レンズを通すと逆さに。

Question

レンズを通すと被写体が逆さに映っている図をよく見るのですが、
そもそもなんで逆さになって映るのでしょうか。

また、フィルムには逆さの画が記録されるのでしょうか。
それとも、被写体をもう一度反転して記録しているのでしょうか。

そしてこれがビデオカメラの場合はどのようにして反転させて映像化しているのでしょうか。

わかる範囲で結構ですので回答お願いします。

mrkato · Accepted Answer

画面を取り込んでフィルムやセンサーに当てる場合、
箱の中に設置して、他の光を遮らないとなりません。
その構造を最もシンプルにしたのがピンホールカメラ、
穴一つ開いてる向こうの景色が、箱の露光面に入るさいに、
「点対称」となって、上下も左右も逆に映りこみます。

レンズを通さない、ピンホールカメラの説明サイトを
見ていただいたほうが解りやすいかと思います。

http://www.toshi-photo.com/Tutorial/Tutorial_01.html
http://www.toshi-photo.com/Jpwelcome.html

ピンホールカメラだと印画紙直接焼きこみの場合が多く、
ピンホール側から見る画となって裏焼きに見えるのですが、
美術撮影などの大判の蛇腹のカメラである、フィルム位置に挿入した
摺りガラスに受けて箱の後ろ側から見ると、倒立したものの裏でない映像です。
同じくフィルムの印影を被写体向きに透かして見ると、正立した絵になります。

一眼レフのファインダは改めて反転できるまで光学的に長くしてあり、
ピントグラスの正立した画がリアルタイムで見えています。

映画の場合ＩＭＡＸの巨大フィルム以外は正立した画が上から時間順に繋がっています。
撮影カメラは機種で違いますが、映写では合理的に、倒立画像な状態に掛けて
上から下に回すと、レンズで点対称に反転し、スクリーンに正立で映ります。
デジタル映写機でもレンズは３５ｍｍ上映に共通なので、内部は倒立画像です。

撮影レンズは、明るくしたくてピンホールを広げるだけだとぼやけてしまうのを、
被写体側の位置関係をより選択してピントを合わせるためです。
それに伴いもちいる「絞り」も、中心を開けて口径をすぼめるのが基本で、
グレーのフィルター併用やセンサーの感度を落とす手法は必要上加えたものです。

mrkato · Answer

８番目、スリットカメラ撮影での場合、でのフォロー。
スリット＝絞りがフィルムの巻きに対し直交する縦溝、を通しての場合
「フィルムを走らせる向きに対して、線対称」な画像のはずなんですが、
レンズを介さないとスリットライン＝決勝線にピントが合わないので、
そこで収斂させるのを含めて、静止画と同じ「点対称」になる訳です。

フィルムの走る＝時間軸を記録する向きが、点対称を再現するように
被写体の走りを迎え撃つ？写すようになるんでしたっけ。

本当は進行方向＝車の塗装やゼッケン番号の誤りについては、
「フィルムを現像し、印画紙に焼くため投影する」
場面に持ってくるまでは判らないもので、
単に「時間差を記録」する目的なら裏向きを意識しないでも使えます。

スリットカメラのデジタル化輸入は８０年代に既に有り、
また現在もデジタルだけでなく解像度が信頼できるフィルム記録を
公式判定資料として併用しています。

陸上競技スリットは担当計時ブランドが行うことが多いですが、
判定・審査写真専門の技術を持つ２社が陸上競技も携わる場合があります。
スリット撮影は、山口シネマはＪＲＡ設置写真と３台並列との説明、
日本写真判定ではフラッシュ編集画像の説明があります。
http://www.yamaguchi-cinema.co.jp/
山口シネマ（もとプラスミック）
http://www.shashin-hantei.co.jp/
日本写真判定

linea13 · Answer

フィルム面で映像が上下左右で逆さに映る理由については既に多くの回答者が述べられており、また、一般のカメラで撮影する場合には、撮影者はフィルム上に逆さに映ることなど全く意識することなく撮影できますが、ここで余談として参考になるかわかりませんが、ある特殊なカメラで撮影する場合には、この現象を理解し、かつ、意識していないと撮影に失敗する例があることについてご説明したいと思います。
　それはレースなどの勝敗を判定するためにゴールライン上などで使われる着順判定カメラとしての、いわゆるスリットカメラで撮影する場合です。最近は競技用のスリットカメラは電子化されているようですが、私の場合はスリットカメラについては市販されたものがないので、フィルムカメラを改造して1本のフィルムに長編成の鉄道車両の側面写真を撮影しております。36撮りで15両編成ぐらいまでの列車の片側全側面を撮影できます。
　スリットカメラで撮影する場合、通過する列車の速度に対応した速度でフィルムを動かさないと鮮明な写真が撮れません。また、右から左に向かい通過する列車の場合、フィルム面ではご質問にあるように画像が上下左右で逆になるため、列車は逆さに映りながら左から右に動くのです。ですからフィルムも左から右へと動かさなければなりません。
　反対に左から右に通過する列車を撮影する場合には、カメラを天地逆にしなければなりません。もしこれを誤ると私の使っているカメラの場合、フィルムの移動速度が一致していても全てぶれた画像になってしまいます。
　スリットカメラで撮影を始めた当初は、このことを頭では理解しているつもりでも、誤った方向の列車を写してフィルム現像後の撮影結果を見て間違えたことに気がついたこともありました。
蛇足ですが、何かの参考になれば幸いです。

demio · Answer

光学的な理論は解りませんが、
フィルムの一眼レフの裏フタを開けたままフィルムの通る面に半透明のトレーシングペーパを貼ると反対に写っているのが見えます、この場合電池の要らないすべてマニュアルのカメラの方がＢにしたまま見られるしピントが合うと鮮明に写るなど、良くわかります、紙にプリントされた写真は上下反対に持てば正常です、たとえばカメラを上下反対に持って撮影してもプリントを反対向けにすれば同じことですよね

風呂敷のような暗幕を被る大判カメラはフィルムを入れるまえにスリガラスで見るので反対に見えているはずです（私は実際には見たことがないのですが）

kusami3 · Answer

なぜ逆さに映るのかはNo.5の方の回答のリンクでお分かりになったと思います。

初期のカメラでは逆さに見える画を見て構図やピントを合わせていました。
一眼レフカメラの上が三角に出っ張っているのは、逆さの画を正立像にするためのプリズムがあるからです。
フイルムには逆さの画が記録されますが、プリントしたあとで見る人もしくは編集したり飾ったりする人が正立するように置き直しているだけです。
またビデオやデジタルカメラでは電気信号ですから、モニタに映し出される像が正立するように信号を扱うというのがカメラのお約束ごとだといえば理解していただけると思います。

人間の目の構造もカメラと同じなので、網膜には逆さの像が映っています。でも生まれて目が見えるようになってからずっとですから、無意識に反転して認識しているのです。

Willyt · Answer

１枚の凸レンズを通すとできる像は倒立になります。凹レンズの場合はレンズの手前に正立の虚像ができます。
倒立になるわけは図に描くと簡単なのですが、言葉で説明するとちょっと複雑になります。

人間を写すときを考えます。頭のてっぺんから出てレンズの中心を通る光は曲がらずに直進します。そうするとその光はレンズを境にして光は頭と反対、つまり下の方に進みます。そして像を結ぶレンズ全面を通った光が一点に集まるので、頭のてっぺんの像の位置はレンズの下の後方になる筈ですね。足許はその逆で上になりますから、人の像は倒立になるのです。

oo14 · Answer

虫メガネがあればすぐに確認ができますよ。
虫メガネでまず、部屋の蛍光灯を封筒かなんか硬い紙があればそこに焦点を当てるように調整してみてください。蛍光灯が映っても、反転しているかどうかよくわかりません。
それでは、ＴＶを同じように映してみてください。人間などがひっくり返って動いているのが見えるはず。
フイルムには上下左右が反転して記録されます。
それを裏から焼き付けるから、問題がないのです。
一眼レフは、ミラーで上下を反転させ、ピントグラスに写し、
それをプリズムで左右を反転させてファインダーから見るようにしているので、
上下左右が単に四角い枠の中を見ているのです。
ミラー４枚で実現しているカメラもあります。

なおビデオカメラは撮像素子にはフイルムといっしょで、上下左右が反転していますが、
電気的にそれらを反転させ、モニターに映し出し、それを見ているわけです。

二眼レフとか、ペンタプリズムを持たない一眼レフはファインダが左右逆に動きますので、
動いているものを追っかけるのは大変です。
そういう意味では、あの漫画のワンピースなんかに出てくる望遠鏡はガリレオさんが
発明したもので、プリズムや鏡が内臓されていませんから、
動いているものを追っかけるのは映像が上下左右反対なので大変です。
天体望遠鏡もそうですね。

kuma-gorou · Answer

カメラ用のレンズは何枚ものレンズを組み合わせているので光路は複雑ですが、単純に１枚の凸レンズに置き換えると、レンズの光軸と平行な光束はレンズの焦点を通り、レンズの中心を通る光束は直進し、焦点の後方に実像を結びます。

当然、実像の後方から実像を見ると実物と上下左右反対に映って見えます。
勿論、フィルムもイメージセンサーも、そのとおり記録されます。
フィルムの場合、引き伸ばしと言う過程を経ますし、ポジ（スライド）のようにフィルムそのもので鑑賞する場合も上下を逆にすれば正像になりますし。デジタルカメラやビデオカメラでは、電子的に向きを修正する事は、いとも簡単な事です。

papapa0427 · Answer

その通りです。もともとレンズを通すと上下が反転して結像します。
フィルム式のファインダーなどではハーフミラーでさらに反転させて上下を修正してファインダーで見れるようになってます。

ビデオカメラはもともと電子素子で結像してますので反転させることは簡単です。鏡などでは左右が反転する原理とほぼ同じ原理になります。

レンズを通すと逆さに。

画面を取り込んでフィルムやセンサーに当てる場合、

８番目、スリットカメラ撮影での場合、でのフォロー。

光学的な理論は解りませんが、

なぜ逆さに映るのかはNo.5の方の回答のリンクでお分かりになったと思います。

１枚の凸レンズを通すとできる像は倒立になります。

虫メガネがあればすぐに確認ができますよ。

その通りです。

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　１枚の凸レンズを通すとできる像は倒立になります。