デジカメの撮像素子とボケ

こんにちは、いきなりですがなぜ撮像素子のサイズが大きいとピントの合う範囲が狭まるのでしょう？
メカニズムが知りたいです。

またそもそも開放と最小絞りでの撮影ではどういった作用が働いてボケ味がちがうのでしょうか？

わかる方がいらっしゃいましたら、論理的な説明でお願いします。

No.4 ベストアンサー 回答者： syashindaisuki 回答日時： 2011/04/11 22:51

撮像素子フォーマットサイズとボケの関係ですね。

まず、写真をとる上で、ボケを大きくする三要素があります。

１、絞りを開ければ開けるほどボケる。
２、望遠（レンズの焦点距離を長くする）にすればするほどボケる。
３、被写体に近付けば近付くほどボケる。

理屈も理解する上で必要ですが、体験はもっと有効だと思います。

ズームレンズをお持ちでしょうか？

絞り値を開放にして、まず焦点距離をもっとも短くして1枚、次に望遠にして1枚。
なるべく、望遠での最小撮影距離で撮影するとより、レンズの焦点距離によるボケの違いが分かると思います。

次に、撮像素子の大きさとボケの大きさの違いですが、より望遠（焦点距離が長い）にするとボケが大きくなることに理由があります。

画角が45°になるレンズをそのフォーマットの標準レンズとしています。
フィルムや、35mmフルサイズフォーマットの素子は、36×24mmの大きさを持っています。
対角線の長さは、ピタゴラスの定理を用いて計算すると約43mmになります。
つまり、焦点距離43mmのレンズを用いると、フォーマットの対角線方向の画角が45°になります。←（裏話です。35mmフォーマットの標準レンズは50mmとありますが、43ｍｍが本当の標準になります。何故、50mmを標準にしているかと言うと、切がいい数字であることと、35mm判を最初に開発したライカが、50mmを標準にしたからです。４３ｍｍのレンズですが、ペンタックスにFA43ｍｍF1.9なんてレンズがありますね。・・・余談）

次に、APS-Cサイズですが、24×18mmの素子サイズです。
対角線の長さは30ｍｍです。つまり、APS-Cサイズ素子の標準レンズ（画角45°）は、焦点距離30mmのレンズです。

もっと、話を極端にして見ましょう。


普及タイプのコンパクトデジカメの撮像素子サイズの1/2.33型は、6.2×4.6の素子サイズです。
同じように標準レンズの焦点距離を求めると、7.7mmのレンズが標準となります。

ここで、ボケの三要素をもう一度思い出してみてくさい。「望遠にすればするほどボケが大きくなる。」

焦点距離7.7mmのレンズと43mmのレンズのどちらがよりボケますか？

そうです、43ｍｍのレンズのボケのほうが大きくなりますよね。同じように、30mmと43ｍｍでも43ｍｍのボケが大きくなります。

フォーマットの大きさが、ボケを生み出しているのではありません。。←質問にも、誤りがあることにお気づきですか？正しくは、「同じ画角を得るとき、なぜ撮像素子のサイズが大きいとピントの合う範囲が狭まるのでしょう？」と質問するべきでした。

ボケは、レンズの焦点距離が長いほど、より大きいものが得られます。ただ、気をつけたいのは、同じ画角を得るには、フォーマットが大きいほど、より焦点距離の長いレンズを選択する必要があるということです
同じ距離にある被写体を、同じ絞り値で、APS-Cサイズのカメラに５０ｍｍレンズを付けた場合と、35mmフルサイズに５０ｍｍレンズを付けたとき、ボケの大きさは同じです。ただ、写る範囲がAPS-Cサイズのカメラでは小さくなってしまいます。

次に、絞りの影響ですが、絞る事で、光の通り道が狭くなり、ピントが合っているように見える範囲が広くなると言うことで、他の方の詳細な回答を参照していただければ良いと思います。

この回答へのお礼

すごい！　お聞きしたいこと、且つ何度か言葉を交わさなければ理解されないであったろうこと(私の語彙力のせいで・・・)が一発で納得できる内容でした。

ありがとうございました。よくわかりました！

お礼日時：2011/04/12 02:25

No.3 回答者： foobar 回答日時： 2011/04/11 09:29

レンズを撮像素子側から見ると、丸や多角形の穴が（見かけ上の絞り）が見えます。

ピントがあっている部分では、この穴から撮像素子上の1点に円錐状に光が集まります。
ピントがずれると、円錐の頂点と撮像素子の位置がずれるので、撮像素子の場所では大きさを持った光になります。これが、ボケ。
絞りを変えると、見かけ上の絞りもつれて変わり、円錐の形状も変わります。
絞りを絞れば、より鋭い円錐になり、撮像素子の位置が多少ずれても大きなボケにはなりません。これが、絞りでボケの大きさが変わる理由です。
また、円錐内部の光の密度（という言いかたはあまりよくありませんが）はレンズの設計によって変わってて、これがボケの具合にも効いてきます。

つぎに、撮像素子の大きさとボケの大きさについて。
撮像素子が大きいほど、同じ画角にするためのレンズの焦点距離は長くなります。
被写体の位置に応じて、レンズと撮像素子の距離を変えてピント合わせをするのですが、同じ距離だと焦点距離の長いレンズの方がレンズの移動量が大きくなります。
同じ理由で焦点距離の長いレンズの方が背景に対してのピント位置のずれが大きくなり、ボケが大きくなります。
このピント位置のずれは被写体と背景が近い場合には、概ね（焦点距離/撮影距離）の2乗に比例し、同じF値でのボケの大きさも2乗に比例します。結果、撮像素子上のボケの大きさは、同じF値なら撮像素子の2乗に比例します。
プリントする際の拡大率は、撮像素子の寸法に反比例しますが、上記の影響の方が強いので、撮像素子が大きい方がピントがずれたところでのボケが大きくなり、結果被写界深度（ボケが一定の大きさに収まる範囲）は狭くなります。

No.2 回答者： hayasi456 回答日時： 2011/04/11 09:01

かなり難しい質問でが

撮影の対象物（以下被写体)が反射した光りは放射状に広がっていますね。
放射状に広がった光りを撮像面にレンズで集光してピントを合わせますね。
その為にレンズと撮像面との距離を調整しますね。
（レンズの焦点距離とは被写体との距離が無限大の場合ピントが合うレンズと撮像素子との距離です。）

被写体が複数ありそれぞれとのカメラ距離が違う場合
複数の被写体からの光りの放射角度は異なるわけですから一方の被写体にピントを
合わせれば、もう一方はボケます。

＞開放と最小絞りでの撮影ではどういった作用が働いてボケ味がちがうのでしょうか？
絞りを絞り込み光りの入る範囲を狭めると
もう一方の被写体のボケの要素となる光りが減少し見かけ上ピントが合って見えるようです。
目を細めるとピントが合う範囲が広がるのと同じです。

＞撮像素子のサイズが大きいとピントの合う範囲が狭まるのでしょう？
同じレンズで撮像素子を大きさを変えて撮影し場合小さな撮像素子は大きな撮像素子で撮影した画像の一部を撮影したのと同じと言えますね。
それぞれの画像を同じ大きさで表示した場合小さな撮像素子での画像は大きな撮像素子で撮影した画像よりも望遠レンズで撮影したように拡大された画像になりますね。
小さな画像素子で大きな画像素子と同じように撮影する為には広角レンズで撮影する必要が有ります。
広角レンズは望遠レンズよりもピントの合う範囲が広く見えるようです。
撮像素子が１ｘ１ｃｍも無いデジカメでも望遠レンズで撮影するとピントの合う範囲は狭くなります。
http://photozou.jp/photo/list/138850/1183184

（かなり苦しい説明ですが）
広角レンズは望遠レンズよりも屈折率が高く、焦点距離が短いので
被写体との距離が近くから無限大までのピントを合わせる範囲が狭いので
ピントがズレているのが目立ち難いようです。

No.1 回答者： kuma-gorou 回答日時： 2011/04/11 06:54

詳細は、ネット検索して頂くとして、簡単に言うと

、
レンズの光学的中心（この場合、後側主点）から結像面までの距離（焦点距離とは違います）と撮影距離（結像面から被写体までの距離）の比が違う為ですよ。

当然に、画角も撮影距離が同じなら、コンパクトデジの方が、その比は大きくなります。
要するに、相対比では、撮像素子が大きいと、それだけ近寄って撮っていると言う事です。

被写界深度も簡単に言うと、小絞りになる程、レンズの光束が絞れられるので、被写界深度が深くなるのです。