Photography

撮像素子は写真家が「センサー」とか「イメージセンサー」とか呼称するアレですね。RSコンポーネンツでは多数の品揃えがあります。確認してみてください。センサーサイズが（フルサイズなのかフォーサーズなのか…）大きければ画質は良くなるということは何度もお話ししました。ちなみに僕が愛用しているPanasonic GH4は、マイクロファーサーズマウントです。実際に他サイトやカメラ雑誌を読んでいると同様なことが書かれているかと思います。解像度（何千万画素ですよ）よりも解像力とセンサーサイズのバランスが重要である、と。さて今回はそのイメージセンサーの仕組みについて勉強してみようと思います。端的にイメージセンサーとは集まった光を電気信号に変換するものです。詳しく見てゆきましょう。

SPD（シリコンフォトダイオード）

センサーはSPDの集合体です。センサーの前面には細かいSPDが何個も並んでいます。この1個1個のユニットが画素であり、100万画素ですよと説明された時にそれが意味するのはセンサーには100万個のSPDが付いているよということです。SPDの役割はシンプル。光の強弱を数値化して記録することです。「1番地のSPDは光の強さが”34”でした。2番地は”29”。3番地は”90”・・・100万番地は”72”。」のように情報を伝えます。

SPDは色情報を持っていない

ただしSPDは光の強度を記録する受光体であり色情報は持っていません。このSPDの前面にはRGB（レッド・グリーン・ブルー）のカラーフィルターが付いていて、このフィルターの中から最も近い色を別に記録しておきます。あとで画像処理エンジンで1つの絵として合成するときに、この色情報を付加するわけですね。

ローパスフィルター

細かい絵の細部をよく見ると、本来の色とは異なる色が写真で発色されていることがありました。この現象を防ぐためにローパスフィルターをつけて、一定の値を超える情報を低減させます（なだらかにする）。しかし最近では画質の向上を求め、ローパスフィルターをつけない一眼カメラも登場しています。

光を多く集めることの3個の利点

イメージセンサーが大きければ絵が綺麗になることはご存知だと思います。別の表現に換言すると、光をたくさん集められれば絵が綺麗になる・・・ということですね。光を多く集められるイメージセンサーには3つの利点があります。

高画質

これは既出です。何度も説明しました。光をたくさん集められれば、画質が向上します。

夜景撮影

夜間での撮影や暗い場所での撮影では、特に光の量が重要になりますね。センサーサイズが小さいと光を上手に集められないため、無理やり高感度で光を増幅した結果、ノイズだらけ写真が出来る上がる、なんてことはよくあることです。もちろんセンサーが大きければ、こう言ったトラブルは比較的問題にならない傾向にあるようです。

ボケ

光をたくさん集められるほどボケ味が効いて表現力が高まります。

CCDとCMOSとMOS

家電量販店ではプライスタグの横にカメラの詳細情報が掲載されています。撮像素子：CCD方式・・・みたいな感じで。例えばWebカメラを購入しようとすれば、CCDの物は数万円するのに対しCMOSの物は数千円することに気づきます。現時点ではCCDの方が高価です。現時点でもコンパクトデジタルカメラにはこのCCDが積まれています。でも一眼レフの世界では比較的安価なCMOSが積まれているようです。テクノロジーの進歩によりCCDとCMOSの間にそれほど大きな差がなくなったのが一点。また消費電気量も小さいという利点がCMOSにはあります。またパナソニックからはCCDとCMOS両者の良い所を取り入れたMOSという規格も登場しています。こちらは購入者が「じゃあこのカメラをCCD方式にお願いします」とか決められるものではないので、現時点ではそれほど深く考える必要はありません。

露出とはイメージセンサー（撮像素子）に光をあてることです。プラクティカルな面においては「写真の明るさ」に影響を与えます。露出補正ができるようになるのがこの記事の目標なんですけど、適正露出が常に最適であるとは限りません。意図的に光の量を多くしたり少なくしたりしてアーティスティックな効果を狙うこともあるからです。

露出の単位はEV

絞り値とシャッター速度でイメージセンサーに当たる光量を調節します。当たった光の量を露出値といい、Exposure Valueの略であるEVが単位として使われます。EVが1つ大きくなると、明るさ（光の量）が2倍になります。EV1つ小さくなると、明るさは半分の1/2になります。

露出の三要素

Wikipediaの説明ではEV値は絞り値とシャッタースピードだけで決まると説明してありました。これだと二要素です。確かにISOは光の量を増幅させるアンプの役割なので、ピュアのライトの量ではありません。今回は説明の便宜上（というかほとんどの情報メディアがそう説明しているので）三要素で説明します。絞り値とシャッタースピードとISO感度の3つですね。

露出補正をする理由

ほとんどのカメラには自動で露出を補正してくれる機能があります。一眼レフ&ミラーレスはもちろん、スマフォも自動で露出補正を行います。じゃあなんで一眼レフ初心者は「露出」なんて勉強しなきゃいけないんだよと思うかもしれません。カメラの自動露出補正に任せっきりでいいではないかと。はい、僕たちが露出を勉強する2つの理由があります。

カメラが間違えるから

カメラは完璧ではありません。カメラもミスします。設計者の想定しないシチュエーションで撮影が行われると、アルゴリズムが誤判定を導き、過度に明るかったり暗かったり・・・ということが起こります。具体的にはカメラが白っぽい物を光の量が多いと勘違いすることがあるようです。桜とか雪など淡い色のものを写そうとすると露出アンダー（光の量が足らない）になることが多いようです。

意図的に光量を調整したいから

カメラが適正に露出量を決めていて、多くの人にとっては「これでOK」という状況でも、撮影者であるあなたがOKしない場合もあります。残念ながらカメラはあなたの心を読むことはできません。アーティスティックな効果を狙ってわざと明るくしたり暗くしたりして、意図的に光量を調節するためにも「露出」の知識は必要なんですね。

適正露出とは

露出の勉強をしていると必ず「適正露出」にしましょうという提言を見かけます。先に説明したように撮影者の意図を反映させるべくわざと過大に光量をとったり、あるいは過小に光量を制限したりする場合、カメラが判断した適正露出から離れることになります。もちろんそれが撮影者の意図なのですから、カメラの適正ではなくご自身の適正を信じていただいて構いません。ただし、露出が過剰すぎて白飛びや黒つぶれが生じた場合、レタッチで修正を加えることもできなくなりますので「ほどほどに」というアドバイスも忘れないでおきましょう。

コンデジにない楽しみ = レンズ交換

コンパクトデジタルカメラはレンズ固定式とも呼称されていることから、レンズは変えられません。レンズを変えられなければ撮れる写真に幅が出ません。表現方法が限定されるわけですね。一方のレンズ交換式（一眼レフとミラーレスですね）はその名の通りレンズの交換が可能なので、撮りたい写真に応じて好きなようにレンズを変えながら撮影することができます。例えば後で説明するソニーのEマウントには44本のレンズが用意されています。広角レンズから望遠レンズまでシチュエーションに合わせて44通りの異なる写真を撮れるということですね。写真は少し「引き」で撮るだけでも雰囲気は変わりますので、44通りの異なるレンズがどれほど幅広く雰囲気を醸成できるか想像可能かと思います。

コンデジ市場より大きな一眼レフ&ミラーレス市場

かつての僕がそうであったように、コンデジでは満足できなくなって一眼レフ&ミラーレスのカメラに移行するユーザーは多いようです。機械音痴の祖母ですらコンデジを持つくらいですから、まるで一家に一台の感覚でそれが普及しているかのようです。僕はそう思っていました。マーケットサイズだけを考えると、なんと！一眼レフ&ミラーレス市場の方が規模が大きいようです。実際には「大きくなった」そうです。iPhoneのカメラがどんどんとアップデートされるのは人々がより良い画質を求めているからですね。きっとコンデジユーザーの一定数はさらにいい絵を撮りたくなって、あるいはレンズを交換しながら撮影したくなって、一段上のカメラを持とうと決心するのかもしれませんね。

ミラーレスと一眼レフのレンズ互換性

Mirro（ミラーが）Less（ない）ので、ミラーレスは一眼レフに比べて構造がシンプルになります。つまり軽量化に成功したわけです。最近は街でもミラーレスユーザーをよく見かけますよね。軽いがゆえにどこでも持ち歩けるという、カメラ上達のために欠かせない大きなアドバンテージがミラーレスにはあります。一方の一眼レフは重い。ミラーを組み込んだ分だけ、カメラが大きくなるんですね。その大きくなった部分がミラーレスと一眼レフフランジバック（単語の意味は後で説明します）の違いになります。ミラーレスが小さくなった分だけフランジバックの差が出た、とも言えますね。一般的には同じメーカーの同じマウントであれば、一眼レフのレンズをミラーレスにつけることは可能です。その逆は一部の例外を除いて、できません。

画質の最適化という観点を考えれば、専用レンズを使う方がいいという話も聞きます。つまりミラーレスならミラーレスのレンズを、一眼レフなら一眼レフのレンズをつけた方が苦労なしにいい写真が撮れるということですね。

アダプターとフランジバック

フランジバック（flange back 、英語では普通flange focal length ）とは、レンズ交換式のカメラにおいて、レンズマウントのマウント面から、フィルム（撮像素子）面までの距離のことである。

Wikipediaにそう書いてあります。Wikipediaの説明が詳しいのでわざわざ改めて説明する必要はないと思うのですが、一応。カメラを横から眺めた時の長さのことだと思ってください。ミラーを置いた分だけ一眼レフは長くなるし、ミラーを抜いた分だけミラーレスは短くなります。この長短がレンズ交換にダイレクトに影響するわけですね。レンズ設計時に想定されたフランジバックよりも短い状況で使われる時、具体的には一眼レフのレンズをミラーレスで使う時、アダプター（距離を出すための筒）をつけて一眼レフと同じ長さにしてしまうという荒技があります。

10個のレンズマウントと各々のレンズ数

レンズやボディは何度か変えるかもしれませんが、マウンドは何度も変えられません。異なるマウント間での互換性がないからです。例えばフォーサーズ規格でレンズを100個集めて、フルサイズに移行した場合、その100個のレンズは使えなくなります。これも後で説明しますが、マウント選びは慎重に！ということです。さてそのマウント・・・10個もあるんですよね。購入者にとっては悲しい話です。さてこれら別々のマウントごとに存在するレンズの数もカウントしてみましょう。

• キャノンEFマウント（154本）
• ニコンFマウント（165本）
• マイクロフォーサーズマウント（83本）
• ソニーEマウント（44本）
• ソニーAマウント（90本）
• 富士フィルムXマウント（29本）
• キャノンEF-Mマウント（11本）
• ペンタックスKマウント（82本）
• ペンタックスQマウント（5本）
• ニコンNIKON1マウント（8本）

画角と焦点距離

レンズの写せる範囲を画角と言います。焦点距離が変われば画角が変わります。焦点距離は 50mm みたいにレンズに記載されています。センサーサイズが異なれば、焦点距離が同じでも画角は変わります。そこで35mm判換算（フルサイズに換算したら・・・）が使われます。GH4ユーザー（マイクロフォーサーズマウント）の僕ですが、パナソニックのレンズ販売ページに行くと「9mm（フルサイズ換算18mm）」のような回りくどい表現を何度も目にするのは、35mm判換算表記があるからですね。

さて巷ではどのくらいの画角（焦点距離）になると望遠と呼び、どのくらいで広角と呼ぶのでしょうか。一覧にしてみました。

• 18mm（超広角）-風景を一望する写真
• 24〜35mm（広角）-スマフォとほぼ同じ
• 50〜70mm（標準）-ほぼ全てのシーンで使える
• 70〜100mm（中望遠）-手頃な値段の単焦点レンズがいっぱい
• 150〜200m（望遠）-大きくボカしたポートレートや風景写真
• 300mm（超望遠）-野生動物やモータースポーツ、飛行機など 

 

あなたがカメラの勉強を始めた時、あるいは一眼レフを購入した直後、カタログやネットでちらほら登場する「イメージセンサー（撮像素子）とはなんぞや」と思ったのではないでしょうか。蛍光灯のメカニズムがわからなくても電気を点けたり消したりできるように、イメージセンサーのメカニズムを理解していなくてもカメラをパシャパシャやることは可能です。もしかしたらイメージセンサーの構造を全く理解せずにカメラを上達させていったハイアマチュアな人やプロの人もいるかもしれません。あくまでもスキルの上達とは関係なく、知的好奇心を満たす記事になります。

iPhoneのセンサーはSonyが作っていた

まずトリビアなネタから。イメージセンサーを作る会社は世界中にたくさんあります。その中でトップを独走するのが我ら日本を代表する企業・Sonyです。目立ったところでは、ウォークマン、Sony銀行、プレステなどがありますけど、イメージセンサーからも多くの収益を上げています。なんとiPhoneのカメラにすらイメージセンサーを供給していたというのですから、さぞスマフォ市場の拡大とともにイメージセンサーから利益をしっかりと確保していたことでしょう。あるガジェットメディアでは「iPhoneが1台売れるごとにSonyには2000円の収入がストックされる」とのこと。なんといっても世界のカメラの40%に対してSonyがたった1社でイメージセンサーを供給しているのですから。

撮像素子（イメージセンサー）と画素数の関係

センサーは大きければ大きいほど綺麗な絵が撮れると言われています。フォーサーズよりAPS-C、APS-Cよりフルサイズという風に。なぜか。センサーが大きいほど受光面積が大きくなるからです。満員電車をイメージしてください。車両の大きさは同じでも、山手線の混雑と札幌にある東西線の混雑はレベルが違います。当然山手線の方が混雑しています。密度が高いとも言えましょう。それゆえ、乗客一人一人のストレスは大きくなります。カメラで言えば、このストレスは、ノイズです。ノイズを減らし綺麗な絵にするためにやることは1つだけ。受光面積を大きくすることです。手段は2つあり、1つはイメージセンサーを大きくする、もう1つは画素数を落とす。電車の例で言うならば、車両を大きくするか、乗客の数を制限するか、の2つです。もちろん画素数（解像度）が高いほど細部まで描ききることができるので、むやみに画素数を減らすことはできません。ということで、綺麗な絵を追い求める人はやはりイメージセンサーの大きいもの（車両の大きいもの）を選ばねばならないでしょう。

大きいイメージセンサー何がネックか。値段です。撮像素子（イメージセンサー）は複雑な構造をしていますから、たった小指ほどの大きさを変化させるだけでも何十万円というプライスの違いが出てきます。またカメラも大型化するというデメリットもあります。

フルサイズとAPS-Cでは撮影範囲が異なる

ハイアマチュアや報道カメラマンなどのプロが使うカメラのイメージセンサーはだいたいがフルサイズです。ボディだけでも最低20万円ほどします（最近はどんどん値段が下がってきていますが）。それより1サイズ小さいAPS-Cは、入門機から高価格帯のカメラまでバラエティに富んでいます。初心者向けの雑誌を読めば「まずはAPS-Cからはじめてみては？」と書いてあることが多いように思えます。

さて、この2つ。イメージセンサーの大きさは違うから、APS-Cはフルサイズに比べて若干画質が劣るのは理解できます。それ以外に現実的な問題はあるのでしょうか。あります。同じレンズを使った場合、撮影範囲が異なります。例えば焦点距離が同じもの（仮に14mmとしましょう）を使えば、画角はフルサイズの方が大きくなります。まさにAPS-Cとフルサイズのセンサーサイズの違いが、画角の違いにダイレクトに反映されます。センサーサイズが小さいほど広角での撮影が難しくなります。逆にセンサーサイズが小さいほど望遠での撮影が楽になります。レンズの焦点距離を伸ばしやすいからですね。

一眼レフとミラーレスに画質の差はあるのか

イメージセンサーの大小で何が変わるか

さっき撮影範囲が異なるお話をしました。センサーサイズが大きいと広角での撮影に有利だけど、望遠は不利だと。その他にイメージセンサーの大小で変わることは何でしょう。図にしてみてました。

 センサーサイズが大きければ常に写真は綺麗になるか

上図のようにポンポンと並べられれば「じゃあイメージセンサーが大きいもの買えばいいじゃないか」と早合点したくなりますが、その前に少し考えておきたいことを。僕が敬愛するイタリア人のビデオグラファー（レオナルドさん）はWatchtower of Turkeyで 2014年のVimeo大賞を受賞しています。多くのライバルがフルサイズの値段の高いカメラを使って撮影しているのに、レオナルドさんはGH3を使って撮影しています。パナソニックのGH3はフルサイズよりも2段階もイメージセンサーの小さい「マイクロフォーサーズ」を採用しています。彼の動画を見ていて分かるのは、綺麗な絵（ここでは写真だけではなく動画を含みます）をとるには次の幾つかの要素を総合的に満たす必要がある、ということです。

1. メッセージ
2. コンポジション
3. レイアウト
4. シャッターチャンス
5. レンズ

1. 何を伝えたいのか。彼のメッセージは強力です。もちろん絵を解釈するのはビュアーの僕たちなんですけど、想像力を掻き立てるような写真の撮り方をしています。2. いわゆる構図ですね。コンポジションが悪ければどれだけ撮像素子の性能が良くてもダメです。それは3. レイアウトもしかりです。画面内のキャラや物の配置が悪ければ、やっぱり絵の魅力は落ちます。何より彼はフットワークが軽い。トルコに長く滞在し、滞在中は女性のガイドをつけてとにかくローカルな場所まで潜り込んだ。それゆえに4. シャッターチャンスが他のライバルよりも多かったと考えられます。またインタビュー記事ではライカ・パナソニックの女王的なレンズと言われている Noctioction を使っています。f1.2の評判高いレンズです。これら様々な要素を総合的に満たしてこそ、いい絵が撮れると僕は考えています。少なくともレオナルドさんの作品からそう感じ取りました。

まずミラーレスと一眼レフの違いから。ラフに言って、ミラーレスの構造はコンパクトデジタルカメラと同じです。違いはセンサーサイズとレンズ交換の有無、それだけ。これ言うと、コンデジからの脱却を狙っていた潜在的なミラーレスカメラのユーザーはショックを受けるかもしれません。なんだよ、コンデジと同じかよって。そうそう、同じなんです。我が愛機のパナソニック GH4 だってミラーレスなんです。これだけ重量感のあるカメラなのに、コンデジとほぼ同じって言われると、そりゃショックでしょう。

例えばボケ味にしたって、センサーサイズの違いがダイレクトに一眼レフとコンデジの違いを生んでいたように、一眼レフとミラーレスのボケ味の違いもやはりセンサーサイズによるものなんです。ミラーレスはコンデジと構造がほぼ同じなんだけど、コンデジよりもクオリティが高い。それだけ。ということは、ミラーレスと一眼レフの違いは、以前お話ししたコンデジと一眼レフの違いを少しだけ小さくしたものと考えていいかもしれませんね。

さてミラーレスの構造なんですけど、まず呼称から説明します。Mirro（ミラーが） + Less（ないよ）ってことなので、ミラーレスを一眼レフと呼ぶことはできません。一眼レフのレフはレフレックス（反射）を意味しますので、鏡がなければ当然、反射は起こりません。よってミラーレス一眼レフとは呼べないわけですね。語義矛盾です。痛くない腰痛とか、新築40年とかそんな感じかな、たぶん。

ミラーを取り除いた結果、ミラーレスでは光学的に被写体を見ることができなくなってしまいました。一度光を電気信号に変換して、それをパネルで見るわけですね。その分タイムラグがある（と言われています）。それゆえ、報道カメラマンなどは一眼レフを使います。シャッターチャンスを、タイムラグが原因で逃していたら仕事になりませんものね。なんでわざわざ光学的に見えないようにしたんだよ、なんでパネルと実像にラグがあるようなモデルを作ったんだよ・・・そう思うかもしれません。ミラーなんてレスにするなよって。

ミラーをレスにした結果、構造がシンプルになり軽量化に成功したんです。おそらくスマフォでは物足りないけど、一眼レフみたいに重いのは敷居が高すぎると考えていた人たちが結構いたんでしょう。その顧客層を狙ってミラーレスという新しい概念が生まれたと（マーケティング的には）説明されています。軽量化したら、そりゃクールなデザインにもできるし、オシャレでスタイルリッシュにもできます。実際にミラーレスカメラはコンパクトデジタルカメラとほぼサイズが変わりません。

ではミラーレスとコンデジの違いは何か。先にも言いましたが、まずセンサーサイズが違います。ミラーレスのセンサーサイズは一眼レフ”並”と表現されるのは、傾向的に、同じかそれより少し小さいからでしょう。ここでセンサーサイズについて確認してみましょう。

例えばソニーから出ているα7II（18万円）はミラーレスだけどフルサイズのイメージセンサーを持ちます。それゆえ、一眼レフとほぼ同等の写真が撮れると考えられているわけですね。でも安価なコンデジがフルサイズのイメージセンサーを持つことはありません。センサーの構造は複雑で、大きければ大きいほど効果になるからです。ソニーから「モンスター級のコンデジ」と呼ばれているRX1が出ているんだけど、フルサイズのセンサーを搭載しているので、46万円もします。もうここまでくれば、一眼レフ、ミラーレス、コンデジの境界線が曖昧になってきますよね。どこに分類すればいいんだろう。

さてここからはパパパと一眼レフとミラーレスの違いを急いで見てゆきましょう。もうここまでの内容を理解していれば詳細な説明がなくても「あーなるほどね」となるはず。

軽さ

• ミラーレス：軽い
• 一眼レフ：重い

レンズ交換

• ミラーレス：できる
• 一眼レフ：できる
• コンデジ：できない

レンズの多さ

• ミラーレス：少ない
• 一眼レフ：多い

ミラーレス市場はホットな市場ですが、まだまだ新しいマーケットなので、レンズの多さは一眼レフに劣ります。ミラーレスユーザーが増えれば、今後はもっとバラエティある品揃えになるはずです。ちなみにミラーレスにアダプターをつければ一眼レフカメラのレンズも使うことができます・・・というのが一般的。焦点距離をアダプタで追加するわけですね。

機能

• ミラーレス：少ない
• 一眼レフ：多い

これもあくまで傾向です。個別の機種によってはミラーレスでも一眼レフ並みのダイヤルやボタンの数を持つものもあります。傾向として、コンパクトで軽量した結果、細かいボタンとかは省かれることが多いようです。

AF（オートフォーカス）

• ミラーレス：コントラスト検出式
• 一眼レフ：位相差検出式
• コンデジ：コントラスト検出式

この違いは宝探しの例で説明されることが多いようです。位相差検出式はピントのずれた「方向」と「量」を図ることができるので、距離を検知できる分、フォーカスが早い。一方のコントラスト検出式は、ピントのあっている部分はコントラストが高くなるという現象を利用するもので、手当たり次第に宝物を探すプロセスを経るので、フォーカスまで時間がかかります。しかしやはりこれも傾向に過ぎず、例えばLUMIX G7やGH4はミラーレスでありながら、空間認識AFという技術を使い0.07秒でのピント合わせを実現しています。もちろん位相差検出式には20年もの歴史がありますからアルゴリズムの精度は非常に高く、被写体の補足能力は非常に高いです。

光学ファインダー（動くものを取りやすいか？）

• ミラーレス：なし（EVF）
• 一眼レフ：ある

報道カメラマンが一眼レフを選ぶのは、シャッターチャンスに強いという要素があるからでしょう。ミラーレスは背面モニタやEVFを使う分だけ原理上、幾分かの遅延があります。僕の大好きな競艇・・・白熱レースを収めたい場合は、やはり動きに強い一眼レフを選ぶ方が良さそうです。

編集後記

スープカレー食べるためだけにはるばる北海道までやってきました。Airbnbで一ヶ月間借りて、ほぼ毎日聖地巡礼しています。