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【写真撮影講座 vol.1】 カメラで写真が撮れる仕組みについてざっくり語ってみた

つい先日会社の元同期が主催する勉強会(なんでもあり)にて写真の撮影技術について説明してきました。 その資料がこちらになります。

これが思った以上に反応が良く、「デジタルカメラを持っているけどどうすればうまく撮れるかわからない」参加者から、 「今まで疑問に思っていたことが腑に落ちた」「どうすればどう撮れるかわかった」 という意見を頂き、どうやら自分がこれまでわからないなりにわかろうとして蓄積されてきた知識がどうも役に立ったらしいことがわかりました。

そこで「これもっと色んな人に知ってもらったほうがいいんじゃない?」と言われたので、 自分の勉強としてもいい機会かなと思い、「デジタルカメラを持っているけどどうすればうまく撮れるかわからない」方々にとって 有用となるかもしれない記事を連載していこうと思いたち今に至ります。

第一回目の今回は、カメラで写真が撮れる仕組みについてざっくりと語ってみたいと思います。 早速ですが下の図を見てほしいです。

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一眼レフカメラの仕組み

これは、一眼レフカメラのレンズの先にある被写体(図では蓮ですが)が、撮影されて写真データとして残る一連の流れを一枚の図で表現したものになります。

わけがわからないと思うので、ひとつずつ説明していきます。

まずカメラを語るにおいて、「光」は欠かせない要素です。 皆さんはなぜ道端にあるポストが「赤く」見えるのかご存知でしょうか?

答えは、ポストの表面が赤色の光を反射するから。 光は様々な色が混ざっていますが、ポストの表面は赤色の光だけを反射し、他の色を吸収してしまう。 なので反射された赤い光が目に入り、ポストは赤色に見えるというわけです。 高校で物理を習った方にとっては当たり前な話ですね。

それは人間の目だけではなくカメラにも同じことが言えます。 カメラはレンズを通して入ってきた光をRGBのデータに変換するという仕組みになっています。 その変換をするのが図にある「撮像素子」という部品です。

撮像素子は網目状の構造をしており、表面にはびっしりと1マス1マスに受光素子が並んでいます。 受光素子とは、受けた光をRGBに分解、電気信号に変換する電子部品です。 これによって各マスの受けた光がRGBでいうとどの色になるかというのが決定するというわけです。

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撮像素子

勘の良い方は気づいたと思うのですが、この1マス1マスが1画素にあたるため、例えば2470万画素というと 大体タテ×ヨコで4000×6000個の受光素子がびっしりと整列している撮像素子を使っているんだなということがわかります。

で、この一画素一画素が一つの色を表現し、それらが無数に集まることで一つの絵、写真データを表現できるということになります。

そして当然マスの数が多い(集積度が高い)ほうがよりきめ細かい色の表現ができることになるため、 高画素、つまりマス目数の多い撮像素子を持つカメラで撮影した写真の画質はよい、となるわけです。

さて、光を撮像素子に当てることで写真データができることはわかったと思います。 ですが図を見ると、レンズと撮像素子の間に邪魔者がいますよね。

そう、鏡です。

鏡がレンズと撮像素子の間にあるせいで、光が撮像素子に当たりません。 ちなみにこの鏡はなんのためにあるかというと、ずばりファインダーです。

ファインダーは構図やピント合わせを決めるために覗く小窓です。よくカメラマンがカメラに目をくっつけているのを見ますよね。

このファインダーに映像を映すために、入ってきた光をまず鏡で反射させ、 さらにペンタプリズム(もしくはペンタミラー)という五角形のプリズム(または鏡) で反射させ、ファインダーに映す、といったことをしています。

ミラーレス一眼やコンデジスマホの多くにはファインダーが付いていないことを知っている皆さんは、 モニターに映像を出せばいいじゃないかと思われるのではないでしょうか。

しかしファインダーにはファインダーのメリットがあるのです。

  • カメラを顔に近づけて固定することで写真のブレを低減できる
  • 電子処理による映像遅延が存在しないため、動きの早い被写体を追いながら撮影できる

などなど。

というわけで、この鏡の存在は偉大ですが、撮影する瞬間は邪魔であることには変わりありません。 ではどうしているのか。非常に簡単です。

シャッターボタンを押した瞬間に上がり、撮影が終わると下がる。 ただそれだけ。簡単ですよね。 ちなみにシャッター音がこの鏡が上がって下がる音だったりします。

ちなみに反射作用を英語で言うとReflex(レフレックス)となりますが、 実は一眼レフのレフはReflexの略なんですね。 英語だとSingle-lens reflex camera(略してSLR)とか言ったりします。

ここで勘の良い方は気づいたかもしれません。 そう、ミラーレス一眼とは、ミラーレス、つまり鏡がない一眼カメラという意味なのです。 故にファインダーがついていない機種が多い。

最近はファインダーが付いているミラーレスも多いですね。 これはEVF(電子ビューファインダー、Electronic View Finderの略)というもので、 レンズから撮像素子に入った光を電気信号に都度動画に変換し小窓から見せているというものになります。

したがって、ファインダーのないカメラやスマホがモニターに映像を表示するのとほぼ同じ仕組みです。 なので若干の映像遅延があります。

一方で光学ファインダー(一眼レフのファインダー)にはないメリットがあり、それは映像を拡大できたりすること。 それによって細かなピント合わせができたりします。

だいぶざっくりでしたが、以上がカメラで写真データが生成される仕組みになります。 簡単に言うと、撮像素子を露出させることで写真が撮れる。 ということは、撮像素子をどう露出させるか(どのくらいの時間?どれくらいの光の量を取り込む?間に何を挟む?レンズ?フィルタ?)で、 撮れる写真が変わってくるということになります。

次回からは露出の表現方法について説明していきたいと思います。

ちなみに余談ですが、カメラを初めてまだ間もない頃、いまや師匠と仰ぐ方の講習会に参加し、 カメラの仕組みを教わったときはミラーレスのミラーレスってそういう意味だったのか…!と驚いたものでした。

今自分が教える側となってこのような記事を書いていることはなかなかに感慨深いものがあります。

こうやって技術伝承がされていくわけですねw

ではまた。