イメージセンサーとは?大きさの違いで変わるものとは!?

      2017/04/23

デジタルカメラ、イメージセンサーの役割について理解してみよう!

こんにちはー、田中卸商会 平社員代表の田中です!

今日はデジタルカメラの要の一つであるイメージセンサーについてもう少し詳しく、やさしく説明していこうと思います。

  • センサーの呼び方一覧 ※結局どれもイメージセンサー

    • 【センサー】
    • 【イメージセンサー】
    • 【画像素子】
    • 【撮像⇐この単語】
    • 【撮像素子】
    • 【撮像画面サイズ】
    • 【CCD】
    • 【CMOSセンサー】
    • 【センサータイプ】

「イメージセンサー?何それ?」って感じの人は先にこちらの記事を読んでいただけるとスムーズに理解できると思います。イメージセンサーはデジタルカメラを選ぶときにも重要になりますのでしっかり理解していきましょう!

関連 ⇒ デジタルカメラはセンサーが命!おすすめのセンサーとは?

 

イメージセンサーは何を処理するのか?

イメージセンサーは光を受け取る基盤

イメージセンサーは「撮像素子」とも呼ばれています。何をしているかというとレンズから入ってきた光を取り込み、電気信号に変換しています。電気信号に変換するときに働くのが半導体素子です。デジタルカメラでは主にCCDイメージセンサーやCMOSイメージセンサーの2種類が存在します。

CCDやCMOSと言われたら「イメージセンサー」の事だと思ってOKです!

撮像素子はアナログカメラで言うところのフィルムに相当する部分で、画質を左右するもっとも大きなデバイスといってもいいでしょう。

イメージセンサーはレンズから入ってきた光の情報(※ファインダーに入る画像)を電気信号に変換しています!

 

イメージセンサーの大きさで何が変わるの?

イメージセンサーの大きさは「画角」と「きめの細かさ」に影響します。

画像の方が分かりやすいので画像で比較します。

イメージセンサー(13.2mm 1インチ)の場合

  • ①はイメージセンサーの大きさです。「35mm フルサイズ」と「13.2mm 1インチ」で比較します。
  • ②は焦点、光の交差する地点です。「35mm フルサイズ」と「13.2mm 1インチ」どちらにも存在します。
  • ③焦点までの距離です。焦点距離と言われています。どちらも同じ距離にしてあります。
  • ④は焦点から被写体までの距離です。どちらも焦点から被写体までの距離は同じです。
  • ⑤は被写体を収めることの出来る範囲です。「35mm フルサイズ」よりも撮れる範囲が狭いです。
  • ⑥被写体です。どちらも同じ大きさにしてあります。

イメージセンサー(35mm フルサイズ)の場合

  • ①はイメージセンサーの大きさです。「35mm フルサイズ」と「13.2mm 1インチ」で比較します。
  • ②は焦点、光の交差する地点です。「35mm フルサイズ」と「13.2mm 1インチ」どちらにも存在します。
  • ③焦点までの距離です。焦点距離と言われています。どちらも同じ距離にしてあります。
  • ④は焦点から被写体までの距離です。どちらも焦点から被写体までの距離は同じです。
  • ⑤は被写体を収めることの出来る範囲です。「13.2mm 1インチ」よりも撮れる範囲が大きいです。
  • ⑥被写体です。どちらも同じ大きさにしてあります。

分かるのは見てもらいたいのは前提条件として焦点距離までの距離焦点距離から被写体までの距離も、両方同じならイメージセンサーの大きいほうが多く映せるということです。

 

試しにフルサイズの条件に13.2mmのイメージセンサーを当てはめてみるとどうなるか試してみましょう。

フルサイズと同じ⑤の範囲を撮りたいと思ってもイメージセンサーの大きさが足りないためフルサイズ同じ範囲の被写体をイメージセンサーに収めることができません!

 

画角とは何か?

イメージセンサーが入ってきた光を受け取れる角度を画角と言います。

⑦の部分が画角で下の図はイメージセンサーが35mmフルサイズの画角です。

⑦の部分が画角で下の図はイメージセンサーが13.2mm1インチの画角です。

  • イメージセンサーが大きければ画角が大きくなるため大きな範囲を撮影することが出来ます。
  • イメージセンサーが小さければ画角も小さくなるため撮影できる範囲も小さくなります。

 

イメージセンサーが大きくなると画角が大きくなり「きめの細かさ」に影響します。

ここも画像の方が分かりやすいのでまずは下の図をご覧ください。緑の四角がイメージセンサーの大きさだと仮定します。

このイメージセンサーに目一杯の画像を取り込みます。使用する写真はこの可愛らしいアザラシです。※あらかじめ画像を粗くしています。

このアザラシをイメージセンサーのサイズに目一杯で撮影するとこうなります。

上の図はどちらもイメージセンサーに目一杯のサイズで撮影されています。そして同じ写真ですが大きさが違います。これがイメージセンサーの大きさで画質が大きく変わる原因です。

 

1インチの写真をフルサイズと同じサイズに揃えてみましょう。フルサイズと1インチのイメージセンサー共に目一杯の大きさでとった同じ写真ですが大きさを揃えると1インチのイメージセンサーの方が画質が粗いことが分かります。

逆にフルサイズの写真を1インチのサイズに合わせてみた場合どうなるでしょうか?

感じとしてはどちらの画質も同じように見えます。つまり影響が無いor影響が少ないと言えます。

 

デジタル画像の基本について

デジタル画像は基本的に以下の様な性質があります。

  • 拡大すると劣化が大きい&画像の粗さが余計に目立つ
  • 縮小すると劣化が少ない&画像の粗さが目立たなくなる

なので大きなイメージセンサーを搭載している一眼レフカメラはノーマルの状態で大きくキレイな画像写真を撮れるといえます。

逆に小さなイメージセンサーを搭載したカメラはノーマルの写真画像も小さく画質もソコソコになるというわけです。

 

イメージセンサーの大きさによる諧調の変化について

デジタルカメラのイメージセンサーが大きいと色の諧調も多く取り込むことができるため滑らかな写真を撮ることができます。この滑らかな諧調をきちんと表現できる範囲を「ダイナミックレンジ」と言います。

ダイナミックレンジ

ダイナミックレンジの「レンジ」は幅を意味しています。この幅はきちんと色の諧調を表現できる範囲と考えてもらえればいいと思います。

例えば「ダイナミックレンジ」が狭いと、ある程度明るい部分が全て同じ白色に、暗い部分が全て同じ黒色になってしまいます。

明るい部分にも明るい色の諧調があり、暗い部分にも暗い色の諧調があります。その諧調をイメージセンサーは受け取った光の情報から再現しています。なので光の情報を多く受け取ることのできる大きなイメージセンサーは色の諧調の表現に優れています。

下の画像はわたしがダイナミックレンジが狭い場合を意識して加工したものです。
  • 明るい部分は同じ諧調の白色で潰れています。この現象を「白飛び」と言います。
  • 暗い部分は黒で潰れている所が見受けられます。この現象を「黒つぶれ」といいます。

逆にダイナミックレンジが広いとどうなるでしょうか?ダイナミックレンジが広い場合は下の画像のように色の諧調が滑らかで細かく再現されます。

少し極端な画像でしたが、ダイナミックレンジについて理解して頂けたのではないかと思います。

 

まとめ

イメージセンサーについて説明をしてきましたが役割をイメージできたでしょうか?

 

 

イメージセンサーの役割

イメージセンサーが大きくなるにつれて

  • 画角が大きくなる=撮れる範囲が大きくなる
  • 画質のきめが細かく美しい写真がとれる
  • ダイナミックレンジが広くなる

デジタルカメラのイメージセンサーの大きな役割は以上です。だいぶ長くなりましたが最後までご覧いただきましてありがとうございました(^^♪

 

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