撮像素子の種類と特徴

今回は，基本的なデジタルカメラの撮像素子について書きます。

1.　撮像素子とは何か。

撮像素子とはデジタルカメラにおいてレンズから入った絵を取り込む物です。

フィルムカメラで言えばフィルム，目で言えば網膜とでも言ったところでしょう。

なにで，どう取り込むかによってその絵の表現が変わります。

そして，それぞれのカメラメーカによってその方式は違います。

2.　撮像素子の種類と特徴

主に撮像素子の種類は５つです。

うそです。４つです。

（というのもオリンパスの撮像素子は以下に出てないLiveMOSという撮像素子を使っているので・・・）

ⅰ：CCD

今までで，最も長く使用されているデジタル画像素子。

受光素子で光情報を受け取りまとめて制御回路にかけてA/D変換する。

長所：CMOSに比べ，構造上受光素子の面積をたくさん確保できるので，多くの情報を手に入れやすい。

短所：CMOSに比べ消費電力が大きく。素子が熱を持ちやすい。

ⅱ：CMOS

MOS系撮像素子も歴史は長い。

CCDと違うところは1つ1つの受光素子に光情報の制御回路があるところです。

長所：その特徴からデータ転送の高速化かつ低電力化に優れていてカメラの消費電力が少なくて済む。

短所：やはりCCDにくらべ受光素子部の面積が小さい分，ノイズなどの影響が大きい。

ⅲ：スーパーCCDハニカムSR

富士フィルムの独自規格。

CCDとほぼ一緒だが，8角形のハニカム構造

（ハニカムって6角形じゃなかったっけ？）

になっているため，受光面積が大きくなったとかなんとか。

ⅳ：Foveon X3

名前からして一番最強（笑）

これは，今までの撮像素子はホントに小さな受光素子を市松模様のように並べて（ベイヤー方式）

マクロ的に見ればきちんと絵になるようにしていたのだが，なんとこの規格

３次元構造で青い受光素子の下に緑の受光素子，その下に赤の受光素子

と配置した。これでミクロで見てもフルカラーの色情報を入手できる。

これによって原理的に今までの方式では避けられなかった偽色や色モアレが起きなくなる。

しかし，受光素子の層を順に並べているので下のほうの受光素子では光の量が少なくなってそう。

3.　どれがいいの？

好みです。

というのは，それぞれ長所と短所があるわけで各人の好みや写真の撮り方で

撮像素子の決め方は変わります。

それに，カメラはオーダーメイドできるものではないのでこのボディにこの画像素子・・・

とかできません。つまり，カメラを選ぶ判断材料のひとつにしか過ぎません。

それに各社カメラの作り出す絵はそれなりに完成度が高い

（相変わらず僕のE-510君は白飛びばかりしてますが・・・）

ので，ハズレってのはあまりないかと思います。（多分）

でも，個人的にはシグマSDシリーズが搭載してるFoveonX3ですね。

ロマンがあります。

画素数と画素ピッチ

最近やたらと画素数の高いカメラが巷では流行っているようですが

画素数ってなに？それって高いほうがいいの？

とか思いませんか。

とにかく最近では

「カメラの画素数が高ければそれだけハイスペック」

では本当にそうなのでしょうかね。見てみましょう。

1.　画素数

画素数とは撮像素子の画素，つまり受光素子の数です。（正確には若干違います）

これが少ないと，モザイク画のようになってしまい，高いと鮮明な画像が撮れます。

2.　画素ピッチ

画素ピッチとは受光素子とその隣の受光素子の間隔のことです。

なので周辺回路などを含めた間隔のことをさすのですが，

一般的には受光部の大きさをさす言葉となっています。

画素ピッチが小さいと受け取る光の情報は少なくなり，

増幅過程などでノイズがバンバン入ります。

大きいとたくさんの情報が入りますが場所をとります。

画素ピッチの計算は

「撮像素子の面積÷画素数」のルート（平方根）

　＝画素ピッチ

です。そうするとミクロンオーダーの値が出るはずです。

3.　画素数×画素ピッチ

さて，この画素数と画素ピッチですが，

「画素数×画素ピッチ＝撮像素子」のサイズと思ってもらってかまいません。

さて，ここで壁にぶち当たります。

撮像素子のサイズは大きくフルサイズ，APS-C，フォーサーズ，1/1.8型

などがありますが，基本的に撮像素子の大きさが大きくなればなるほど価格が上がります。

つまり

ⅰ画素数を増やし，画素ピッチを犠牲にしてそれなりの価格

（ノイズが完全にノリノリである）

ⅱ画素ピッチを増やし，画素数を犠牲にしてそれなりの価格

（なんつーか拡大するとモザイクになる・・・・）

ⅲ画素ピッチも画素数も増やして価格ヤバイ。&カメラでかい・・・

（カメラでかくて重いしお値段が・・・画質はいいと思われる）

ということですね。

何事もバランスです。

4.　まとめ

つまり皆，カメラの画素数ってのにとらわれない方がいいよってことです。

正直，画素数は1000万から1200万画素もあれば十分だと思います。

つかむしろ８００万とか６００万でもそんなに引き伸ばさなければいけるはず。

カメラのスペックにおいて画素数はあまり気にしなくていいのです。

むしろ画素数がインフレしてる最近のカメラでは画素ピッチを優先したほうがいいかもしれません。

さらに，画像の質を決めるのに処理エンジンや制御回路などもあるので

画素数は本当に気にしないほうがいいです。

むしろ画素数が増えるとデータ容量が増えるのでご注意を！！

		画素数
		小	中	大
画 素 ピ ッ チ	小	ノイズ多 画質荒い 安価	ノイズ多 まぁ安価	ノイズ多 画質荒くない それなりの値段
	中	ノイズ普通 まぁ安価	ノイズ普通 それなりの値段	ノイズ普通 高い
	大	ノイズ激少 画質荒い それなりの値段	ノイズ激少 画質荒くない 高い	ノイズマジ少ない 画質超良い 値段超高い

ちなみに画素ピッチは7ミクロンもあれば画素ピッチは大きいといえます。

↓なお，画素ピッチに定評のある機種↓

Nikon　D3(注　50万します＾＾；)　

http://www.nikon-image.com/jpn/products/camera/slr/digital/d3/

ISOについて

ISO感度ってなにさ，ってことで

ISO感度について書きます。

1.　ISOってなに？

まぁ，簡単にいいますとISOとはフィルムの光の感度を示す指数です。

ISOの値が低いと低感度，高いと高感度なわけです。

で，これはフィルムの話です。

しかしデジタルの光の感度についても同じISOをつかいます。

なぜならデジタルに移行する際にISO表記のほうがわかりやすかったからです。

2.　ISOの特徴

デジタルカメラではISOを設定できますね。

はい，昔フィルムではできませんでした（；＿；

ではなぜできるようになったんでしょう。

それはデジタルカメラが受光素子から得たデータを増幅しているからです。

デジタルカメラは大雑把に言うと

光→受光素子→制御回路（増幅）→画像処理エンジン→絵

となっているのですが，この制御回路において増幅率を変えれば

そう，ISOを高くしたのと同じ効果を得られるわけです。

しかし，私の周りにいる高専生や工学系の人間ならわかると思いますが，

増幅しすぎるとノイズがのる（＾＾；

カメラも例外ではなくノイズのりまくります。

マジヤバです。

3.　ISOの限界

ISOどこら辺まであげられるのか？

うーん，僕のolympusE-510は400が限界ですかね。

1600まであげるとひどいです。

これは機種や人の感性によってかわります。

友人のNikonD-40（確か）は800でもあまりノイズは気になりませんでした。

これは画素ピッチの関係ですね。

またお高い機種（主にNikonD3，価格50万ぐらい）では

ISO6400とかいうキチガイな値でもノイズが目立ちません。

これもやはり画素ピッチ及び処理エンジン，撮像素子などなど

いろいろな要素によるものです。やはり高いものは良い。

4.　まとめ

ISO	高い	中間	低い
ノイズ	×	それなり	○
明るさ	○	それなり	×

つーわけでISOが高いと暗いところでもシャッタースピードが下がらないので

手ぶれ（手ぶれ補正機能でカバー）や

被写体ぶれ（被写体を追従するテクでカバー）

といった難点をクリアできる。

しかしその一方でノイズがのりまくります。

ISOが高ければ高いほどのりまくります。

ちなみにカメラには機種ごとにベース感度というものがあって

それが基本のISO感度でそのベース感度に設定した時

一番ノイズが少ない絵が出来上がります。絶対に。

というわけで，ISOについてはこれまで。

シャッターの機構

今回はシャッターの機構について書きます。

と言いたいのですが，シャッターの機構ってなに？

って感じですよね。僕もこの日本語謎です（笑

でもシャッターってどうやっておろしてるのかとか気になりますよね。

1.　シャッターってなに？

シャッターとはカメラにはなくてはならない存在です。

もともとシャッターはフィルムカメラにおいて露光時間の制御のために

作られた機構です。あの「カシャッ」っていうやつありますよね。あれです。

フィルムは今のデジタルと違って化学反応ですので

電子制御とかはできません。すべてメカニカルな物理制御です。

まぁ，それが楽しいのですが・・・

んでシャッターとはそんなフィルムカメラで露光調整するために開発された

技術なのです。

2.　シャッターの種類

シャッターの種類は結構いろいろあります。今回は有名な2つを紹介します

機械式シャッターには以下の2種類があり，
フォーカルプレーンシャッターは一眼レフカメラなどで，
レンズシャッターはコンパクトカメラや

プロ用の大きいカメラなどで使われています。

ⅰフォーカルプレーンシャッター

いわゆる一眼レフカメラについているガシャガシャなるやつです。

2枚の幕があり，1枚目が下りて露光が始まり一定時間後もう一枚が下りて

露光が終わるという機構です。なので1枚目がおりきる前に2枚目が下り出すこともできるので，高速シャッターが可能です。（1/4000秒より速くできる）

しかし，そのためにフラッシュを使用した際には高速シャッターは使用できません。

ⅱレンズシャッター

レンズについてるシャッター。

とても小型でそれなりの速度でシャッターが下ろせ，

機構上どのシャッタースピードでもフラッシュとシンクロする。

しかし，フォーカルプレーンシャッターに比べ速度が遅い

（といっても1/1000ぐらいの速さはある）という難点を持っている。

3.　シャッターのいろいろ

ところでシャッターのスピードって気にしたことありますか？

コンデジとかではとくにシャッタースピードを気にすることはない

と思いますが，一眼レフで写真を撮る時は結構気にします。

それで，このシャッタースピードの決まり方は

絞り値（F値），ISO，被写体やその風景の光量によります。

絞り値についてはまた今度やりますが，

シャッターにおいてはシャッタースピードが2倍になると

光量は2倍になります。そのまんまですね。はい。

そしてみなさん一番興味のあることはシャッターの耐久度ですよね（＾＾；

下の図は主要なカメラの耐久度を示したものです。

メーカー	機種	耐久回数
オリ	E-3	15万回
キヤノン	EOS 40D	10万回
シグマ	SD14	10万回
エスニー	α700	10万回
ナイコン	D300	15万回
Fuji	FP S5 Pro	10万回
ペンタ	K20D	10万回

最上位（50万とか100万するやつら）機種とかだとやっぱり

30万回とか耐えられるみたいです。

ちなみに僕のE-510のシャッターの耐久回数は非公開です（＾＾；

今んところ1万回で不具合はありません・・・

ファインダーと液晶モニタ

さて，ファインダーと液晶モニタということで，

今回はデジタルカメラの強み，撮った写真をその場で見れる液晶モニタと

素人さんに「このカメラどこ見るの？」とか「画面に写してよ（ライブビュー）」

と言われてしまうファインダーについてです。

正直僕はライブビュー嫌いです。

AF（オートフォーカス）遅いし，ピントロックできないし。

いい事ないじゃないですか。

さて，本題に入りましょう。

1.　ファインダーとは

まさに写真に写る絵を確認するための窓をファインダーと呼びます。

ほとんどのカメラにファインダーはついています。しかしついてないものもあります。

また，ファインダーにもいろいろな機能があり，

絞り値やシャッタースピード，ISOなどなどを確認できるものから

ピントすら確認できない透視式ファインダーまでピンキリです。

2.　ファインダーの能力

まず，ファインダーのステータスを見てみましょう

ⅰ視野率

視野率とは光学式ファインダーでは実際に撮像素子に

投影される絵の範囲とファインダーで覗く絵の範囲の比を

「視野率」といいます。つまり両者が一致する場合は

「視野率100%」というのですが，基本的にはファインダーのほうが

狭い範囲になるので97%やら95%やらとなります。

なんでそうなるのかというと，コストの問題です。

実は視野率約100%のファインダーはあります。

しかし，それを作るためにはペンタプリズムを使用するため

重くなり，でかくなります。さらに高くなります。なのであまり実装されません。

ⅱファインダー倍率

これまた，視野率と似たような言葉ですよね。

これは実際に撮る絵ではなく肉眼で見る時と比べた比です。

素通しのガラスを1倍として考えます。

そうするともちろん望遠レンズか広角レンズかで変わるのですが

カメラの機種によって同じレンズを装着しても変わることがあります。

これを，ファインダー倍率と呼びます。

ちなみに撮像素子が大きいとファインダー倍率は小さい傾向にあります。

またファインダー倍率を上げるアイテムがあります。

ⅲ視野補正

これは，視力の弱い人がメガネをかけずに写真を撮る時に

使う機能です。これでメガネのように調節しておけば

ファインダーに十分目を近づけて写真が撮れます。

しかし，右目で覗いて，左目で被写体を追う撮影などでは

めがねをしないとまったく見えないので使えません。

ⅳハイアイポイント，ロングアイポイント

これはメガネを着用したまま写真が撮れるように

ファインダーから少し離れた位置でもファインダーが

覗けるように設計されたファインダー。

これならさっきの撮影が可能になる。

ⅴ視差

これも視野率と少し似ているのだが，

実際に映る絵の範囲とファインダーで見える絵の範囲の

ズレの事。「映るん○す」とかの使い捨てカメラのように

ファインダー窓がついているだけのものによく生じます。

3.　ファインダーの種類

上のステータスをカバーしたりなんだりしていろいろな

ファインダーが開発されました。そのうち４つを紹介します。

ⅰ透視式ファインダー

さっき述べたようにレンズとはまったく連動しない窓がついているだけの

ファインダー。基本的に「大体こんな感じ」という程度である。

とくに被写体に近づくとずれが大きくなり，遠くなるとズレは少なくなります。

さらに，ピントが合っているかわからないし，ボケも確認できない。

ただ，コストがかからないので安価なカメラやトイカメラに使われます。

ⅱアイレベルファインダー

まぁ，一番一般的なTHEファインダーです。

一眼レフカメラの主流です。

名称からもわかるようにカメラを目の高さに構えて

画面が見られるファインダー。

ⅲウエストレベルファインダー

ロマンです。

ウエストレベルなのでカメラを上からのぞき込むように見るファインダー。

主に二眼レフカメラで使われているが，一眼レフの

中判カメラ（のうちフィルムサイズが6×6や6×7の一部）で使われている。

とにかく二眼レフカメラをウエストレベルで構えると超イケメンです。

ⅳ電子ビューファインダー（EVF）

ファインダーの先が光学式でアナログなものではなく

画面があり，それを覗くというもの。

正直，画面が粗く，ディレイ（遅延）が発生する。

また，マニュアルの精密なピンとあわせが難しいです。

しかし，これを実装することでミラーボックスの必要性がなくなり

カメラがコンパクトになったり，視差や視野率の低下も

なくなります。設計上の自由度が増すが，

やはりコンパクトデジタルカメラ向けである。

4.　液晶モニタ

液晶モニタは撮影画像を写したり，撮影時にファインダーとして

撮像素子に映る画面を表示することができます。このとき

視野率も視差も完璧なので安心して写真を撮れます。

ちなみに一昔前の一眼レフでは設定の表示しかできません。

また，液晶が可動するタイプでは覗いて撮れない様なアングル

からでも撮影ができます。

しかし撮れる写真が1000万画素とか言う時代に

液晶モニタは約30万画素とか言っているので表現力がいまいちです。

なので，写真を楽しむのには使えません。

5.　まとめ

やっぱり光学式ファインダーをのぞいて写真を撮るのが一番ですね。

しかし，何も考えずに撮るならモニタが楽です。

なんというか，車のマニュアルとオートマみたいな感じですね。

幸い，カメラ業界ではマニュアルが主流・・・・あれ

販売台数的にはコンデジが圧倒的だから

やっぱりオートマが主流なのかな・・・・

というわけで，一眼レフで写真とってと頼まれたら

ファインダーをのぞいてスマートに写真を撮ってあげてください。

ファームアップ

どうも，今回は軽めにファームアップについてです。

ところで皆さんファームって知ってます？

1.　ファームって何？

ファームとはファームウェアといい，

カメラだけでなく電子機器に組み込まれている

基本ソフトウェアのことです。

つまりラインとレーサのH8マイコンに書き込む

プログラムのようなものです。

なんか結構大事な気がしませんか？

そう，実は結構大事なのです。

もちろんメーカは製品化しているので

バージョンアップしなくても使えるのですが，

バージョンアップすることでいろいろ幸せになれます。

2.　ファームアップ

さて，ファームアップすると具体的にどう幸せになれるか。

これは例えば，画像の品質を向上させたり，

AFの追従性があがったり，AFが早くなったり

手ぶれ機能の性能が上がったりと案外，

いろいろといいことがあります。

3.どうやってファームアップするの？

まず，自分のカメラのファームを確認しましょう。

どの機種も基本的にメニューの設定画面に「バージョン」や

「ファームウェア」などと書かれたところで確認できます。

ただしペンタックスに限ってはメニューボタンを押しながら

電源をいれるというちょっとかっこいいことをしないといけません。

それでファームのバージョンを確認したら，次はメーカのHPに行きます。

メーカのHPに「ファームウェア」とか「ダウンロード」ってところに

それっぽいのがあるので後は各自でやってください。

パソコンと接続したりメモリにソフトを入れたりいろいろです。

しかし，ここで注意が必要なのですが，

カメラとPCのソフトで同期をとってファームアップする場合，

カメラの電池残量が少なくて更新中に電池がなくなったりしたら

ファームアップが失敗したりします。

この場合カメラが動かないなどの不具合が起きるので

電池には余裕を持ってファームアップしましょう。

ちなみに失敗したらラボ送りです。

サービスセンターに電話をしましょう

A/D変換（RAW）

どうも，今回はRAWについてやります。

そもそもRAWって知ってますか？

はい，英語で生とか未加工という意味です。（確か

1.　RAWデータ

RAWデータとはデジタルカメラで撮像素子からの

出力データの事を指します。

つまりこれはカメラのメーカによってその出力の形式が違うので

一言でRAWといっても同じデータ形式ではありません。

ちなみにオリンパスのRAWデータの拡張子はORFです。

特徴はなんと言っても何もいじっていないので，

撮った後PCでWBなどを自由に変えても画像劣化がないこと。

しかしながら非常にデータが重い！！！！

1000万画素なら大体10MB~20MBほどあります。

2.　A/D変換

A/D変換とはアナログ信号をデジタル信号に変えることです。

つまりセンサが撮像素子に入った光に反応して○△V

を出力します。そしてこの○△VをA/D変換器に通して

1と0の羅列にすることです。まぁ，2進数です，%bです。

さて，このA/D変換ですが，レンジがありますよね。

このレンジが実はメーカによって違うのです。

今までRAWデータのビットは大体12ビットらしいのですが

最近では14ビット（2つしか増えてねーじゃんとか思うなよ）

の物も出てきています。

ちなみにこのビットというのはRGB各色についてです。

（Rで12bit，Gで12bit，Bで12bit）

もちろんこのビット数は大きいほうが階調が豊かになるのですが，

12bitから14bitになるということは単純に考えて

データ量が1.17倍になるということです。重いです。

ちなみに，12bitは4,096階調，14bitは16,384階調です。

3.　まとめ

まぁ，このA/D変換のビット数も適当が良いですね。

ビット数を上げれば画質はあがりますが，

一枚の絵のデータ量が大きくなってしまいます。

少ないと画質が悪くなります。

しかし，近年のCFやSDのデータ容量の増加で

今後もビット数は少しづつ上がっていくと思います。