スマホのカメラでは物足りないなー
もっときれいに写真が撮りたい！
でも、どんなカメラがいいのだろう？
ミラーレス、一眼レフ、フルサイズ、APS-C、フォーサーズ、数あるカメラからベストなカメラを見つけるのはなかなか難しい！
そんな方に向けて、センサーサイズとカメラの仕組みから、カメラを選ぶ前には知っておきたい情報を、筆者の視点で書いていきます。
このブログを読むと、カメラの基本、センサーと写真の関係を学ぶ事が出来ます。
今まで、カメラ・レンズの蘊蓄ばかりだった反省として、出来るだけカメラ初心者でも分かるようなブログを書く事にしました。
そんな薀蓄記事はこちら、カメラレンズの蘊蓄ブログにまとめてあります。
気になったらちょっと覗いてみてください。
このブログの筆者はアフリカを拠点に活動するフォトグラファー。テレビ番組の撮影や、その他もろもろの写真撮影を行なってきました。
日本では量販店でのカメラ、レンズの販売経験も数知れず、
そんなカメラ好きによるブログになります。
ちょっと偏りがあるかもしれませんが、わかりやすく解説を目指し書いていきます。
【目次】
最後まで目を通していただければ幸いです。
50mm標準レンズを装着したフルサイズ一眼レフカメラ
カメラのセンサーサイズ、フルサイズ、APS-Cサイズ、フォーサーズのどれがいい？
レンズ交換の出来る、一眼レフカメラやフォーサーズカメラにはいくつもの種類が出ていますが、どのフォーマットのカメラを選ぶのが良いのでしょうか？
まずは一眼レフ、ミラーレス、デジタルカメラのセンサーサイズについて話していきます。
一眼レフ、ミラーレスカメラと、スマホの違い
一眼レフやミラーレスカメラは、レンズを付けていない状態でも、スマホよりもずっと大きく重たいです。
スマホのようにポケットに収納、出し入れなんて到底出来ません。
以降このブログでは、一眼レフカメラ、ミラーレスカメラを一眼レフに統一いたします。
望遠ズームレンズを付けたフルサイズ一眼、大きく重い
スマホにはカメラ以外の機能も満載されているのにもかかわらず、なぜあれだけコンパクトに出来るのでしょう？
一眼レフはどうしてああ大きくかさばるのでしょう？
大きくて重い一眼レフカメラを持ち歩くメリットとはどんなものでしょうか？
その理由を見ていきます。
一眼レフとスマホの大きな違いは、使っているセンサーサイズ
一眼レフが大きくかさばるのは、センサーサイズに由来します。
写真や映像を撮影するカメラの仕組みは、大雑把に言えばレンズとセンサーの組み合わせ。
被写体側から、レンズがあって、その後方にイメージセンサーがあります。
今ではそのほとんどがシーモスセンサーといわれるものが使われています。
その他にも光の量を調節するための絞り羽根、シャッター、焦点を調節するためのフォーカス調整機構が備わっていたりします。
被写体の光は、レンズによってイメージセンサー表面に焦点を結び、光信号は電気信号に変換され、写真が作られます。
人間の眼の仕組みもカメラと一緒で、レンズは水晶体、センサーは網膜という事になります。
その他の絞り機構や、シャッター速度、感度の調整などなど、細かな点も似通った構造になります。
カメラが、人間の眼と一緒といったほうが正解かもしれませんね。
虫眼鏡、クローズアップレンズを塩ビ管で固定しただけの簡単なレンズ。
これでも画質はともかく、ちゃんと写真は撮れてしまうのです。クローズアップレンズで作った望遠レンズ（500mm、f8.6）
クローズアップレンズで撮った月。
写真が撮れる仕組みは、一眼レフも、スマホもまるっきり同じものです。
驚くほどコンパクトなスマホカメラ
一眼レフにも大きく分けると、フルサイズ、APS-Cサイズ、マイクロフォーサーズサイズなど、違ったサイズが存在します。
また、スマホにも様々なサイズのセンサーが使用されています。
分かりやすいように、スマホと、一般的なカメラのセンサーサイズが比較できる図を作ってみました。
上の図、四角がセンサーの形と大きさを表しています。
センサーサイズ
中の青い数字が、それぞれのセンサーの面積がフルサイズに対して何パーセントかを表しています。
※同じメーカーでも、機種ごとに微妙にサイズが違ったりします。
※キャノンのAPS-Cサイズは上の図に記していませんが、他社のAPS-C（フルサイズ比、1／1.5）よりも一回り小さいサイズを採用しています。（フルサイズ比、1／1.6）
他にも多くのフォーマットサイズが存在します。
2023年、最も大きなセンサーサイズを使用したスマホカメラはシャープ、アクオスで1インチ。
1/1.7インチのセンサーを使用しているスマホはソニー、エクスペリアプロ等になります。
一般的なスマホに使われてるセンサーサイズは上の図では最も小さい、1/2.55インチや1/2.3インチ前後の大きさになります。
面積で比べると、1/2.55インチセンサーはフルサイズの2.1パーセントしかない小さなセンサーサイズという事になります。
センサー縦横比、アスペクト比
センサーの縦横比、アスペクト比は、フルサイズやAPS-Cでは 2：3、
フォーサーズや、スマホカメラのセンサーは、3：4を採用しています。
現在のテレビの縦横比は16：9となり、写真用のカメラで動画で撮影すると、上下がけられる形となります。
（4：3センサーをフルに使うため、左右を縮め16：9の画面を表示する、アナモルフィックレンズという特殊レンズもありますが高いので一般的ではありません）
アスペクト比に関しては、あまり気にする事は無いでしょう。
画素数は、画質の良さを表すものではない
一般的に画素数が大きければ画質が良くなると思われていますが、実際にはその画素数を生かせるかどうかはセンサーサイズに大きく依存します。
画素数は画質の重要な要素のひとつですが、センサーサイズとのバランスが重要になります。
APS－C 600万画のCCDセンサーを使ったカメラの美しい発色
カメラのセンサーの仕組み
カメラは、被写体からの光を、レンズを通してカメラセンサーに焦点を結ばせ画像をつくる仕組みになっています。
画素センサーで受けた光は電気信号に変換され、数百万、数千万個の画素情報が寄り集まって、1枚の画像を作り上げます。
もともと白黒の画素センサーですが、カラーにするために、センサー表面には、赤、緑、青、緑の順にフィルターが貼られていて、被写体からの情報は三原色のカラー情報として取り出されます。
いろいろと処理され、美しいカラーの画像データーとなります。
もともとは白黒のセンサー、カラーにする仕組み
カメラのイメージセンサーには、現在、そのほとんどがCMOS（シーモス）センサーを使用しています。
この四角形の中に、縦横にびっしりと画素数分のピクセルが並んでいます。
画素1個1個はカラーでなく白黒情報です。
白黒をカラーにする仕組みを説明すると
個々の画素に、赤、緑、青、緑の順にフィルターが貼り付けてあり、被写体の光の三原色成分を取り出します。（原色ベイヤーセンサー）
個々の画素周辺の別カラー情報との合成処理を行って、各画素、カラー情報を持ったカラー写真を仕上げます。
原色ベイヤーセンサーイメージ図
一般的なベイヤーセンサーはこんな感じでしょうか。
ここからはマニアックになってしまったのでセンサーサイズまで読み飛ばしてください。
他にもより、高画質化を達成させるために、工夫を凝らしたセンサーが存在します。
フジは、モアレなどが発生しにくいように配列を変えたりしています
縦、横、斜めどのラインでも、赤、緑、青すべて入るので、モアレの発生を防ぎ解像感を上げる効果があります。緑に関しては３列に1度、緑だけになります。
フジ、X-Trans CMOS
縦横2画素ずつの、合計4画素セットでカラーを作り、各画素に割り振ります。
ちょっとしたとんちですね、
高感度特性に優れた、ソニーアルファー７SⅢは高感度を達成するためにこんなクアッドベイヤーセンサーを採用しているようです。 （外部リンク）
クアッドセンサーのすごいところは、同色、4画素分を一つの画素として処理、
赤、青は4画素分、緑に関しては8画素分の光情報を捕らえ、カラー情報を各画素に割り振ってしまうところです。
他のベイヤー配列と比べると圧倒的に高感度に優れます。
全ては、赤１、青１、緑2のセットで、カラー情報を得ています
その他のカラーにする仕組み
フォベオンセンサー：以前シグマのカメラが使用していた方式、各画素が層となり赤、青、緑の3原色のカラー情報を持ったセンサーです。
色再現には非常に優れていたのですが、高感度特性が弱かったからか、いつの間にか販売完了となってしまいました。
3板式センサー：３CCDや３CMOS、プリズムを使って光を3つに分離、それぞれ分けられた光を、赤センサー、青センサー、緑センサーに分けて捕らえられ、再び合成する仕組みです。
センサーサイズが小さめの1/3、1/2、2/3インチなどのビデオカメラで使われます。仕組みが複雑でかさばり、コストもかさむので、小さなセンサーでのみ使われます。フォベオンセンサー同様、色汁100パーセントの濃厚な色再現となります。
昔は、感度を稼ぐために原色、赤、緑、青でなく 透過率の高い補色、シアン、マゼンダ、イエローを使ったフィルターも多く使われていました。
原色フィルター
赤
緑
青
補色フィルター
シアン
マゼンダ
イエロー
CCD、CMOSなど、もありますが現在ほとんど全ての機種でコスト的な面から原色のCMOSセンサーが使われています。
ちょっと深入りしすぎてしまいました。
高画素化のメリット、デメリット
画素数を上げていくと、画像の細かなところまで写るようになりますが、センサーサーイズを変えずに画素数を上げると、画素の一つ一つが小さくなってしまいます。
画素が小さくなると、それだけ受け取れる光の量も少なくなってしまいます。
一眼レフが大きなセンサーサイズを利用する理由には、画素数をあげながらも画素一つ一つの面積を稼ぐという理由があります。
上のライオンの写真は、二昔前の一眼レフカメラ、ニコンD70で撮影しています。
APS-C 600万画素、CCDセンサーを使用したカメラです。
600万画素と、今時のカメラよりもずっと小さな画素数ですが、非常に重厚な印象的な色を出してくれています。
フルサイズ、高画素の4500万画素のD850では何をしてもこの色は出てくれません。
D70と比べて、D850は、フルサイズになったものの600万画素から4500万画素に上がった分、1画素あたりの面積は、1／3.3程に小さくなっています。
センサータイプがCCDからシーモスに変わった影響もありますが、画素ピッチが小さくなった影響もまた大きいと思います。
スマホが一眼と比べて不利な理由
さらに極端な例として、フルサイズ一眼と、スマホを比べてみます。
上の図に記した、フルサイズと、1/2.55インチセンサーのスマホカメラを考えてみましょう。
どちらも同じ画素数とすると、フルサイズで１００の光を受け取れる条件で、1/2.55インチセンサーが受け取れる光はたったの2.1という事になります。
それだけ、ピクセルの諧調表現に差が生じる事になります。
階調は、光の微妙な明暗のトーンです。
フルサイズで、100の諧調の表現が出来るところ、1／2.55インチセンサーが出せるのは、たったの2階調しか表現できない事になります。
トーンの情報が十分に得られなければ、色の鮮やかさや深みは表現出来なくなり、ノイズに埋もれてしまいます。
これが、スマホが暗い撮影条件に弱い理由になります。
最近の写真画質をうたったスマホには、より大きなセンサーが使用され、画素数が適度に抑えられています。
理由は少しでも画素を大きくするためです。
色について書いた過去ブログ、
画素数はどれだけあればいいの？
必要な画素数は、撮影した写真をどのように鑑賞するかによって変わってきます。
例えば、1920x1080画素のフルハイビジョンのモニターで鑑賞するのであれば、210万画素もあれば十分だという事になります。
これが3840x2016画素の４Kモニターになれば830万画素。
モニターに表示される画素数が、思ったよりもずっと小さかったのでは無いでしょうか。
モニターで鑑賞する事を考えると、2000万画素を越える一眼レフがオーバースペックだという事が分かります。
このブログで使用している写真はそのほとんどは、900x600に縮小、圧縮しています。たったの54万画素という事になります。
スマホやPCの画面で、拡大しないで鑑賞するのであれば、画素数がそれほど必要では無い事がお分かりいただけたと思います。
大きな画素数は、モニター表示では拡大してこそ生かされます。
拡大耐性と考えても良いでしょう。
写真をプリントして鑑賞する場合を考えてみましょう。
一般的に必要なプリントの解像度は300dpi から350ｄpiといわれています。
dpiは、1インチ（2.54cm）に何ドットあるかを表した指標になります。
最近はあまり写真をプリントしないかもしれませんが、一般的なサービスプリント、L版（127x87mm）で350dpiで出そうとすれば210万画素必要だという事になります。
プリント解像度350dpiに必要な画素数
A4サイズで1150万画素
A3サイズで2400万画素
ただ、プリントサイズが大きくなれば、鑑賞距離も離れることになるので、そこまでの解像度は必要ないという事になります。
インクジェットプリンターを使って350dpiでプリントした写真と200dpiでプリントした写真を見比べて、ほとんどだれも気がつけないほどの違いです。
それだけハイスペックな設定なので、さらに画素数が低くても鑑賞に十分堪えられる写真になります。
大きなサイズのプリントであれば一般的には150dpiもあれば十分だといわれています。
大きな写真は、鑑賞距離がそれだけ離れるからです。
ただ、現在のカメラのそのほとんどが4画素で一組のベイヤーセンサーを使用しているので、最終出力よりも、多少画素数は大きめの方が仕上がりがきれいになる特性があります。
高画素が生かせる条件
巨大なサイズにプリントする場合には高画素は生かされますが、
小さなプリントであっても、写真の一部をトリミングする場合、その解像度が生かされます。
例えば、2400万画素の写真を、4Kモニターに投影する場合、画像を200%に拡大しても、ぼやけないでくっきりとした画像が再現される事になります。
縦横比の関係でもう少し大きな画素数が必要ですが、割愛します。
プリントする場合でも同様のことがいえます。
画素数が大きければ大きいほど、トリミング耐性に優れる写真が撮れます。
ただ、前途した通り、画素数が少なく、センサーサイズが大きいほど、暗い条件でも鮮明な画像が得られるので、必要の無い高画素化は、全体的な画質を下げることにつながります。
ですので、画素数とそのセンサーサイズのバランスが重要になってきます。
フルサイズであれば2400万画素前後が高感度にも強く、鮮明度も高いので、筆者は最もバランスの取れた解像度だと思っています。
何を優先するかによって、ベストな解像度は変わってきます。
ソニー製のフルサイズミラーレスのアルファーシリーズがいい例で、
α7sⅢ 1200万画素、感度（Sensitivity）を優先するか
α9 2400万画素、バランスをとるのか
α7rⅣ 6100万画素、（Resolution)を優先するか
同じフルサイズで、画素数変えたラインナップを出しています。
それぞれにメリットもあればデメリットもあるという事です。
機種名に使われているRとSの意味からその開発思想が伝わってきますね。
センサーが大きければいいの？
センサーを大きくするには、それだけそのセンサーサイズをカバーするだけ、レンズも大きくするが必要が出てきます。
スマホのカメラがあれだけ小さく出来るのは、そのセンサーサーイズの小ささに由来します。
上の図からわかる通り、フルサイズに必要なレンズは、1/2.55インチセンサーの50倍の面積に焦点を結ぶレンズが必要になります。
画素が大きくなる分、レンズに求められる解像度は和らぎますが、より広い範囲に焦点を結ぶレンズが必要になります。（イメージサークルの大きいレンズ）
この差がスマホと、一眼レフカメラの大きさの違いになります。
大きなセンサーのアドバンテージを生かすには、それだけ大きく高性能なレンズが必要だという事です。
フルサイズ、APS-C、フォーサーズ、ベストのフォーマットは？
センサーサイズが大きければ、ノイズが少なくなる事とレンズが大きくなることが分かりました。
さて、カメラを選ぶにあたってどのサイズのものを選ぶのがいちばんいいのでしょう？
フルサイズ、フォーサーズ、APS-Cと見ていきます。
フルサイズ 36x24mm
とにかく性能重視だったらフルサイズ
機材の大型化を問題とせず、より高画質を求めたらフルサイズをお勧めします。
それなりに値段も張りますが、やはりそのセンサーサーイズのアドバンテージを感じ取ることが出来るかと思います。
ただ、機材の大型化と重量化に伴って、特に望遠系のレンズは相当に巨大化するのでそのフットーワークが落ちる欠点があります。
焦点距離が伸びる分、焦点の前後が他のフォーマットよりも大きくボケるので、被写体前後を大きくボカした表現に向いています。
逆に、全体にピントを合わせたい場合には不利になります。
よりシビアなピント合わせが要求されます。
ピントの合う範囲が他のフォーマットと比べて浅くなるので、全体にくっきりとした
写真は撮りにくくなるので、撮影は少し難しくなります。
特に近接撮影の時にその影響は顕著になります。
高感度特性が有利になるので、暗いところでの撮影、星空の撮影などでは最も有利なフォーマットになります。
とにかくコンパクトに揃えたいのであれば、フォーサーズ
焦点距離比でフルサイズの1／2、
単純計算で、その体積と重さはフルサイズの1／8で済むという事になります。
望遠撮影において非常にアドバンテージがあるフォーマットになります。
画角的にはフルサイズで600mmの画角をマイクロフォーサーズだと300mmレンズでカバーする事になります。
逆にいえば、600mmのレンズを使えばフルサイズで1200mm相当の超望遠の画角になります。
もちろん広角側のレンズから、レンズ全般において、よりコンパクトに済みますので機材の量を減らしたいのであればより効果的なフォーマットになります。
それと、センサーが小さい分、省電力でより高性能なボディー内手振れ補正が可能になります。
欠点としては、高感度特性が必要とされる夜間の撮影、星空の撮影などでは、ノイズの点で不利になります。
被写体の前後、より広い範囲にピントが合うので、被写体の前後をあまりぼかしたくない撮影に向いたカメラになります。
フルサイズと比べて、全体にくっきりとピントの合った写真が撮りやすくいです。
近接撮影ではその特性は顕著になってきます。
バランスの取れたAPS-C
フルサイズと、マイクロフォーサーズの美味しいとこ取りの、オールマイティーなフォーマットサイズといえるでしょう。
星空、天体のような、極端な条件でなければ、画質面でフルサイズと比べて劣ると感じる事はほとんどないでしょう。
焦点距離換算がフルサイズの1.5倍になる点は、望遠撮影をされる場合、大きなアドバンテージとして感じると思います。
フルサイズとフォーサーズのおいしいとこ取りのオールマイティーのフォーマットといえるのでは無いでしょうか。
まとめ
このブログでは、センサーサイズと画素数、画質の関係について触れてきました。
画素数が上がれば画質が上がるわけではない
画質を上げるために画素数を上げるためにはイメージセンサーも同時に大きくしなければならない
一眼レフや、ミラーレスカメラが大きくかさばるのは、センサーサイズをより大きくして、画質を上げるため
フルサイズ、APS-C、フォーサーズそれぞれにメリットとデメリットがある
フルサイズは画質では優れるが、レンズ、カメラが大きく重くかさばってしまう、ピントが合う範囲が狭くなる
フォーサーズは、フルサイズと比べて機材をより小さく出来る点、ピントをより深く合わせることが出来る
APS-Cはフルサイズと、フォーサーズの良い点を兼ね備えている
最後までお読みいただきありがとうございました。
次の記事では、ちょっと古い一眼レフカメラの発色の魅力、中古カメラを視野に入れればそんな魅力的なカメラも安価で購入出来る事。
またフィルムカメラの魅力にも触れて、カメラを購入する前に知っておきたい情報について話します。
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