマウント形状から異なっていて、ASP-C専用のEF-Sレンズをフルサイズカメラに接続する事は出来ません。
その他のメーカーの場合では、マウント形状が同じで接続して使用する事ができる場合もありますが、レンズ自体のイメージサークルが小さいのでフルサイズセンサーとしては使用できません。
この場合、センサーの中心部のみを使用してASP-C相当の写真を切り出すクロップ機能というものがあれば、ASP-C相当の写真を写すことができます。

ただ、折角のフルサイズカメラなので、やはりフルサイズ対応のレンズで使用したいところです。

ASP-Cセンサーカメラにフルサイズのレンズは使えるのか?

レンズは、フルサイズセンサーに合わせた大きなイメージサークルを描くので、理屈上は使用可能です。
そのまま接続できるか、アダプタがいるかとかは使用するカメラごとに若干ことなるので確認してみてください。

ただし、写真に写る部分はフルサイズに比べて狭くなので、フルサイズセンサーのカメラで撮った写真よりも狭く(中央部分を切り取った)写ります。 (35mm換算で画角が変わる)

リチャルド
将来的にフルサイズカメラを買うつもりなら、ASP-C専用レンズは買わずにフルサイズ対応レンズで揃えて置くのも一つの考え方ですね!

まとめ

フルサイズセンサーのカメラは、写真経験の浅い人にとっても一種のステータスや憧れ的な存在で、”いつかはフルサイズのカメラ”と思う人も多いので、購入前から考えておくとよいですね。

ただ、本体の値段もレンズの値段も比較的高価になるため、レンズラインナップを揃えるのが大変という事は理解しておく必要があります。
それでも、フルサイズのカメラを考えている場合には、フルサイズ移行後のことを考えたレンズの選択をしましょう。
特に、ASP-Cの高価なレンズの購入は慎重に考えましょう。

逆に、ASP-C専用レンズで一通りのレンズを揃えて、色々な写真を撮って経験を積み、理解できた上で自分の撮る被写体に必要なカメラを考えるというのも一つの考え方としてあるかなと思います。
必ずしも全ての人がフルサイズカメラが必要とは限りませんからね。

どの選び方が正解なのか最初からわかる訳ではありませんが、センサーサイズとレンズの関係を理解して、少なくとも安易に買ってしまって後から後悔するなんて事にはならないようにしましょう!

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