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「フルサイズは周辺減光がすごい 、魚眼レンズや広角レンズを使うと周辺減光がASP...

xlf********さん

2018/9/1610:14:07

「フルサイズは周辺減光がすごい 、魚眼レンズや広角レンズを使うと周辺減光がASPに比べて大きいという記述~」という質問を2011年秋ごろの知恵袋の質問に、見つけたのですが、

その回答群では、「フランジバックが短くなるフルサイズではフィルムカメラより更に周辺光量落ちが起きます。
そういう意味ではAPS-Cの方が周辺光量落ちはしません。」

「結果的にASP-C 10mmとフルサイズ 15mmとを比べた場合、同じフランジバックでフォーマットの小さいAPS-Cの方がフランジバックが相対的に長く、斜めからの光が減る分周辺光量落ちも少なくて済むと言う事に成ります。」
とAPS-Cの優位性を認めつつも
販売されてるレンズの高レベルの少なさに話はすり替えられ

「今は周辺光量自体は純正レンズなら画像処理エンジンで登録レンズは
設定でフォーローしたり純正RAW現像ソフトでフォローできる様になっていますから~」
となり、
「噂に踊らず,しっかりと過信誤解無く道具として知り使いこなし~」
と話は落ち着くのですが、なんかこれって
ボケ味の優位性ばかりうたってるフルサイズの弱みを誤魔化してるようにしか読めないのですが。
APS-Cはトリミングしているようなものだから広角に弱いだとか、言ってた時代ですよ!
本当は、APS-Cの専用設計の本気レンズ出せばフルサイズのメリット感失せてしまうので
高額商品一押しのフルサイズメーカー(N,C)が出さなかったと受け取っても良いのでは?

フルサイズの問題でなく
「フランジバックが短くなることで→周辺光量落ちが起きます」が元凶ならば
各社ミラーレス化に伴いミラー機構がなくなることと、より高品質なレンズ設計が出来る事!
で新マウントを短いフランジバックで出してきているのと真逆な事におもえるのですが?
それとも新マウントが広角の設計をあきらめてすべてデジタル処理に!ということですか?
レンズ設計までの知識がないので難しい語句が混じると判断しかねないのですが、

どなたかこの矛盾を説明してくださいませんか?
回答リクエストはしませんが、当時答えていた方々がこれに気づいて回答していただける事も望みます。

補足皆様ありがとう御座います。どうも私の質問が抜粋したためか、元質問者様の質問にダイレクトな回答(=私も腑に落ちない点)に成り得てないような気がするのですが。
最初の方が元ネタリンク先を貼ってくださってるのでそちらの質問も見てからお願いします。
現在、無理して採用されてるフルサイズは、周辺補正の手だてに技術と金を投下して補ってるだけの様にも思われ、
光学的に不利なのは元質問者様の見つけた記述が間違ってる?とは言えないような感がぬぐえません。

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ベストアンサーに選ばれた回答

pit********さん

2018/9/1712:59:53

>当時答えていた方々がこれに気づいて回答していただける事も望みます。
はいはい、基本私ですね。

今回の疑問を読むと、2つの問題点が交錯しています。

まず周辺光量落ちは、レンズの主点からセンサーまでの距離で、自動的に発生する物理的な問題です。
これはその当時のe_d********さんの回答にもより詳しく同じ趣旨の話が書かれています。

それとは別に、センサーの性質による問題があります。
私の回答では「周辺光量落ち」という質問でしたので、それ以上の説明はあまり入れませんでしたが、それでも
>フランジバックの短いライカM9では、極端にフランジバックの短い超広角レンズ、スーパーアンギュロンやホロゴン等は、全く使い物に成らず、周辺光量落ちと言うより周辺がマトモに写らない、と言う状態にまで成ってしまいます。
という様な話を入れております。
これはセンサーが斜めからの光をそのまま記録できないという性質・・・よく言われるテレセントリック性能に関わる部分になります。
それは当時のjxt********さんの回答に書かれている通りです。

結果的に私の回答がBAになっていますが、他の回答も含めて総合的に見れば、質問と回答群として大きな矛盾は感じられません。


xlf********さんのいう
>現在、無理して採用されてるフルサイズは、周辺補正の手だてに技術と金を投下して補ってるだけの様にも思われ、

ってのは、まさにその通りと思う節があり、
現状センサーのテレセントリック性能が改善しないので、レンズを大口径化し、できるだけ平行光線でセンサーに光を届けることを念頭に設計される様になっているので、性能の高いレンズほどスペックは同じでも巨大化してしまっています。

なので
>各社ミラーレス化に伴いミラー機構がなくなることと、より高品質なレンズ設計が出来る事!
で新マウントを短いフランジバックで出してきているのと真逆な事におもえるのですが?

それはその通りです。
フランジバックが短いことで、高性能な対象型広角レンズを作っても、現状のデジタルセンサーでは、周辺光量落ちどころか、周辺が絵として捉えられない状況になってしまうのです。
そこがフィルムとは大きく違う点であり、ミラーレスの大きなメリットを削いでいる元凶の一つとも言えると思います。

周辺光量落ち・・・程度の話なら、ソフト的解決も可能ですが、周辺が絵にならないのではどうしようもありません。

その結果センサーの小さなAPS-Cの場合、フルサイズと同じ規格を踏襲しているので、実質フランジバックが長いために、平行光線部分の多いレンズ中心部のみで解決できるので、フルサイズ用の同じ画角のレンズより周辺光量や画質の点では自動的に有利になる・・・ということです。
それは
>販売されてるレンズの高レベルの少なさに話はすり替えられ
ということではありません。
レンズやセンサーの物理的な問題として書いているのです。

最近、フランジの短いフルサイズ系ミラーレスってカメラが各社揃い始めましたが、カメラの小ささに対して、レンズはそう小さくなっていません。
現状ソニーEマウントの24-70/2.8は若干小さめとはいえ、ニコン一眼レフ用の24-70/2.8並の大きさで、ミラーレスなら小型軽量とは言い難いレンズになっています。
結局これはセンサーの大きさとその性能に対して、それなりのレンズを作れば結果的にその大きさになってしまう・・・ということなんだと私は理解しています。
なので、小さめのF4系ズームがメインでラインナップされているのだと、個人的には解釈しています。

センサーそのもののテレセントリッック性能が向上しない限り、この問題はいつまでも解決しませんが、レンズ側の設計のみである程度の対応ができ、なおかつ物理的に発生する周辺光量落ちも大口径化(F値を稼ぐためのものではなく平行光線を作り出すための大口径化)に伴ってある程度カバーできる状況になっているので、センサー性能の向上はこれからもなかなか進まないと感じます。

結果として、現在周辺光量落ちと呼ばれる現象の中には、レンズ側に起因する要素と、センサー側の問題があり、個別に考えて対処する必要があるのですが、それらを混同して、周辺光量落ち・・・という捉え方だけをしたのでは、おそらく意味不明状況に陥るでしょう。

機械の試験をするのであれば別ですが、写真を撮るための道具、としてカメラを使う者にとっては、そういったことを全て解決したスーパー機材が存在しない以上、作り出したい写真に対して、適切に機材選びするしか方法がありません。
あちらを立てればこちらが立たず・・・ってのは写真製作の常で、
使い手にとって、「理想の一台」なんて機材は存在しないと私は思っています。

  • 質問者

    xlf********さん

    2018/9/1819:21:54

    「当時答えていた方々」とは書きましたが、本当に当時のかた、それも
    ベストアンサーを受けられた方に気づいてもらえるとは、光栄です。
    ありがとうございます。

    皆様の回答に、すべてお返事書くべく、学びながら貴方の過去回答を何度と繰り返し読むこともあり、言われていたことの意味合いが、かなりわかるようになったつもり?です。

    「他の回答も含めて総合的に~~大きな矛盾は感じられません。」
    も、知識のない者(私)からすれば、それら回答が、ミックスされ
    全体の回答イメージが質問の様に感じられました。

    単独、貴方の回答には矛盾もなく他の方の
    「レンズの周辺が写らないだけ」とかでは
    質問者さんの「ASP-C 10mmとフルサイズ 15mm」に答えていない
    フルサイズレンズ15mmをどちらでも使った結果のことでしかない

    ・完全デジタル対応のレンズを買う
    ・登録レンズは設定でフォーロー
    ・純正RAW現像ソフトでフォロー

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質問した人からのコメント

2018/9/18 19:45:17

皆様、大変ありがとうございました。
数々の知識、ヒントとなる資料、文章のアプローチで
この連休、返信に費やしてきたおかげで学ぶことができました。
過去質問者様もありがとうございました。
わずかなわだかまりから始めた質問に皆様の回答が頂けるとは。
こちらの回答者様前にも上手にまとめてくださった方など、一人に決めさせていただくには…。やっぱり、ここは、当時のベストアンサー様がさらに詳しくということで。

ベストアンサー以外の回答

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mur********さん

2018/9/1711:11:40

「フランジバック」は勘違いで、「バックフォーカス」の意味で使って居られるのでしょう。
キヤノンのEFレンズとEF-Sレンズの関係の様なものです。フランジバックは同じだけど、バックフォーカスは全然違う。
で、質問者の御意見だと、キヤノン以外の広角レンズで、且つ、同一画角なら、フルサイズ機用レンズをフルサイズ機で使うより、APS-C機用レンズをAPS-C機で使った方が、周辺減光が少ない?
しかし、キヤノンのEF-Sレンズは、他社よりバックフォーカスを短くしているのだから、他社と比べ周辺減光が酷くなる? (EFレンズを相似縮小したのに近いから。)
ミラーレス機用広角レンズなんて、更に周辺減光が酷くて、使い物にならない?

それ事実ですか?

テレセントリック性というのは、中央の画素に光を供給するのは、後玉全面ではなく、後玉の中央部極一部に限定するという事に他なりません。周辺減光が少なくなっている様に見えますが、どうやってそれを実現しているかというと、中央部を減光させて、周辺との光量差を縮小している訳です。(後玉の周辺部から中央の画素に供給する光は、斜光だから。)

テレセントリック性が要るのは、イメージセンサーの前に付くマイクロレンズのせいです。感度を高める為、隣接画素との間にある不感地帯を極限迄狭める様、マイクロレンズの改良が進んだ結果です。

次世代のイメージセンサーの本命が何になるか判りませんが、候補の1つに、マイクロレンズに代わるテレセントリック性不要(と迄は行かないが)な集光方式があります。

周辺減光だけでなく、ボケとか、歪曲とか、後処理で何とでもなる問題に、アナログ的に対処するのは、道楽であって、コスパを無視した話です。道楽は道楽としてあって良いのですが、実用的なソリューションも提供しないと、道楽以外の市場はスマホに侵食されるでしょう。

P.S.

本当にテレセントリックなら、無限遠からマウント面を通してイメージセンサーを見た時に、ケラレずに、イメージセンサーが100%見えれば十分な訳で、Fマウントでもその要求は満たしてます。「Fマウントでは小さい」というのは「本当はテレセントリックじゃない」と言っているのと等価です。

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hir********さん

2018/9/1708:58:57

>フランジバックが短くなることで→周辺光量落ちが起きます

>各社ミラーレス化に伴いミラー機構がなくなることと、
>より高品質なレンズ設計が出来る事で新マウントを短い
>フランジバックで出してきているのと真逆な事に
>おもえるのですが?

んー。何故各社が短いフランジバックを出すかというと
広角(単焦点)レンズの設計が楽になるから。
望遠はフランジバックが短くとも関係ないです。
(正確にはメリットがない)
フランジバックの話は、本来マウント内径(それ以外にも)も
関わってくるけれど、今回の質問の趣旨とは違うようなので
省きます。

周辺減光に絞って話をするなら

射出瞳という用語があります。
レンズをマウント側から覗き込んだ時に見える
絞りの像(但し、実際の絞り羽根の位置とは少し違い虚像)です。

被写体側からきた光は、この射出瞳を底とする円錐状になって
センサー上に結像します。
普通は(レトロフォーカスだのをなしに考えれば)広角
レンズは(焦点距離が短いため)射出瞳は撮像面により近く、
望遠レンズは遠くなります。

先にも書いたように、
光束は射出瞳を底面とし、像面を頂点とする錐体を作っているので
センサー周辺部の光束は射出瞳が遠い光学系である程
垂直に近い角度で撮像素子に来ることになる。

現在のセンサーは裏面照射タイプもありますが
(但し、これには本家SONYも様々なネガあることも
認めています)
多くは表面に配線層をもった素子であり、
実際に光を変換する素子はいわゆる井戸底にあります。

この素子に光を十分に届けるには入射角が垂直に近い方が
良いであろう事は容易に想像がつきます。

オンチップマイクロレンズの設計や配置で軽減は出来ても、
レンズである以上、集光効率が低い入射角度はあります。
で、入射角により光が十分取り込めないと周辺減光する。

また、瞳の設計を極端に近くしたカメラで
瞳の遠い超望遠レンズを着ければ、当然集光効率は落ちますし
瞳までそれなりに距離のあるカメラで、
瞳の近い対称型の超広角レンズを使えば、周辺部は暗くなります。


じゃあ何故各メーカーがこぞってフランジバックの短い
ミラーレス一眼を出すのか?

これは冒頭に書いたこととなりますが、
レンズ設計上のメリットが大きいからです。
で、その分のネガをマウント内径を拡大することで
回避しているということなんです。

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k_a********さん

2018/9/1621:19:29

フランジングバックは、マウントから受光部までの長さ短いほど応用できます
バックフォーカスは、レンズ後端から受光部までの長さ
フランジングバックが、短くてもレンズ側で長くすることが出来ます

マウント口径が、小さいと明るいレンズや広角レンズを作る事が難しくなります
フルサイズミラーレスで、先行しているソニーEマウントはAPS-C用マウントを、流用したためフルサイズ機での周辺光量不足が大きいといわれています
実際に使ってないので、受け売りです

ニコンやキヤノンは、フルサイズ用に十分なマウント口径にしています

ニコンFマウントが登場したときはマウント口径が大きい方だったのですが、時代の流れと共にマウント口径が小さい方に分類されるようになりました
そのためデジタルでは明るいレンズの設計が難しかったようです

受像素子も改良され周辺部でも光の受け止められる量が増えています
一例が裏面照射型CMOS
http://monoist.atmarkit.co.jp/mn/articles/0903/12/news113_2.html

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je_********さん

2018/9/1620:46:21

>どなたかこの矛盾を説明してくださいませんか?

矛盾も何も、フランジバックあるいはバックフォーカスに
直接結びつけることがオカシイ。
これらは光学的問題ではなく、むしろ機械的問題だ。
(バックフォーカスは結像面から見れば最終屈折面の位置なので
光学問題に思えるかもしれないが、
その位置が画面周辺に向かう光線の性格を規定するとは言えず、
最終屈折面で画面中心方向に向かわせるか外側に向かわせるかは
設計思想の問題だから)

周辺減光はいわゆるCos4乗則と鏡筒ケラレで概ね決まる。
(撮像素子のフォトダイオード部への入射効率だの、
光学要素の反射/吸収損失だの言い出せばキリがない
・・・それなりにキリはあるか?)

Cos4乗則が入射角が決まってしまえば、それまでで
逃げようが無いのは薄肉単レンズだけであって
写真レンズ系では設計で影響を緩和している。

緩和手法の1つがレトロフォーカスタイプ(所謂1眼用非対称広角系)や
ルーシノフタイプ(レンジファインダ用対称広角系・・・の一種類)
で用いられるレンズの最外の大きく張り出したメニスカス凹レンズ。

コレを使うと画面周辺をレンズを正面(物体)側から斜めに見た時の
見た目の上の絞り(瞳)の面積の低下が緩和できる。
(円形の薄肉凸レンズを斜めに見ればトーゼン楕円形に見え、
その面積はモチロン正面から見た円形よりも小さくなる。
レトロフォーカスタイプでは斜めに見ても絞り開口部が
容易には楕円に潰れず、円形を保って見える。
魚眼レンズだとかなりの角度で見てもしっかり開口がわかる)
これでCos4乗の内、1乗分の影響が緩和される。

さらにレトロフォーカスでは射出瞳が同焦点距離の薄肉凸レンズより
遠くなるので画面周辺への照射角度が垂直に近くなり、
残り3乗分も緩和されるので、
ほぼCos4乗則むき出しのトポゴンなどとは周辺減光において
雲泥の差が出ます。

もう一方の鏡筒ケラレは絞り開放~2段絞り位までの時に
大きく影響します。
通常の写真レンズ系は絞り近くの群以外は直径が足りておらず
絞り開放~2段絞り位までは画角周辺付近では鏡筒にケラレます。
(個人的には直径が足りているレンズに心当たりは無い)
コレはコマ収差と非点収差による周辺部のボケの広がりを
あえて金枠でケることで落とすことと、
むやみにデカいレンズを使用して、マウントに入らなくなったり
過剰な重量・サイズ・コストで商品性が低下するのを避けるためです。

結論:
周辺光量低下をフランジバック(バックフォーカス)や
撮像素子規格の問題として語るのはナンセンス

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tam********さん

2018/9/1618:40:21

時代の流れ。

センサーの受光効率と、フランジバックをまぜるからわからなくなる。

デジタル一眼レフ、初期というか昔のセンサーは、センサーに対してまっすぐ方向の光は、効率よく受光できました。斜めに入る斜光は、減衰してしまいました。

そのため、フランジバックが短いと、周辺部は斜光がきつくなり、どんどん効率悪化のため減光し、出来上がる画像が周辺効率落ち激しいものとなりました。

フィルムは、斜光でも問題なく感光してくれました。
デジタル移行にあたって、レンズをデジタルで使ったとき、フィルムでは言われなかった、ピントの平面性と斜光の問題が取り扱われたのですが、そんなものは2010年とかその前ぐらいの話題でした。

現在では、受光素子の形状などが改良され、斜光での受光効率が改善されています。

いまどき、斜光にならないように設計したデジタル対応レンズと斜光でも効率よく受光するように改良したセンサーで、2010年ごろの知識で、ものを考えるとか、どれだけバカバカしことなんだろうかということになります。


◆正解◆
フランジバックを短くすると、焦点距離短いレンズの設計が容易になる。
これは、時代が変わっても、おそらくあまり変化がないと思われます。

◆不正解◆
フランジバックを短くすると、周辺光量が落ちるは、昔の話
不正解とするとアレですが、センサーの都合でしかないので、技術革新で問題解決するとか、いくらでも方策があり、日進月歩の技術革新で、消え去ってしまう問題でした。

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