カメラの露出って何だろう〜明るさ?光の量?〜

写真技法

こんにちは、ヨシヒコです。

写真を撮っている人であれば「露出」という言葉はよく聞く言葉だと思います。

よく知ってて理解している人、なんとなく分かってるような気がする人、初めて聞いた!という人もいるかもしれません。

今回はそんな「露出」についてまとめてみました。

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デジタルカメラにおける露出とは


「露出」という言葉は恐らく様々な意味が入っている言葉だと思うので、「デジタルカメラにおいて」という前提で書いていきたいと思います。

デジタルカメラの露出の意味は大きく2つあります。
1.撮像素子へ光を当てる事そのもの
2.撮像素子へ当たる光の量と明るさ


このどちらの意味でも使われているのではないかと思います。

しかし2の意味を知ることが、写真を撮る上で特に重要だと言えます。

カメラの露出を左右する3つの要素


露出によって撮像素子に当たった光の量はそのまま写真の明るさに直結します。

そのためカメラにおいて適正な露出を得ることは非常に重要です。
適正露出を得るためには次の3つをコントロールしなければいけません。

・絞り
・シャッタースピード
・ISO感度

この3つの要素がそれぞれ変化すると露出の結果に大きな影響が出るのです。

絞り、シャッタースピード、ISO感度それぞれの働き


下の図を見てみて下さい。
カメラの機構は無視して露出に関係する箇所だけを図にしてみました。

まずレンズから入った光は絞りを通過します。

絞りは複数枚の羽根が重なるような構造になっておりその穴の大きさを可変できるようになっています。

絞りが何をしているかというと、開いたり絞ったりする事で光が通る面積をコントロールしています。


絞りを通過した光はそのあと撮像素子の前にあるシャッターを通ります。

シャッターは普段は閉じているのですが、シャッターボタンを押した時に設定されたシャッタースピードの時間だけ開いて光を撮像素子に通すということをしています。

シャッターは光が通る時間をコントロールしているわけですね。



絞りによって光が通る面積をコントロールし、シャッタースピードによって光が通る時間をコントロールしているのでこれだけで撮像素子に当たる光の量は決定されます

ではこれだけで露出が決まるのかというとそうではありません。

撮像素子に当たる光の量は絞りとシャッタースピードによって決まりますが、撮像素子に当たった光を増幅するかどうかがISO感度の設定によって変わってきます。
(厳密に言うと光から電気信号に変換されたものを増幅するかどうかです)

ISO感度を上げるということはある意味疑似的に光の量を多く見せているようなものなので、どこかで無理が生じてきます。

ISO感度を上げすぎると画質が荒くなったりノイズが多くなったりする原因はこのためです。

それでも最近のカメラは撮像素子や増幅回路の精度の向上により高感度でもかなり綺麗です。

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露出と光


よく露出を説明する際にコップの水に例えて説明する図を見るのですが、あまりしっくりこないなと個人的には思っています。

僕は写真を撮る際、露出に関しては光の粒子が撮像素子に張り付いていくようなイメージを持っています。

真っ黒な撮像素子に白い光の粒が張り付いて明るくなっていくイメージです。

かつてアインシュタインは「光は波であり、粒である」という仮説を提唱しました。

それまではニュートンによる「光の粒子説」と、ホイヘンスによる「光の波動説」で論争が繰り広げられていましたが、アインシュタインの光は両方の性質を持つという説により論争に終止符が打たれました。

現在でも光は波と粒の両方の性質を持つと考えられています。

ちなみに照度1lx(ルクス)の場合1㎠あたり毎秒4000億個の光子(光の粒子)が降り注いでいるそうです。

とんでもない数ですね。

そういうすごい数の光の粒子が写真を撮っている時にもカメラに入り込んでいるのです。

露出をコントロールするということは撮像素子まで届く光子の量をコントロールすることでもあります。

光は波の性質も持っていますが、色を語る際には光の波の性質が重要な役割となってきます。

今回は露出の話なので後日色と光の話もできればなと思います。

まとめ

今回は露出に関して記事にしてみました。

カメラにおける露出の2つの意味
・撮像素子へ光を当てる事そのものを指す言葉
・撮像素子へ当たった光の量、明るさを指す言葉

露出を決める3つの要素
・絞り
・シャッタースピード
・ISO感度


3つの要素の役割
・絞り
 光が通る面積をコントロールする
・シャッタースピード
 撮像素子に光が当たる時間をコントロールする
・ISO感度
 撮像素子に当たった光(が変換された信号)の増幅度をコントロールする


簡単にまとめるとこんな感じかと。

露出に関してはこの辺を理解してれば良いのかなと思います。