このレッスンでは、魅力的なカメラの世界と、光の研究を扱う物理学の分野である光学との関係について探ります。デジタルカメラとアナログカメラの両方が光を捉えて画像を作成します。光学の原理を理解することで、カメラの仕組みについての理解が深まります。
光学は、物質との相互作用を含む光の挙動と特性を扱う物理学の一分野です。カメラが光学を使用して画像を撮影する方法について詳しく説明する前に、光学の重要な概念をいくつか見てみましょう。
カメラは本質的には、光を捉えて画像を形成する光学機器です。カメラの主な構成要素には、本体、レンズ、シャッター、絞り、画像センサー（従来のカメラではフィルム）などがあります。
レンズは、カメラの最も重要な部分と言えるでしょう。レンズは、光を集めてイメージセンサーまたはフィルムに焦点を合わせ、画像を作成します。レンズの焦点距離は通常ミリメートル (mm) で測定され、視野角 (シーンのどの部分を撮影するか) と画像の拡大率を決定します。レンズは次のように分類できます。
絞りは、光が通過するレンズ内の開口部です。これは、f 値 (例: f/2.8、f/8) を使用して数値化され、数値が低いほど絞りが広くなります。絞りが広いほど、イメージ センサーに届く光が多くなるため、暗い場所で役立ちます。絞りは、焦点が合うシーンの範囲である被写界深度にも影響します。絞りが広い (例: f/2.8) と、被写界深度が浅くなり、被写体に焦点が合い、背景がぼやけます。
シャッターは、カメラのセンサーまたはフィルムが光にさらされる時間を制御します。シャッター速度は、秒または秒の何分の一かで測定されます。シャッター速度が速いと動きが止まり、シャッター速度が遅いとモーション ブラー効果が生じ、物体の動きが表現されます。
従来のフィルムカメラでは、感光フィルムが画像を撮影します。デジタルカメラでは、この役割は画像センサー、通常は CCD (電荷結合素子) または CMOS (相補型金属酸化膜半導体) センサーによって担われます。センサーは光を電気信号に変換してデジタル画像を生成します。
レンズが画像の撮影方法にどのように影響するかをさらに理解するには、次の簡単な実験を考えてみましょう。
カメラの仕組みを理解するには、光学の原理を理解することが不可欠です。レンズが光を集中させて画像を作成する方法から、絞りとシャッター速度を使用して露出を制御することまで、光学は写真撮影において重要な役割を果たします。これらの概念を適用することで、写真家は光と遠近感を操作して望みどおりの結果を達成し、カメラのレンズを通して瞬間を捉えることができます。
