デジタル一眼レフカメラの撮像素子が小さいと被写界深度は深くなる？

キーマンズネットの「被写界深度」の記事で下記の表記を見つけました。

> デジタルカメラでは撮像素子(CCDなど)のサイズが大きいほど、被写界深度は浅くなる。
http://www.keyman.or.jp/search/tango/4566.html?v …

ここで疑問なのですが、Nikon FマウントやCanon EFマウントなどのレンズは35mmフィルムカメラとデジタル一眼レフで共用できます（デジタル専用のレンズもありますが）。

そこで同じレンズ（例として、50mm/f1.4を挙げます）を35mmフィルムとAPS-Cサイズのデジタル一眼で使用して撮影した、とします。

撮像素子が135のサイズより小さいのですから、焦点距離が75mm相当に長くなる（≒トリミングされる）というのは分かるですが、被写界深度についてはどうなるのでしょうか？
同じF値（ここでは開放のF=1.4としましょう）で撮影した場合、冒頭の記述のとおりだと、デジタル一眼で撮影したものの方が被写界深度が深くなる（F1.4よりも暗くなる）ということなのでしょうか？

またOlympusのフォーサーズ用ズームレンズにf/2.0通しのものがあり、その明るさから魅力を感じていたのですが、35mmフィルム換算だと実質はf/4.0（焦点距離が２倍になるため）という話も聞きました。

ここで質問です。

Q1. フルサイズより小さい撮影素子を持つデジタル一眼で、同じ焦点距離（35mm相当換算後）で同じF値で撮影した場合、ボケはデジタル一眼の方が少なくなるのでしょうか？

Q2. 上記のフォーサーズ用レンズの様に、フルサイズより小さい撮影素子を持つデジタル一眼で使用する場合、開放F値も焦点距離同様換算する必要があるのでしょうか？あるのならその計算方法は？

以上、疑問に思っています。
お知恵を拝借できると幸いです。
よろしくお願いいたします。

No.1 ベストアンサー 回答者： foobar 回答日時： 2006/10/06 11:16

まず、F値自体は変わらないので、撮像素子が小さくなっても暗くなることはありません。

Q0:
同じ焦点距離のレンズを、撮像素子の異なるカメラで使い、同じサイズにプリントする場合
条件によります。
・撮影距離が同じなら、撮像素子の小さい方が、プリント時の拡大率が大きい分被写界深度は浅くなります。(撮像素子上での許容錯乱円が小さくなるので)
・被写体が同じ大きさに写るように、撮影距離を変える場合には、撮像素子の小さい方が被写界深度が深くなります。(撮影倍率が小さくなるので)

Q1:
同じ画角、同じ撮影距離、同じF値で撮影して、同じ大きさにプリントする場合に、撮像素子が小さい方が被写界深度は深くなります。(概ね、撮像素子の比率分だけ大きなF値で撮影したくらいの被写界深度になります)

Q2:
被写界深度やぼけ具合を考えるときには、F値の換算を考える必要がありますが、露光量を考えるときにはF値の換算は不要です。(F値自体は変わらないので)

この回答への補足

foobar様、早速のご回答ありがとうございます。

>F値自体は変わらないので、撮像素子が小さくなっても暗くなることはありません。
>露光量を考えるときにはF値の換算は不要です。

これは、

>被写体が同じ大きさに写るように、撮影距離を変える場合

において35mmフィルムとAPS-Cなどのフルサイズでないデジタル一眼レフで「同じ被写体」≒「同じ画」を撮影する場合、F値とシャッタースピードの組み合わせは（露出測定が同じであれば）変わらないが、APS-Cの方が被写界深度が深くなる（≒ボケが小さくなる）ということでよろしいでしょうか？

またQ2の場合において
・フォーサーズのf/2.0のレンズを使用した場合
・35mmフィルムカメラでf/2.8のレンズを使用した場合
において、両方とも開放で撮影した際に、フォーサーズの方が１段シャッタースピードは速くできるが、ボケ量に関しては必ずしもフォーサーズの方が多い（被写界深度が浅い）わけではない、という理解で正しいでしょうか？

当方、開放近くでボケの多い画を好むもので、なるべくボケるデジタル一眼レフシステムを構築したいと考えています。
その点でフォーサーズのf/2.0通しのズームレンズが（素人的に数値だけ見た場合）魅力的に感じています。

もしよろしければ、これらの点についてご教授いただけると幸いに思います。
よろしくお願いいたします。

補足日時：2006/10/06 11:45

No.2 回答者： noname#25358 回答日時： 2006/10/06 11:21

Ｑ１．

　はい。そのとおりです。
　この質問でいう「サイズ」とは、ＣＣＤ素子の密度のことです。
　密度が高くなれば、小さい範囲に光を集約しなければならないことになり、レンズを素子に近づけなければならないことになります。
　これによって明るくはなりますが、「実際の焦点距離」が近くなるのですから、被写界深度は深くなります。

Ｑ２．
　これもその通りです。
　「カタログ上の換算焦点距離」と「実焦点距離」が違うのですから、Ｆ値は違って当然です。
　どれくらい違うかについては、レンズ径を明るさに換算する公式が使えますが、この計算結果は相対的なものです。
　レンズ枚数や組み合わせによっても違うので、どのレンズでも使える共通公式というのは作りようがないです。（最悪、実測？）

この回答への補足

deagle様、早速のご回答ありがとうございます。

無知をひけらかす様でお恥ずかしいのですが、追加質問をさせていただいてよろしいでしょうか？
（フィルムカメラの時代はカメラ雑誌をよく読んでいて耳年増？だったのですが、デジタル化が進んでからはほとんど情報を得ていないもので、基本的なことが分かっていません・・・ああ、恥ずかしい）

>この質問でいう「サイズ」とは、ＣＣＤ素子の密度のことです

撮像素子には、
35mmフルサイズ（EOSにありましたよね）＞APS-C＞フォーサーズ＞1/1.8＞1/2.5
などがあると認識していますが、これは「密度」の差なのでしょうか？
当方、物理的なサイズの差かと思っていたのですが・・・

＞レンズ径を明るさに換算する公式

こちらについても（参考URLなど）教えていただけませんでしょうか。

もしよろしければご教授いただけると幸いです。
よろしくお願いいたします。

補足日時：2006/10/06 12:10

No.3 回答者： apapa 回答日時： 2006/10/06 11:44

私は専門家ではありませんが

50mmF1.4レンズをフィルム/デジタル(ニコンDXフォーマット≒APS-C)両方使用経験などから。

すでに＃1様が的確に説明しているようですが、
＞Q1. フルサイズより小さい撮影素子～ボケはデジタル一眼の方が少なくなるのでしょうか？
◎反対と考えるべきですね
50mmレンズで分かりやすく言ってしまえば(厳密には異なりますが)
デジイチは75mm相当の画角ですが、被写界深度は50mm同等だからです。

※コンパクトタイプ・デジタルカメラ
6mm程度の焦点距離レンズで35mm相当(の画角)ですから、
被写界深度は深くなり、ピントが合いやすく、ピンボケを防ぐために好都合。
但し、ベターとした画像になり勝ちで、ボケを生かした撮影は困難です。

＞Q2. 上記のフォーサーズ用レンズの様に～開放F値も焦点距離同様換算する必要があるのでしょうか？
◎F値は変わりませんが
＃1様説明どおりですね。

この回答へのお礼

apapa様、ご教授ありがとうございます。

Q2についてですが、単体露出計を使用した場合（出た目を採用するとして）、どんなフォーマットを使用するにせよ、測定されたF値とシャッタースピードでOK、ということですね。

ただし被写界深度やボケ量（ニアリー・イコールですが）という視点からみると、何らかの換算が必要（撮影素子が小さいものは被写界深度が深くなる）という様に理解しました。

フィルムカメラはわりと長い間使っていましたが35mmばかりだったので、中版ならどうなのだろう、4×5ならどうなるのだろう、といった事は考えたこともありませんでした。

ありがとうございました。

お礼日時：2006/10/06 12:37

No.4 回答者： apapa 回答日時： 2006/10/06 11:54

＃3ですが、読み違いがありましたので訂正します。

＞Q1. フルサイズより小さい撮影素子～ボケはデジタル一眼の方が少なくなるのでしょうか？
◎同じ画角となるレンズ使用なら、そのとおりです。
例えば、50mmレンズ相当なら30～35mmレンズ使用ですから、
使用するレンズの焦点距離相当の被写界深度になると(大雑把な話ですが)。

この回答へのお礼

なるほど、35mm換算前の焦点距離における被写界深度＆ボケ量に相当する、と考えると分かりやすいですね。

一つ賢くなりました。
ありがとうございました！

お礼日時：2006/10/06 12:40

No.5 回答者： foobar 回答日時： 2006/10/06 15:36

厳密なことを言うと、色々細かい問題(ピント合わせでレンズを繰り出したら画角や実効F値が変化するとか)が出てくるのですが、以下の話ではその細かい部分には目をつむって、います。

(もうひとつ、被写界深度の話ですので、背景と被写体は比較的近くて、ボケが小さい所での話に限定します。(背景が離れてボケが大きくなってくると、またちょっと話が変わって来ますので))

「>被写体が同じ大きさに写るように、撮影距離を変える場合
において35mmフィルムとAPS-Cなどのフルサイズでないデジタル一眼レフで「同じ被写体」≒「同じ画」を撮影する場合、F値とシャッタースピードの組み合わせは（露出測定が同じであれば）変わらないが、APS-Cの方が被写界深度が深くなる（≒ボケが小さくなる）ということでよろしいでしょうか？」

そうです。
レンズのF値が同じで、カメラのISO感度が同じなら、同じシャッター速度になります。また被写界深度はAPS-Cの方が深くなります。
例えば、
35mmカメラ(感度ISO100設定)で50mmレンズF4、距離 2m、1/125秒 のとき被写体前後5cmが被写界深度になっていたとすると、
APSCカメラ(感度ISO100)だと、同じ大きさに写すには撮影距離は 3.2m(35mmカメラで80mm相当の画角)になって、F2の時、シャッター速度は変わらず1/125秒、被写界深度は前後8cm(35mmカメラの1.6倍、F3.2相当の被写界深度)
になります。


「・フォーサーズのf/2.0のレンズを使用した場合
・35mmフィルムカメラでf/2.8のレンズを使用した場合
において、両方とも開放で撮影した際に、フォーサーズの方が１段シャッタースピードは速くできるが、ボケ量に関しては必ずしもフォーサーズの方が多い（被写界深度が浅い）わけではない、という理解で正しいでしょうか？」

そうなります。
カメラボディの感度設定が同じなら、フォーサーズのほうが一段シャッター速度ははやくなりますが、(被写体を同じ大きさで写す場合には)フォーサーズF2の方が35mmカメラ+F2.8レンズより被写界深度が約1.4倍(35mmカメラでのF4相当)深くなります(フォーサーズF2の方が35mmF2.8よりボケが約7割の大きさになる)。

この回答への補足

再度詳細なご回答を頂き、ありがとうございます。

しつこくて嫌われるかも知れませんが、もう一点だけ確認させていただいてもよろしいでしょうか？

35mmフィルム：ISO100 / 50mm / f=2.0 / 距離2m / 1/125秒 / 被写体前後5cm
APS-Cデジタル一眼：ISO100 / ”35mm換算で”50mm / f=2.0 / 1/125秒

の場合、APS-Cデジタル一眼での撮影距離は35mmフィルムの場合と同じ2mになると思います（合っていますでしょうか）。
それが正しいとすると、被写界深度は5cm×1.6＝8cm（f=3.2相当）でよろしいでしょうか？

たびたびの質問、なんとも心苦しいのですが、これが分かれば疑問が全て氷解しそうです。

恐れ入りますが、ご教授の程よろしくお願い申し上げます。

補足日時：2006/10/06 20:34

No.6 回答者： foobar 回答日時： 2006/10/06 16:25

#5補足

#5での被写界深度やボケの大きさは、同じ大きさにプリントしたとき、という前提での話です。念のため。

No.7 回答者： noname#25358 回答日時： 2006/10/06 17:03

　＃１です。

補足見ました。

>これは「密度」の差なのでしょうか？
　えと。両方です。
　混乱するのは無理もない話ですが、画素数が同じカメラでも、ＣＣＤ素子の密度が大きくなれば、基盤の物理サイズそのものは小さくなります。同じ１０００×１０００ドットの写真を撮影する場合でも、より小さな面積にＣＣＤ素子がびっしり詰まっていれば、基盤は小さくてすむからです。
　ゆえに、単位を示さず単に「サイズ」と言った場合、それが「密度」を示すのか「物理サイズ」を示すのかは、前後の文脈を見ないと分かりません。

>こちらについても（参考URLなど）教えていただけませんでしょうか。
　えーと……なんだったっけなぁ(^_^;
　本で見たことなんで、ＵＲＬは分かりません。すいません。
　絞りＦ値が１．４倍になると明るさは半分になり、これを「絞り（Ａｖ）が１段階落ちた」と定義されるんです。たしか。
　で、Ｆ値１．４倍のさらに１．４倍で、明るさが１／４になる……んじゃなかったかな？
　こいつはフィルムカメラと同じ考え方です。

　で、シャッタースピード（Ｔｖ）が半分になると明るさが半分になるわけだから、最終的な写真の明るさ（ＥＶ）は「Ｅｖ＝Ａｖ＋Ｔｖ」で、このＥｖが同じになるとき、設定がどうあろうと同じ明るさが得られる……とか、そんな感じです。

　今とっさに見つけたんですが、
http://homepage3.nifty.com/alpha-1/photo/ART_EV_ …
　ここに数学的なところが書いてあるっぽいです。

この回答へのお礼

再度のご回答、ありがとうございます。

「密度」の件、納得しました。
物理サイズと素子の密度を分けて考えるべきだったのですね。

F値の式ですが、
　光量＝絞りの面積（Av）×露光時間（Tv）
だとすれば、F値を一段変えると（√2≒1.4）の自乗になるから光量が半分になると理解しました。

参考URLですが、もう少し頭がはっきりしている時にじっくり読んでみようと思います（笑）。

ありがとうございました。

お礼日時：2006/10/06 20:30

No.8 回答者： foobar 回答日時： 2006/10/06 21:41

「・35mmフィルム：ISO100 / 50mm / f=2.0 / 距離2m / 1/125秒 / 被写体前後5cm

・APS-Cデジタル一眼：ISO100 / ”35mm換算で”50mm / f=2.0 / 1/125秒
の場合、APS-Cデジタル一眼での撮影距離は35mmフィルムの場合と同じ2mになると思います（合っていますでしょうか）。
それが正しいとすると、被写界深度は5cm×1.6＝8cm（f=3.2相当）でよろしいでしょうか？」

・APSCでの撮影距離も2mになります（画角が同じ＋撮影範囲が同じ、なので、同じ距離になります）
・被写界深度はおおむね5cm*1.6=8cm (50mmF3.2相当）になります。

＃５、＃６で書いた前提条件の元では、
被写界深度は、おおむね
・撮影倍率（撮像素子上の像の大きさ/被写体の大きさ）の２乗に反比例
・F値に比例
・許容できる撮像素子上のボケの大きさに比例
になります。
APSCと35mmだと、同じ範囲を写すと
撮影倍率が1/1.6倍（撮像素子の寸法が1/1.6倍なので）、許容できるボケの大きさが1/1.6倍（プリント時の倍率が1.6倍になるので）になるので、
F値が同じなら、被写界深度は1.6倍になりますし、
被写界深度を同じにするにはF値を1/1.6倍に抑える必要があります。

（被写界深度→背景までの距離、許容できるボケ→背景のぼけの大きさ、と置き換えると、上記関係は「撮像素子上でのボケの大きさは、『背景までの距離に比例、撮影倍率の２乗に比例、F値に反比例する』」となります。）

この回答へのお礼

疑問が非常に明晰に理解できました。
ありがとうございました。感謝・感謝です！

お礼日時：2006/10/06 22:03