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60万アクセスまでの経過

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2013年12月19日木曜日

Sony α7の魅力と課題

Sonyのα7。35mmフルサイズセンサー(2430万画素-ローパス有り) なのに本体416g(バッテリーをいれると474g) と軽量。Eマウント採用で、小型軽量の新FEレンズも開発された。キットレンズ(FE28〜70mm F3.5〜5.6)付きのα7が実売最安15万円。
α7Rの重量はバッテリー込みで約465gとさらに若干軽い。
ミラーレスだが235万ドットのELの高解像度の電子ファインダーを標準装備しており、WiFi内蔵である。ただしバックモニタは92万画素のTFT。

電子ファインダの場合、拡大も効くので235万ドットもあれば実用上問題はと思う。
また、光学ファインダではどうしても合わせられない、ISO増感の効果とか、ホワイトバランスも確認できる。ミラーとペンタプリズムがなくなり軽量・小型化するので、私はこれからは電子ファインダの時代だと思っている。雑誌CAPAにも「フルサイズはこれからはミラーレスに行くべきという意見があり」以下の投稿の最後で触れた。

2013年12月8日日曜日: フルサイズデジカメと画素数について


価格comマガジン)
http://magazine.kakaku.com/mag/camera/id=1463/p=p1/ に詳しいreviewがでている。

ここから本体写真を引用する。


また、http://bit.ly/17bhQkV  がSonyサイトの製品紹介である。

このカメラは、そもそもAPS-C用のEマウントに、マウントの一部を切り欠いて無理矢理フルサイズセンサーを詰め込んでいる。(以下 上記kakaku.comマガジンの写真を引用)



α7とα7Rの違い)
ボディ価格:
α7     最安128,000円、  α7R  最安183,400円
さらにα7には、、FE 28-70mm F3.5-5.6 OSSレンズキット付きの設定があり、最安146,600円
(2013/12/20 現在 : http://kakaku.com/search_results/%83%BF7/?search.x=-1072&search.y=-88 値段は少しずつ下がっている。 )

つまりα7Rは、
  1. 3,640万画素、ローパスフィルタ無し。画素ピッチが7R の4.9umに対して6umになる。
    - マイクロレンズがギャップレスなので、広角レンズでセンサーへの入射角が斜めの時に強いとの口コミ(後述)
    - 小絞りボケが出はじめるのが、レンズに各種収差がないと仮定した時にはf/18くらいとなる。7Rだとf/14くらい。と、明るいところでの撮影に若干強いと計算した人もいるらしい。レンズ収差のない前提だが。
  2. ボディのみで6万円高い。重量は、465gと若干軽い
  3. フレームやつまみの作りが高級
  4. 逆に、像面位相差AFがなくなり、コントラストAFのみ
  5. 撮影速度が4コマ/秒(α7は5コマ/秒)におちる
  6. 電子先幕シャッターも無くなる
と、軽快に使うならα7の方が実用的に思う。

35mmレンズの画角なら、α7で十分かと思う。α7Rのローパスフィルタ・レスも3,640万画素も不要で、それよりはα7の撮影間隔と像面位相差と電子先幕シャッターのほうが価値があるように思う。ソニーのコントラストAFは、伝統的に他社より性能悪い。

α7でも、ちょっと残念)
上記のようにα7のα7Rに対しての魅力は4点。
  1. 値段の安さ
  2. 像面位相差AFによるフォーカスの速さと正確性
  3. 電子先幕シャッターによる静音性(シャッターレスポンス改善もあろうが。。ローリングシャッター歪みとかケラレが逆に気になる)
  4. 連写速度の速さ
だが、冒頭引用のkakaku.comマガジンのレビューのPart2にある操作フィーリングを読むと、

2) は、α7Rでもそこそこ速いと書かれているのはよいとして、像面位相差をつかっても、フォーカスが合わないことがあるのでは困る。
3) 電子先幕にしても音がうるさい
4) 連写速度の差はわずか

(特にα7Rで) レリーズタイムラグが長いのも気になった。撮影に大きな影響を及ぼすほどではないのだが、レリーズ後の画面消失時間の長さが気になる方もいることだろう。

とある、それではα7が生きない。

また、α7でもα7Rでもマウントの剛性が足らなくて、たわむという報告(以下)もある。 http://zapanet.info/blog/item/2716 ただし、この著者はSonyに問い合わせたらしく、「通常の使用では問題はない。」と回答があったらしい。
ちなみにOlympus E-PL3で同じ事をやってみたが、全くたわむことはなかった。

また、http://zapanet.info/blog/item/2699 では、フルサイズカメラ「α7」、APS-Cカメラ「NEX-5R」、1インチカメラ「RX100」の3種類の、サイズ比較と画像比較をしている。α7は、ダイナミックレンジが非常に広く、ノイズも少なく、色再現性も良い。が、画質は3つの中でα7が一番悪いとある。どうも、レンズキットのレンズが悪いためしっかりと結像していないとのこと。これは本稿の後半にも書く。

Sonyという会社)..... ちょっと脱線 ....
α7は、小型のうえ値段が安いフルサイズなので興味あったのだが、やっぱりAFが弱いとか、レンズが少く、MTF曲線をみてもあまりよさそうでなく、多少良さげなレンズは高いとか、若干問題がありそう。

評価が出そろうのを待ちたいが、ミノルタを買収したのに、やはり、キャノンやニコン等のカメラメーカに比べると、カメラという製品系列に対するコンセプトというか情熱が弱いように思う。

レンズカメラを作ったり、カメラ毎に方式やレンズがいろいろ違ったりと、遊び心で作っているのかもしれない。それがSonyらしさなのかもしれないのだが。。

Sonyを選ぶなら、そういう意識をもった方がよいのかもしれない。

画質の差)
冒頭のkakaku.comマガジンの記事にある「感度別撮影例」http://magazine.kakaku.com/mag/camera/id=1463/p=p4/ から、ピクセル等倍の画像がダウンロードでき、相当な拡大画像で比較してみたが、α7とα7Rの画質の差はほとんど分からない。記事に掲載された拡大画像を以下に引用する。

ISO 12800時の拡大比較:
α7R
α7

α7Rは画素数は増えてもISOをあげたときのノイズが気にならない(ギャップレスマイクロレンズにより集光効率が上がっているおかげか...) のでα7Rが良いともいえるし、そもそも画素数の差自体にほとんど有意差がないのでα7で十分ともいえ、とらえ方次第かもしれない。

デジカメの画素数は以下でも写真入りで比較した。

2013年12月8日日曜日: フルサイズデジカメと画素数について


おそらくフルサイズセンサー型一眼のボディとしては極限まで小さい)
ビデオカメラVG900で先行利用されていたEマウントはフランジバックも短く、口径もフルサイズぎりぎりなので、これ以上小さくはならない。
ただし、7Rの場合は、ボディが軽いため、このレベルのセンサーに耐えられるレンズを持ってきたら、フロントヘビーで使いにくいという意見も聞く。α7でカジュアルに軽いレンズを使うことも考えられる。
このボディのコンセプトと様々な要素のバランスを考える必要があろう。

α7Rのギャップレスマイクロレンズ)
歪曲収差の少ないビオゴン型の広角レンズ(古いレンズ)をマウントアダプタで取り付けられる初めてのデジタル・カメラなので、注目が集まっている模様。このビオゴン型のかなり広角側のレンズを取り付けたときに、センサ周辺での入射光の角度が浅くなり受光が厳しくなるので、ギャップレスマイクロレンズを搭載したα7Rが優れているとのことらしい。

ビオゴン型レンズ: wiki: http://bit.ly/JPwSYT  - バックフォーカスが短いので、ミラー付きの光学ファインダ型の一眼レフでは使えない。もちろん、歪曲収差を気にしないなら、通常の一眼レフで使われているディスタゴン型の広角を使っておけという事になる。

たしかに、http://bit.ly/1bPLIdq をみると、有効約3,640万画素35mmフルサイズ「Exmor(エクスモア)」CMOSセンサーのほうにだけギャップレス・マイクロレンズの説明がある。

では、Rがないα7と、どれだけ違うのか??? 私にはよく分からない。理由は以下。
SonyのHomepageでも、雑誌CAPAにも、効果については、うたっていない。超広角レンズを使うという前提がないので効果を思いついていないのか.... ともあれSonyの説明を普通に読むと、画素数が増えたのでマイクロレンズの間のギャップを無くして集光効率を上げたということになる。ローパスフィルタ・レスを大々的に取り上げているのに、取りこぼしたというのも解せない.....

ただし、kakaku.comの口コミ
http://bbs.kakaku.com/bbs/K0000586359/SortID=16734293/#tab
ではα7Rを絶賛している人がいる。引用すると。
昨日、銀座ソニーにコンタックスGマウントのビオゴン21mm、28mmとプラナー45mm、ゾナー90mmを持っていき装着してみました。
コンタックスGマウントは、マウントアダプターでオリンパスEP2とNEX7で使用しておりますが、ビオゴン28mmでも若干周辺が像に乱れが出るし、ビオゴン21mmに至ってはかなり苦しい状況でした。 
ということでビオゴン21までは期待していなかったのですが、α7Rをレンズ抜きで予約してしまった事もあり Gレンズ使えるのかナーー が気になり確認に行ったという次第であります。 
結果は、おどろくことにビオゴン21mmも含めα7Rではかなりグッドでした。
α7ではビオゴン21はやはり周辺がかなり乱れだめでしたね。
あと、Gアダプターは香港のMXCAMERAから個人輸入した最初機ロットのAF電子アダプターとMetabonesを持っていきましたが、両方とも問題なく使えました。
特にAF電子アダプターが問題なく動いたので興奮してしまいました。
詳細は、価格の別スレに記載しておりますので、ご興味の方はこちらをご参照ください。
http://bbs.kakaku.com/bbs/10102510055/SortID=16463755/#16733043
一方、 http://camerafan.jp/cc.php?i=217 の記事は、コンタックス G Biogon T* 21mm F2.8 とα7の方の組み合わせで満足している。「周辺部にマゼンタの色かぶりが発生しやすい。フルサイズ機のα7でGビオゴンを使う際、その色かぶりの程度が最大の関心事となるはずだ。」「周辺部の流れが発生しやすい」といっており、これがギャップレスレンズで改善するとも思えない。

ともあれ、超広角レンズはそもそも周辺が歪んで、周辺減光も激しい(http://bit.ly/1bPNc7w のように、口径食は絞りを絞ればおさまるが..) はずなので、そもそも像の乱れを気にして、動体がないのなら、何枚か撮影してパノラマ合成という手法もありそうに思う。
マニアは、自己満足の占めるところが多いので、本人が満足することが大事なのだと思う。

なぜレンズシフト型 手ぶれ補正なのか)
http://allabout.co.jp/gm/gc/7564/ にレンズシフトとセンサーシフトの2つの光学手ぶれ補正の長短がかかれている。

ミノルタの遺伝子を受け継ぐSonyの最上位機のα99は、トランスルーセントミラーを使った位相差AFの構造である。α7と同じく電子ファインダーを採用しているが、センサーシフト型の手ぶれ補正になっている。

α7のような電子ファインダでは、レンズシフト型のメリットである、光学ファインダ内でも手ぶれシフトの効果が得られるというメリットは必要ない。ミラーレスなのでバックフォーカスが短く、アダプタをつけていろいろなレンズが使えることを考えれば、レンズを選ばずに手ぶれ補正を効かすことができる、センサーシフトにこだわるべきだったように思う。

(カメラに超詳しい知人からコメントをもらった)  α7は、APS-C用のEマウントに無理矢理フルサイズセンサーを組み込んだので、フルサイズ用のレンズのつくるイメージサークル  ( 2013年12月8日日曜日: フルサイズデジカメと画素数について 参照)
に余裕がない。したがって、センサーシフトでは手ぶれ補正ができないと思う。さらに、将来センサーサイズを大きくして、電子式の手ぶれ補正(ブレンビーとか。。) を入れることもできないだろう。とのこと。

では、クロップ(多少の電子ズーム)して画角を小さくしたら? つまり50mmレンズで画角は55mm分とか。。と聞いたところ、フルサイズセンサーのカメラを買うユーザはそれは許容しないのでは、とのことであった。
(私見、いまやほとんどのユーザはズームレンズを使っているし、コダワリがあって固定焦点レンズを使う人は、どうせ画角調整のために被写体に近付いたり離れたりし、最後は撮影画像をトリミングするのだとは思う。電子ズームを入れても十分なくらい画素数もある。[ 
2013年12月8日日曜日: フルサイズデジカメと画素数について 参照] 単なるコダワリかもしれない。)

とすると、他の手段としてセンサーシフト型の手ぶれ補正を組み込む方法としては、マウントサイズギリギリなことにより、センサーシフトでイメージサークルから外れたとき分は、そこが映った別画像(手ぶれというくらいなので、振動しており、像が外れるときもあれば、入ってくるときもあるはず)を撮影しておいて合成で誤魔化す方法もありそうである。どうせ角の部分なので、いい加減な映像で構わないのであれば。。

Sony α99 (以下写真) も正面からみるとトランスルーセントミラーがマウントサイズぎりぎりにみえるが、従来の光学ファインダ一眼と同じバックフォーカス距離があるので、マウントの内側でイメージサークルが十分広がる余裕があり、センサーシフト型の手ぶれ補正が実現しているのだと思う。



オリンパスOM-Dとの比較)
この点、同じくバックフォーカスの短いミラーレスだが、センサーシフト型5軸手ぶれ補正のOM-D http://olympus-imaging.jp/product/dslr/em5/index.html (カメラ部有効画素数1,605万画素、総画素数 約1,720万画素)は良い。こちらの電子ファインダは1.4M画素。背面モニターは61万画素。
上記リンクからボディ写真を引用すると、マウントに比べてセンサーが十分小さく、これが5軸手ぶれ補正を可能にしているのだろう。



なにぶん撮像素子がMicro Four Thirdsなので、フルサイズの1/4 の面積しかなく、感度やボケの再現の課題、画素数が少ないことによる解像度低下もあるかもしれないが、OM-D E-M1の撮影速度はα7の倍である10コマ/秒である。やはりセンサーが小さく画素数が少ないほど、動体撮影に向くと思う。

最近発表された OM-Dの最高機種OM-D E-M1 http://bit.ly/17bkQxD は、12-40mm F2.8 レンズキット(画角は、α7のレンズキットとほぼ同じ) で、実売最安が20万円 kakaku.com: http://bit.ly/17blag1 。

なにしろ、フルサイズ換算焦点距離の倍の拡大になるので、小さなレンズで大望遠が効く。(35mmセンサーは画素サイズを大きくして感度を上げているので、35mmセンサーで撮影したものをトリミングで拡大したのでは解像度が下がる。また、周辺の像も大きなセンサーだとどうしても甘くなる) 
大望遠で動体を捕らえるのでAFも速く正確にしようとし、手ぶれ補正も強化しているように思う。商品コンセプトが明確である。

被写体を考えて、カメラを選ぶ必要があるのかもしれない。

マニュアルフォーカスができない)
ただ、ソニーのレンズは、フォーカスリングによる完全なマニュアルフォーカスの設定ができないらしく、置きピンがやりにくいと思う。この点、やっぱりCanonとかNikonのレンズは完全マニュアルフォーカスが選べる。

これと対策法「バーティノフ・マスク」について、以下の最後に解説した。

2013年12月16日月曜日: ディジタルカメラの画素数再び


ローパスフィルタレスと解像度)

2013年12月8日日曜日: フルサイズデジカメと画素数について


に比較を書いたので、参照ねがいたい。私は、カメラメーカが値段をつり上げるための手段程度に考えている。

現状でのα7, α7R用主力レンズの比較)
α7, α7Rで使える35mmフルサイズ用の標準ズームレンズとしては。以下の2つがある。
MTF曲線の解析比較はまだ不十分なので、今後追記していきたい。



SEL2870) (FE 28-70mm F3.5-5.6 OSS): レンズキットに付属するレンズ
以下リンクからいけるソニーオンラインストアにて  49,800円、重さ295g


非球面レンズ3枚、EDレンズ1枚による諸収差を抑えた高い描写力 とのこと。

が、http://zapanet.info/blog/item/2697 にあるレビューでは、以下のように酷評されている。
広角端で絞ってパンフォーカス撮影する用途には全く向いていないレンズであることがわかりました。レンズ説明に「レンズの球面収差や歪曲収差を良好に補正。ズーム全域で絞り開放時から、にじみの少ないコントラストの高い画質で撮影できます」と書かれていて、確かに絞り解放時から球面収差が少なく、にじみの少ないコントラストの高い画質で撮影できます。ただ、画像の均一性が著しく低く、ボケ方も汚いせいで、絞っても美しい写りになりません。 
このレンズを一言で言い表すなら…「クソレンズ」ですかね。中央だけシャープで周辺ダメダメなレンズは嫌いです。ボケのつながりも悪く、きれいに撮れません。シャープさはそこそこでも良いので、もっと周辺まで安定した写りを見せてくれるレンズの方が好きです。特に広角域を含むレンズの場合は。「ソニーのレンズってこんなものなんだ…」と思わせてくれるには十分な性能でした。
割と軽いが、上記のコメントを裏付けるようにMTF曲線は、絞り開放時に画面中心から離れると解像度が急激に下がる。また、同じ絞りでのRとTの形にずれがあるのは、ボケが綺麗に出ない可能性を示している。

MTI線図の見方は、以下の投稿にも記載:

2013年1月7日月曜日:ミラーレスとコンデジの比較: Olympus E-PL3とCasio Exilim EX-ZR20


上記に掲載したが、Olympus E-PL3用に買った Panasonic 20mm,  f/1.7 の固定焦点レンズのMTF曲線は、(固定焦点ということもあるが、) RとT(以下では、順にSとMに対応) がほぼ揃っていて、周辺部までなだらかであり、解像度が違うだろうというのは、そこからでもわかる。RとTがそろっていないとボケが汚くなるようである。比較のために、PanasonicのこのレンズのMTF線図を引用しておく。

Panasonic 20mm, F 1/1.7 単焦点マイクロ・フォーサーズ レンズの諸元



一方、Sonyのこのレンズは、RとTが全然揃っていないし、空間周波数(解像度)が高い曲線が、特に広角側でかなり暴れている。


SEL2470Z) (Vario-Tessar T* FE 24-70mm F4 ZA OSS) :
ソニーオンラインストアにて 119,800円、重さ426g

カールツァイスの「T*(ティースター)コーティング」をはじめ、非球面レンズ5枚、EDガラス1枚を用いた高い描写性能、ズーム全域で開放F値が変わらないので、意図した絞りで撮影できるとある。

http://www.sony.jp/ichigan/products/SEL2470Z/feature_1.html より

 MTF曲線図: 

レンズキットに付属のSEL2870よりは、MTF曲線の暴れが小さい。が、同じ色で点線と実線になっているRとTが、かなり違うカーブを描いている。絞り込んでも改善しない。これは、ボケが綺麗にでないことを示す模様。(MTF曲線が絞り毎で別れているし、解像度の本数が違うので、比較しにくい...)

広角側で画面中心から離れても解像度が高く、望遠側も絞り混むと特にMTF曲線が平坦になって画面中心から離れても解像度が高いように思う。
さすがに開放F値が変動しないことを誇っているだけあって、MTFを見る限り絞り開放時の解像度は、SEL2870よりも高そうである。

レンズ構成図:



SEL2870より、重さ130g増加の価値があるかもしれないが、値段は結構高い。特にレンズキットだと キットで最安 147,000円前後、ボディだけでは最安128,000円
(2013/12/18現在 : http://kakaku.com/camera/digital-slr-camera/itemlist.aspx?pdf_ma=76 )。

つまりSEL2870は2万円で手に入るので、このレンズの 119,800円(sony online, kakaku.comにはまだデータなし)という価格はかなり割高感がある。

また、以下にも対応レンズの一覧がある。
http://photographylife.com/new-sony-e-mount-lenses-announced

2013年12月8日日曜日

フルサイズデジカメと画素数について

雑誌CAPA 2013/11月号 http://amzn.to/1daLsm0 680円 に、Sonyの新製品 α7の特集、Nikon D800E、ペンタックスK-3などの記事が撮影した画像の紹介とともにあった。


これらを総合すると、どこまでが必要な機能で、どういう課題があるのかみえてくる。そこで、以下の観点に関してまとめてみた。
  1. フルサイズセンサーとAPS-Cセンサーの面積差。イメージサークルの違い。レンズが重く高価になる理由
  2. どれくらいの画素数が必要か?
  3. ローパスフィルタ・レスの本当の効果は?
以下では上記雑誌の宣伝も兼ねて写真を一部引用する。面白いと思ったら、是非、書店で雑誌CAPAに目を通して頂き、購入も検討して頂きたい。

米国の雑誌は、広告ばかりでペラペラで中身が無い雑誌が多いが、日本の雑誌は記事も充実している。出版不況とも言われているので、よい雑誌を助けてあげて欲しい。

関連投稿)
関連した投稿は以前も書いている。以下も参照して頂きたい。

フルサイズセンサーとAPS-Cセンサーの面積差)
上記雑誌p.24-31にSonyのフルサイズミラーレスカメラの新製品 α7, α7R の紹介記事がある。このカメラには非常に興味があるが、それは別稿とする。

α7は、従来のNEXシリーズと同じ、Eマウントを採用しており、APS-CセンサーであるNEX向けのレンズも使うことができる。さらに、APS-Cレンズ対応時の自動クロップがoffにでき、その効果を示した写真が掲載されていた。これをみると、フルサイズセンサーとAPS-Cの面積差がわかる。以下に写真を引用する。


APS-C用のNEXレンズをつけて、自動クロップ(つまり自動拡大)をoffにして撮影したものが右である。右の写真はフルサイズセンサーで得られる画像全体であり、このうちAPS-Cセンサーで撮影している部分だけを拡大すると左の絵になる。つまり、下写真の右側に書き込んだピンクの枠内ぐらいの部分だけを撮影するのがAPS-Cカメラである。


これをみると、APS-Cカメラ用のレンズのイメージサークル(レンズが像を結ぶ範囲)がわかる。APS-C用カメラでは、APS-C用のレンズで周辺減光する結構ぎりぎりの部分で、画像を捕らえていることがわかる。またピンクの枠の外側の部分だけ、フルサイズセンサーの面積は広い。総面積にして約2.3倍になる。同一画素数ならば、画素面積が倍になるので、感度は高くなり、暗いところでのノイズは減る。つまり特に暗いときの画質が良くなる。

いずれにしろ、フルサイズ用のレンズは、より大きなイメージサークルが必要になり、大きく、重く、高価になる。その広いイメージサークルでシャープな像を結ぶことを求めれば、ますます高価になるのは致し方ない。

もちろん、APS-Cよりもさらにセンサーが小さいフォーサーズとか、コンデジはさらにレンズが小さくなるのも分かる。値段や性能は市場規模(開発者数) の影響も受けるだろうが。。

どのくらいの画素数が必要か?)
同誌、p.28に、2つのフルサイズセンサー、デジタル一眼
Nikon D600(2,420万画素、フルサイズ)とNikon D800E(ローパスフィルタなし、3,630万画素、フルサイズ メーカーサイト: http://bit.ly/17bsKXR )の解像度の比較があった。以下に引用する。


左が2,426万画素のD600、右が3,630万画素のD800Eである。一番上の写真の赤丸の部分を3段階に拡大している。A1相当拡大までは、ほとんど差が分からない。
さすがに、一番したのB0相当まで拡大すると、D800Eのほうが、「若干解像度が高いかな。。」と感じる程度である。しかもB0というのは、下の写真のように、横幅145センチもある写真であり、展覧会とか特大ポスターでないかぎり、この大きさに延ばすことはありえない。


2,426万画素のフルサイズセンサーですでにここまでの実力なのである。

ローパスフィルタ・レスの本当の効果は?)
http://ascii.jp/elem/000/000/817/817066/index-2.html に記事と解説があるように、ローパスフィルタは、本来撮像センサー上で、RGB画素が別の位置にあるため、モアレ縞や疑色が生じることが有り、それを防ぐために入れている。が、一方でレンズ本来の解像度が出なくなると、あえてそれを外した機種もで始めている。

前節のD800Eにしても、ローパスフィルタ・レスにすることで、大分値段が上がる。
Sony α7Rも、画素数が増えて、ローパスフィルタ・レスになる一方、像面位相差AFがなくなり、連写速度がおちて、さらに値段があがる。
D800の画素数は対抗馬のCanon EOS 5D Mark III の画素数22Mより多いものの、撮影間隔は大分落ちている。

実験)
ペンタックスのAPC-Cディジタル一眼新製品K-3 (2,435万画素) は、撮像素子を振動させ、ローパスフィルタとして機能させている。したがって、ローパスフィルタ強・弱・無しの画像がとれる。

まず、以下が写真全体である。ローパス強・弱・OFFの3つで撮影した写真で、黄色長方形で囲ったの2箇所を拡大して比較している。


以下に結果を引用する。上から、ローパス強・弱・OFFである。

まず、赤い服の部分では、紙面上でも全く効果の差がわからない。
一方で、髪の毛の部分では、ローパス offでは、解像感があがったようにも思えるが、逆に、ジャギー(つまりギザギザ)がでているようにも見える。

ともあれ、これだけ拡大してごくわずかの差、かつ、良くなる一方で、欠点も見えるというところだと思う。


まとめ)
  1. フルサイズセンサー向けのレンズでは、かなり大きなイメージサークルが必要になり高価になるのは当然。フルサイズに期待するのは、特に暗所での画質
  2. 画素数は2千万画素あれば、もはや十分
  3. ローパスフィルタ・レスの効果は気分程度
冒頭記載のCAPA誌 p.52の伊藤淳一のコメントが正鵠を射ている。

「光学ファインダの一眼レフはAPS-Cサイズに任せて、フルサイズはミラーレス化すべし。」

理由は、 光学ファインダ(ミラー有り)一眼が優位性を有しているのは、動体に対する追従性である。つまり、
  1. 原理的に応答遅れのない光学ファインダ
  2. 合焦点の速い位相差AF (私から補足: ただし、ミラーレスにも像面位相差の高速AFがはいってきつつある。。α7の像面位相差の測距点は117点もある)
一方、APS-Cは動体撮影に向く
  1. 焦点距離の短いレンズで望遠撮影でき、超望遠での動体撮影のチャンスがふえる
  2. フルサイズに比べ周辺視野までAFでカバーできて動体に向く
ということで、高画素・静止系はさっさとミラーレス大型センサーカメラに任せろ。というもの。それを先駆けているSony α7 には脱帽した。

何を撮るかもわからないので、オールマイティのカメラを持っていたいということならわかるが、プロカメラマンのように、複数台のカメラを持ち運ぶという選択肢もあるように思う。

つまり、暗いところで動体を撮りたいなら、光学ファインダー一眼レフもよいと思うが、その場合には、EOS 1D-Mark IV (Canon EOSの最高級機。フルサイズ、1,610万画素だが、10枚/秒の高速シャッター間隔が可能 http://ja.wikipedia.org/wiki/キヤノン_EOS-1D#EOS-1D_MarkIV 参照) のように、画素数を減らし、感度を上げたカメラ(最高ISO 102,400が可能、常用最高ISO 12,800) を選ぶのが良いかもしれない。スポーツカメラマンとかで、このカメラを使うプロが多いように思う。画素数も多く、動体も、、、と、狙うと虻蜂取らずになりかねない。。。どうせ、明るい望遠レンズは高価だし重いのだから本体を複数持つ選択肢のもあるのでは。。

高画素数、ローパスフィルタ・レス、光学ファインダー一眼の、重たいフルサイズを持ち運ぶ最大の理由は、所有欲というか、自己満足というか、見栄なのかもしれない。もちろん、それは立派な理由である。

2013年2月11日月曜日

デジカメの撮像センサーは本当に大面積が必要なのか??

市販レンズについて)
 本記事の後半には、「センサーが小さくなってもレンズを明るくすれば効果は同じ」という議論をしているが、明るいレンズが作れなければ、机上の空論になる。
 また作れても、非常に大きかったり、高価だったら使いにくい。以下で市販のレンズを比較してみたが、どうも、35mmフィルム-フルサイズ35mmのレンズが安くて軽くてお徳そうである。したがって、カメラ本体は高額でもフルサイズ35mmのデジカメが一番明るく撮影できる選択肢のように思える。


フルサイズ35mm向けレンズ)
焦点距離F=35mm f/1.4 という明るいレンズがある。http://bit.ly/12ihS7z
http://ascii.jp/elem/000/000/155/155046/ に各社・各明るさの50mmの単焦点レンズの比較がある。これを見ると50mm f/1.2の光量は凄そうであるが、開放側を使いこなすには腕が必要そうである。以下、上記にも出ているレンズを比較する

焦点距離50mm Canon EF50mm F1.2L USM : http://amzn.to/12iiXw1 
レンズ構成 : 6群8枚
撮影距離範囲 : 0.45m~∞
最大撮影倍率 : 0.15倍
サイズ : φ85.8×65.5mm
重量 : 580g
レンズ径 : 72 mm
EF50mm F1.4 USM:  http://bit.ly/12inoqP は、実売3万7千円弱。
レンズの諸元は、http://cweb.canon.jp/ef/lineup/standard/ef50-f14/spec.html より、
画角(水平・垂直・対角線) 40°・27°・46°
レンズ構成 6群 7枚
絞り羽根枚数 8枚
最小絞り 22
最短撮影距離 0.45m
最大撮影倍率 0.15倍
フィルター径 58mm
最大径×長さ φ73.8mm×50.5mm
質量 290g
一方、フォーサーズサイズでは、(35mm換算50mm相当の)焦点距離25mm f/1.4
http://micro43.net/25mmf14/ が一番明るく、重さは 200gである。
こちらは、レンズ構成=7群9枚。
(諸元の図を以下に引用)値段は、同じくkakaku.com http://bit.ly/VIkRUw から実売42,000円。
Panasonic 25mm, F 1/1.4 単焦点マイクロ・フォーサーズ レンズの諸元
と、35mmフルサイズの50mmと、マイクロフォーサーズの25mmという同一画角のレンズを比べると、大きさも重さもF値も、値段もあまりかわらない。となると、センサーの受光面積が4倍も大きくなる35mmフルサイズの方が、ずっと高感度になる。

長焦点になると.. )
35mmフルサイズでは、焦点距離85mmでもf/1.2のCanon EF85mm F1.2L II USM| というレンズがある。
画角(水平・垂直・対角線) 24°・16°・28°30'
レンズ構成 7群 8枚
絞り羽根枚数 8枚
最小絞り 16
最短撮影距離 0.95m
最大撮影倍率 0.11倍
フィルター径 72mm
最大径×長さ φ91.5mm×84mm
質量 1025g
焦点距離を大きくすると同じf値を確保するのに大きく重くなることが分かる。だが、50mmを25mmにしても同じf値でレンズの大きさが変わらないのは、これが一般的には、当てはまらないのか、それとも作り込み不足なのか不明である。

前者だとすると、撮像素子サイズ(レンズから見るとイメージサークルの大きさ)と焦点距離と明るさには、作りやすい組み合わせがあるのかもしれない。
もし前者だとすると、撮像素子を小さく(イメージサークルが小さく)したときには、焦点距離と明るさのバランス点がどこに行くのであろうか??

結論としては、純粋に技術的な結果なのか、歴史の差なのか、需要量の差の結果なのかはわからないが、明るく撮影するなら、35mmフルサイズセンサーの方が良さそうである。

以下でも言及するが、同じISO感度の場合、フォーサーズで絞りF/1.7で撮影したときと、撮像センサー面積が4倍ある35mmフルサイズセンサーで絞りF/3.4で撮影したときは同じ明るさになる。注意したいのは、この2つで被写界深度は変わらないこと。画質については、イメージサークルの差と絞り込みの差がある程度相殺しそうであるし、レンズのチューニング具合にも依存しそうだが、35mmレンズのほうが長い実績があり、選択肢も豊富なので、その点も35mmフルサイズセンサーのほうが有利そうである。

仮説)
  • EX-ZR20 : センサーサイズ 1/2.3インチ
    8倍ズームレンズ 焦点距離4.4(35mm換算20mm) -35.2mm(35mm換算160mm)  f1/3.3 - f/5.9  対物レンズ直径1.6cm 
  • Cyber Shot DSC-HX5 : センサーサイズ 1/2.4インチ
    10倍ズームレンズ 焦点距離4.25(35mm換算24mm)-42.5mm(35mm換算240mm) f 1/3.5 - f/4.25 対物レンズ直径2.6cm
  • マイクロフォーサーズ: センサーサイズ 4/3インチ
    3.75倍ズームレンズ 焦点距離40(35mm換算80mm)-150mm(35mm換算300mm)  f/4 - f/5.6 対物レンズ直径 3.3cm
  • マイクロフォーサーズ: センサーサイズ 4/3インチ
    3倍ズームレンズ 焦点距離 14(35mm換算28mm)-42mm(35mm換算84mm) f/3.5-f/5.6 対物レンズ直径 2.3cm
とHX5 は、ZR30に対して対物レンズ面積が2.6倍になっているが、最暗時のF値は1/1.38にしかなっていない。レンズの設計や画質への配慮もあろうが、望遠だと拡大される分だけ沢山の光を集めないとならないので、暗くならないようにするため、対物レンズが大きくなる。これは望遠鏡でも同じである。一方、マイクロフォーサーズレンズのズーム比は比較的小さいのに、レンズ径が大きく、割と暗い。それにしても、10倍光学ズームのCyber Shotでは明るくするために、非常に大きなレンズを使っている。

まとめるとF値を小さく、明るくしにくい原因は、以下のようになりそうである。
  1. センサーサイズが大きい
  2. 焦点距離が大きい
  3. (ズーム比が大きい)
ちなみに http://bit.ly/UVcud3 にあるように、イメージセンサーのサイズは、対角のインチ数ではなくて、受光面サイズが、その大きさになる撮像管の管径を指すらしい。したがって、1/2インチセンサーは対角12.7mm=1/2inchではなくて、対角8mmになるらしい。

検討不十分な点)
また、以下では、素子が小さくなった分だけ、f値を小さくすれば良いと考えた。これは利理論的にはいえそうだが、f/4やf/8のレンズをf/2に明るくするというのではだめで、35mm f/1.4 に対抗するために20mm f/0.7とかを作ろうという話になる。この論理に無理があるのは以下の点である。
  1. 小さな受光セルサイズに、明るいレンズで大量の光をいれて、同じ感度を出す考え方である
  2. 極めて明るいレンズ。つまり、小さい撮像センサーに大量の光を集めるレンズ、すなわち口径が大きくて、集光力の高いレンズが作れるのか。もしくは、大判センサーに相当する解像度が出せるのか?
撮像センサーによる差)

2013年2月10日日曜日: Olympus E-PL3のお勧め設定と使用感


では、Olympus E-PL3は、Panasonic Lumix 20mm(35mm換算で40mm相当) f/1.7の単焦点レンズ。コンデジは、Casio Exilim EX-ZR20の写真を比較している。

対角1/2.3インチセンサー(有効画面面積 28.52mm^2) と対角4/3 インチ(同 224.0mm^2)のフォーサーズセンサで、これだけ感度に差が出る。8倍近い面積差なので、差がなければおかしいのだが、実はレンズの差も大きいように思う。以下でそれを解説していきたい。

レンズやカメラの詳細は以下に書いた。

2013年1月7日月曜日: ミラーレスとコンデジの比較: Olympus E-PL3とCasio Exilim EX-ZR20 

センサーサイズの比較図を引用する。



当然、フォーサーズの4倍近い面積がある35mmフルサイズ(同864.0mm^2) の実力は相当なものだと思う。APS-C(同345mm^2)に対しても35mmフルサイズセンサーは2.5倍の面積がある。

特に、35mmフルサイズセンサーの場合、ISO感度をあげてもノイズの出方が全く少ないとのこと。フォーサーズだと画素数は1600万画素程度だが、フルサイズだと4000万画素クラスがある。

もちろん、センサーは大きくなると歩留まりが急速に悪化するので、どうしても値段が高くなるのと、本体、特にレンズが対応して大きくなるのが難点。センサーは面積が倍になれば値段が倍以上になるのは普通に思いつくが実際には倍以上になる。面積が大きくなると不良画素が含まれる確率が急速に上がるためである。さらには、高価格なので販売量が減り固定費の回収分が商品にかぶってくる。

もちろん、高付加価値=マニア向け=儲けどころ=高価格というメーカの意図もある。コンデジで入門して、次にどこにステップアップするかはとても悩ましいところであるが、大体、写真に凝った人は、最後には35mmフルサイズに行き着くように思う。ま、全部買いそろえても新車や家を買うよりは安いようには思う。

ただし、レンズと本体は大きく重量がある方が安定すると言われているし、解像度が上がる分、トリミングすれば撮像素子の大きなカメラでの望遠と同じ拡大効果が得られる。
また、焦点距離を2倍にするエクステンダーとかテレ用アダプタレンズも売られている。

撮像素子とレンズ)
絞りは、一段=√2 絞ると光量が半分になる。http://bit.ly/Z1YJdF
つまり、開放F/1.7 のレンズに対して、開放f/2.4のレンズは開放で光量1/2、開放F1/3.4のレンズは開放で光量が1/4になる。

センサーの開口面積も面積(受光量)に比例するはずなので、4倍の広さのセンサーならば感度は4倍になるであろう。

これから考えると、フォーサーズを使って絞りf/1.7で撮影したのと、4倍のセンサー面積をもつ35mmフルサイズセンサーのカメラで絞りf/3.4 で撮影したときの、撮影感度はほぼ同じとなるはずである。

一方で、一般にズームレンズはf/4程度が普通なので、単焦点レンズにすれば、APS-Cやフォーサーズでも感度の点では、35mmフルサイズ並になると思われる。もちろん同じ焦点距離であれば、絞りが開いている分だけ被写界深度が浅くなる。が、同じ画角の場合、撮像センサーが小さいほど焦点距離の短いレンズで済む=被写界深度が深くなるので、相殺するように思える。

調べてみると、http://bit.ly/Z20Uhw の式の関係がある。図を引用する。

関連する用語の説明

絞りを絞ると被写界深度が深くなる説明
おおよそ被写界深度は、(許容錯乱円直径 * f値 * (物体距離)^2)  /(焦点距離)^2  になる。正確には、下の式。

wiki  http://bit.ly/rUPFmv に許容錯乱円径の大体の大きさがある。表を引用する。


APS-Cと35mmで同一画角のレンズの焦点距離の比は、36/22.5=1.6 に対して、許容錯乱円の直径比は、1.36  つまり、完全に相殺しないで、焦点距離側に1.6/1.36 = 1.18 残る。つまり、この分だけ35mmセンサーの方が被写界深度が浅くなる。

が、http://bbs.kakaku.com/bbs/-/SortID=14875127/ 「センサーの対角線長さを1,300で割った値が使われる。(フルサイズ(35mm判フィルム)≒0.033)」とある。この計算であれば、焦点距離も許容錯乱円の大きさもセンサーサイズに比例する。つまり、レンズの焦点距離も許容錯乱円もF値も比例するので、結局相殺してしまって、被写界深度も変わらない。上記のリンクにも、そのように説明がある。

また、撮像素子の画素数が増えてくれば、精細度も同じになってくる可能性がある。コンデジの被写界深度が浅いのは、ひとえに、センサーが小さくなった分、F値を小さくしていなのと、レンズの品質が良くないことに尽きるのだろう。

表にすると以下のようになる。
フォーサーズと35mmフルサイズを比較する。

  レンズ焦点距離         同一絞り     センサ感度    必要絞り    この絞りで 許容錯乱円考慮
フォーサーズ 20mm         被写界深度1       1                f/1.7            被写界深度1        被写界深度1
35mmフルサイズ 40mm   被写界深度1/4    4                f/3.4            被写界深度1/2     被写界深度1

一般に長焦点のレンズは大きく、重く、高価になる。

同じセンサーサイズであれば、合焦する範囲(イメージサークル)が同じなので、焦点距離の短いレンズにしてもさほど明るくはならないが、イメージサークルが小さければ短焦点で明るいレンズが作れるのかもしれない。センサーサイズが小さくなると、イメージサークル ( http://bit.ly/XynklL から図を引用 )も小さくてすむ。

イメージサークル
このため広角レンズで生じる画面歪み(歪曲収差)は軽減できるだろう(歪みの少ない画面の中心だけを撮影するので。)ただし、これが小さい撮像センサーになって焦点距離が短くなる分をキャンセルするのかは不明。1/2.3インチセンサーの広角端は6.6mmとかすごい広角である。

20mmのレンズに40mmと同じお金をかけて、必要なだけF値が小さく(明るく)なるのであれば、実際は感度もかわらないことになる。レンズは小さくならないかもしれないが、これまでのような明るさのレンズは小さく作れるのであれば、撮像素子が小さい価値になりそうである。

結局、コンデジは、安いセンサー、安いレンズ、安いシャッターを使って、小さく作っているので画質が悪いということでは無かろうか。。。

とりあえずは、フォーサーズもAPS-Cも35mmは、固定焦点レンズもズームレンズも同じ画角(35mm換算焦点距離)に対して同じくらいのF値の品揃えで有り、同じ種類のレンズで感度をあげたければ、撮像素子サイズを大きくするしかない。

まが、35mmセンサーの価値には、これまで最もメジャーであった35mmフィルムで培った膨大なレンズの知識や資産が再利用できるということではなかろか。画質がよいからと、35mmより大判の撮像素子のカメラがあまり出てこないのも、カメラメーカはそれを認識しつつ、大型センサーは高画質、明るい、ぼける と吹聴している可能性もある。

とりあえず、フォーサーズでの明るいレンズは固定焦点レンズしかない。従って、ズームを使って高感度にとりたければ、35mmの素子にするのが良い。もしくは、固定焦点で写して、トリミングしてズーム効果を狙うことになる。webに掲載するくらいなら、20mm単焦点で撮影して、トリミングで拡大しても気づかないかもしれない。

金を掛けることが先ではなくて、安いカメラでも工夫次第でなんとかなると考えて、まずは工夫してみるのも良いと思う。

解像度向上の限界)

センサーの画素は無限にはスケーリングできないので、ある程度差は出てくるようにも思う。

http://bit.ly/11yWEHK のようにAPS-Hサイズで1億画素になると画素サイズが2.2umになる。可視光線の赤の波長が0.7um http://bit.ly/11yWLmN なので、どんなにレンズを明るくしても微細化による高画質化は限界がくる。

この記事の前にある20cm角のセンサー(下の写真)(35mmフルサイズの40倍の面積)ができて、満月の明るさで120FPSの動画、つまりシャッター速度1/120で撮影できるようになったとは恐るべし。


そうでなくても、絞り込むと回折で絵が甘くなると言われている。光学系を小さくして、代わりにレンズを明るくして、スケールさせるのも限界があると思われる。


ゴーストの比較)
コンデジでは、レンズサイズが小さい上に、光学10倍ズームとか困難な技術が入っている。このため当然描写が甘くなる。また、太陽を写してみると、ゴーストの出方がヒドく、安価な作りであることがわかる。

ゴースト: http://www.dejikame.net/z0590.html

ミラーレス一眼 E-PL3 F=20mm ISO200 f/16 1/250 AWB (20mm f/1.7固定焦点レンズ)

E-PL3 F=20mm f/16  1/320 AWB



コンデジ EX-ZR20 F=5mm ISO80 f/8.6 1/1250 AWB

EX-ZR20 F=35.2mm ISO80 f/5.9 1/400 AWB ゴーストが出たというよりは、花の部分ですら露出オーバーにみえる。
こういう構図では、AEが上手く働かないのだろう。AE/AE lockに失敗している。