カメラの明るさについて

カメラの明るさに関して質問が２点あります。

レンズでＦ値が小さいと明るいレンズと一般に言われますが、よく理解できません。
例えば同じレンズでＦ値を変える場合は絞りによりレンズの有効径が変わるため理解できますが、専門書等をみると暗所撮影はＦ値が小さいレンズが明るく有利との記載があります。個人的に思うのは開放Ｆ値で撮影するなら明るさはＦ値ではなくレンズ径（ISO、ｼｬｯﾀｰ速度等は考えない）に依存すると思うのですが？

イメージセンサーは大きい方が有利（明るさに関して）と言われますが、光はレンズを介しているので、イメージセンサーが小さくなるとレンズによる光の集中も強くなり単位面積あたりの光量が増えるため、センサー素子が小さくても明るさに関しては不利にならないと思うのですがいかがでしょうか？。

No.3 回答者： lv4u 回答日時： 2024/09/06 14:09

どの点が疑問に思われているのか、良く分からないのですが・・・

とりあえず、前の回答にあるように、沢山の光がセンサーに入ってくれば、明るいレンズってことでF値が小さくなります。
絞りを絞れば、当然ながら光が減るわけですね。
そして、望遠レンズとなれば、遠くの物体を拡大して撮します。
当然ながら、近くの物体よりも、視野角度は狭くなるから、レンズに入ってくる光は減少しますよね？
それを多めにするために、望遠のレンズは、レンズが大きい。
そして、望遠レンズでF値の小さなものは、すごく高価になる・・・。

それだけのことだと思いますが・・。
質問の意図が正しく掴めているか不明です。

この回答へのお礼

ありがとうございます。
例えば、有効径が同じで開放Ｆ値が違うレンズが２つある場合の比較です。
開放なら絞りがないため有効径が変わらず光量が同じではないかと思っています。

お礼日時：2024/09/07 12:50

No.2 回答者： angkor_h 回答日時： 2024/09/06 13:45

F値=レンズの焦点距離÷レンズの有効口径

で求められます。

レンズの有効口径が大きい程に、取り入れる光の量が大きいので、
F値が小さいほど明るいレンズだ、と言えるのです。

レンズを通った景色等の光情報は、
焦点距離のところで点状に集中する、と言う事ではなく、
焦点距離のところに、広い範囲で景色の像を結びます。
その範囲を持った象の明るさが、レンズの有効口径(F値)で変わる、
と言う事です。

イメージセンサーの大きさについては、
大きいほど画素数を増やせるので、綺麗な画が撮れる。
大きいほど光が広がるので、より明るいレンズが必要。
と言う事になります。

この回答へのお礼

ありがとうございます。
①
Ｆ値が小さいとレンズの有効径が大きくなりがちなのはわかります。ただ、有効径が同じなのにＦ値が小さいだけで明るくなるという理屈がわかりません。

お礼日時：2024/09/07 12:42

No.1 回答者： fadklsj 回答日時： 2024/09/06 13:23

質問1：F値が小さいレンズが明るい理由

F値が小さいレンズが明るいと言われるのは、単位時間あたりにセンサーに届く光の量が多いからです。確かに、レンズの明るさはレンズの有効径（口径）にも関係します。しかし、F値はレンズの焦点距離と有効径の比率を表しています（F値 = 焦点距離 ÷ 有効径）。

例えば、焦点距離50mmのレンズで、

F値が2.0の場合、有効径は25mm (50mm ÷ 2.0)

F値が4.0の場合、有効径は12.5mm (50mm ÷ 4.0)

となります。

F値が小さいレンズは、同じ焦点距離であれば有効径が大きいため、より多くの光を取り込むことができます。そのため、F値が小さいほど明るいレンズと言えるのです。

開放F値で撮影する場合でも、F値が小さいレンズの方がセンサーに届く光の量が多いため、明るく有利です。 これは、F値が焦点距離との比率で決まるため、レンズ径が同じでも焦点距離が短いレンズはF値が小さくなり、より多くの光を取り込めるからです。

質問2：イメージセンサーの大きさと明るさの関係

イメージセンサーが大きい方が有利と言われるのは、1つ1つの画素（センサー素子）が大きく、より多くの光を受け取ることができるからです。レンズを通過した光は、イメージセンサー全体に広がります。センサーサイズが小さい場合、レンズからの光はより狭い範囲に集中しますが、個々の画素に当たる光の量は少なくなります。センサーサイズが大きい場合、同じ量の光でもより広い範囲に分散されますが、個々の画素が大きいため、1画素あたりに多くの光を受け取ることができます。

結果として、センサーサイズが大きい方が、ノイズが少なく、ダイナミックレンジが広く、高感度でも綺麗な画像が得られるなど、明るさ以外にも多くのメリットがあります。

結論としては、イメージセンサーが小さいとレンズによる光の集中は強くなりますが、単位面積あたりの光量が増えるわけではなく、画素あたりの光量が減るため、明るさに関しては不利になります。

この回答へのお礼

ありがとうございます。

①
Ｆ値が小さいだけで光量が多くなる理屈がわかりません。開放Ｆ値なら有効径ＭＡＸなのでレンズから取り込める光量が変わらないのではないでしょうか？
例えば有効径８０ｍｍレンズで各々Ｆ２．８、Ｆ４．０　のレンズがある場合、絞りがないならいずれも取り込める光量は同じだと思うのですが？

②
センサーサイズが大きい（画素数同じとして）とダイナミックレンジが有利なのはわかります。
ただセンサーサイズが１／２になっても光の集中が２倍になれば明るさだけに限って言えば相殺されると思うのですが？

お礼日時：2024/09/07 12:39