デジスコはなぜ小さなレンズで遠くの物が大きく写せるの?2005/11/06 22:54

 フィールドスコープにコンパクトデジタルカメラを組み合わせて鳥などを超望遠撮影をする“デジスコ”を始めて1年が経過した。最初はひどい画質の写真しか撮れなかったが、最近は人に見せられる程度の写真にはなってきた。画質向上のポイントは、撮影技術が上がったのではなく、道具建てが整ってきたからだ。道具が悪ければ撮影のプロでもどうにもならない世界だ。

 なぜ、“デジスコ”は、口径の小さなフィールドスコープを使って100メートル先の小さな鳥を画面いっぱいに写すことができるのかをもう一度検証してみたい。

 20メートル先の20センチの鳥を画面の対角線いっぱいに写したいとする。

 35mmカメラでは画面(フィルム面)の対角線が43mmなのでレンズの焦点距離は4300mmが必要になる。計算は20m÷0.2m×43mm。
 コンパクトデジタルカメラ(E5900や5060WZのCCDサイズは1/1.8で、その対角線は9mm)では、レンズの焦点距離が900mmでよい。デジスコに当てはめると900mmは40倍接眼レンズ使用でデジカメの焦点距離が22.5mmになる。ちょうど3倍ズームのE5900や4倍ズームの5060WZを最望遠側にした状態だ。

 35mm一眼レフに4300mmの超望遠レンズを用意するというのはとても無理な話だ。かりに特注で作れても余りにも高価で余りにも大きくて実用にはならない。デジスコに当てはめるとフィールドスコープとコンパクトデジカメを組み合わせるだけだから、とても安価で、サイズも小さく、持ち運びは楽だ。

 レンズの焦点距離が短くてもなぜ大きく写せるか? その理由は、いま計算したように撮像素子が小さいからだ。35mmフィルムに比べて撮像素子がぐっと小さい事がこのような利点を生み出す原因だ。

 もう一度、話を整理すると、35mmカメラでは対角線が43mmなので4300mmレンズが必要。APS-Cサイズのデジカメでは対角線が28.4mmなので2840mmレンズが必要。オリンパスの4/3システムでは対角線が22.3mmなので2230mmレンズが必要だが1/1.8デジカメでは対角線が9mmなので900mmでよい。
 APS-C一眼デジカメとフィールドスコープとの組み合わせでは、一眼デジカメに70mmレンズを使えば40倍接眼と組合せ2800mmになる。またオリンパスの4/3では55mmレンズを使えば同様に撮影できる。

 ここまでの考察では、コンパクトデジカメとフィールドスコープの組合せは画期的な超望遠撮影を実現する最高のシステムということになるが、35mmフィルムやAPS-CサイズのCCDと、対角線サイズがAPS-Cの1/3しかない1/1.8サイズのCCDを使って同じ画質の画像が撮れれば良いのだが、そうはいかない!基本感度がISO50対ISO200、2絞り違う。

 600万画素のAPS-CサイズCCDは画素サイズが7.8μmあるが、E5900に使われている対角線9mmの500万画素CCDは画素サイズが2.775μmしかない。学会の常識として画素サイズの限界は3μmとなっていたのが、現実はすでにそれを下回っている。画素が光子を取り込む効率も低下しS/N比も低下し基本ISO感度も64になっている。微小サイズ画素による画質低下をカバーしようと画像処理技術も進歩しているがカバーしきれているとは言えない。

 デジスコで高画質を目指すなら、最新の画像処理技術を搭載した最新のコンパクトデジカメへの更新が必要だ。その際、多画素を追いかけた製品は避けたほうがよい。

デジスコはなぜ小さな対物レンズでF値が大きいの?2005/11/21 22:41

 ----先の話の続き----
 35mmカメラで20m遠方の20cmの鳥を対角線いっぱいに写すには4300mmのレンズが必要だが、このとき、F値11を確保したければ対物レンズの直径は4300÷11=390mm必要になる。商品としてありえない大きさだ。一方、デジスコでは、900÷11=82mmとなり、ニコンのフィールドスコープED82を使えば実現できる。35mmカメラに比べて撮像素子が小さいことが幸いしている。

 デジスコの利点は、フィールドスコープと組み合わせるコンパクトデジカメの撮像素子の小ささがよりどころになっているのだが、小さい撮像素子は大型の撮像素子に比べて画質の低下と感度の低下というマイナス面を持っており、その利点と欠点のバランスで、いかに利点の比重を高めるかがポイントとなる。撮像素子が小さくても高画質で高感度で使えるデジカメの選択が重要である。

 フィールドスコープとデジカメという二つの光学システムを勝手に組み合わせるデジスコでは、光軸のずれ以外にフレア処理など問題が多い。最初からフィールドカメラとして、対物レンズ82mmで焦点距離300mm~900mmズーム、F3.6~F11、撮像素子1/1.8のフィールドカメラが存在したら撮影に専念できる一番使い勝手が良いものになるだろう。