『回折現象についての簡単な検証･･･』のクチコミ掲示板

[山田次郎]

いつもお世話になります。山田です。

以前より、デジタル一眼レフにおける回折現象に興味を持っておりました。先日、水瀬もゆもゆさんが「絞りすぎ注意」なる検証をされていたのに触発され、DA40mmとTAMRON28-75mm（A09）で簡単な実験を行いましたところ、やはり絞りすぎると画質劣化が見られる傾向が一致しました。

レンズの性能や特性によっても違うようですので、ご興味がある方はお手持ちのレンズで簡単な検証をしてみてはいかがでしょうか？

http://blogs.yahoo.co.jp/tai111953/23523529.html

書込番号：5620638

[MS090]

山田次郎さんのブログにも書き込みましたがＫ１００Ｄ＋ＤＡ１８−５５も同じでＦ１１から画質劣化の結果でした。
本体の性能差でも違い有るんでしょうかね？istユーザーの皆さんどうですか？

書込番号：5620683

[ジョズ]

山田次郎さんこんにちは

おお、A09私も持ってるので参考になります。

DA12-24ではこの前その実験したんですがなぜかデータがなくなって･･･

ちなみにその結果は遠くのものを撮っても同じなんでしょうかね？？
F11以降では近くのものの解像度は落ちるけど遠くの方はいいってことはないんでしょうか？
もしかしたらと思って自分では広い景色で実験したんですけど・・・

書込番号：5620943

[山田次郎]

＞MS090さん

ありがとうございます。DA18-55mmも同じようですね。レンズによって多少違いがあるようですが、PENTAX純正のデジタル専用のLimitedレンズであるDA40mmでもこんな具合ですので、だいたいどのレンズでもこんなものかもしれませんね。

個人的にはPENTAXのFAリミテッドあたりがどうなのか興味があったりします。


＞ジョズさん

遠くのものを撮っても同じ焦点距離での比較であれば同じだと思います。ただしA09の場合はテレ端75mmで比較しましたが、
28mm側と75mm側での違いというのはもしかしたらですがあるかもしれませんね。
A09のテレ端とDA40mmで、解像度だけであれば単焦点のリミテッドレンズであるDA40mmにA09が負けていない（A09のほうが若干上かも）であるという印象も持ちました。解像度が写真の全てではないのであくまでご参考まで。

書込番号：5621051

[MS090]

＞ジョズさん
　遠近混ざった比較画像あったのでアップしました。
　遠近共に解像度が落ちてるように思いますよ。
　http://blogs.yahoo.co.jp/kurumaryokou/23108671.html

書込番号：5621120

[骨＠馬]

回折と思われる解像感の低下は、ヌケの良い（フレアーの少ない）レンズでは早めに目立ったり、人により感じ方が違いますが、焦点距離50mmでF11くらいから気になりだすと思います。
回折現象は絞り開放でも発生しているのですが、有効な光に対して有害な光の割合が少ないので判りにくいだけです。
難しい計算は置いといて、焦点距離が倍になると絞りを一段絞ってもOKと覚えておくと便利です。
50mmでF11を基準にすると、100mmではF16、200mmではF22で影響が出て来ます。
コンデジなどで焦点距離6.2mmではF3.9となります。
コンデジに絞りの付いていないモノが多いのはそのためです。
　

書込番号：5621440

[kuma_san_A1]

回折によるあるピッチにおけるコントラストの消失は、結局「F値」によって決まります。

[5621440] 骨＠馬さんの説明では…
・「焦点距離が長い」->「絞りから撮像面への距離も長い」->よって影響が増える
という部分を抜かしているように思えます。

あと、コンパクトデジタルカメラの場合はイメージャーのサイズが小さいので…
・コントラスト消失の対象ピッチが小さくなる->小さな絞り値(開いた絞り)でも影響がはやく出る
ということです。

「レイリーの限界」とかでわたしは検索しました。

書込番号：5621562

[骨＠馬]

Kuma_sanさん　こんにちは
レイリーの限界、フラウンフォーファーの回折、フレネルの回折・・など、一応知っているつもりですが、これらは望遠鏡などの解像限界に関するモノで波長のレベル（0.？ミクロン）の話かと思います。
今回の回折による解像感の減少などの話はおそらく数十ミクロンのオーダーの話なので別の説明がされるべきだと思っています。

こんな説明は如何でしょうか。
○絞りを通ってくる光の内、絞り羽根に接している部分に有害な回折光があり、その量は常に一定である（例えば0.1mm幅くらいのリング状）。
○50mmF11の絞り径は約φ4.55くらいだが、0.1mm幅のリングの面積は全体の4〜5パーセントになり、影響が出てくる。
○面積比だけで考えると、100mmのレンズではF22が同じ絞り径となるが現実はF16くらいが同程度のような気がする。
○そこでKuma_sanさんご指摘の、絞りの位置から撮像面までの距離を考えに入れてみると、距離が遠いとブレも増えるので早めに影響が出る。

実はこの考え方は現実の現象をどのように理解すればよいかを考えて勝手に作った理論ですので細かく突っ込まれると説明に窮します。
ご指摘のようにコンデジなどは画面が小さくなりますので引き伸ばし倍率が大きくなって不利になりますが、逆にフランジバック（レンズの最後端から撮像面までの距離）が短いので解像度を上げやすいと言う一面もあり、よく解りません。
コンデジについての具体的な数値は無視してください。
　

書込番号：5621885

[ジョズ]

MS090さんありがとうございます。
確かに近くのものも遠くのものも同じくF11以降解像度が落ちてますね。

自分でもDA12-24を使って実験した結果皆さんと同じ感じになりました。
ただF16まではそこまで解像度は落ちないように感じました。

ちなみにこのテストをしてやはり近距離でのAFは１０cmほど後ろに行くことがわかりMFを使わないとだめだということもわかりました。

それにしても皆さんの知識には脱帽です。これからも勉強させていただきます。

書込番号：5623208

[ピーチたろう]

確か過去にどこかの板で同じ様なスレがあったと記憶しています。
でもこうやって新しい書き込みを見せていただくと忘れてた記憶をよび起してもらえてありがたいです。
デジタルですので興味がある方はじゃんじゃん実験をされることを期待します。

書込番号：5623387

[水瀬もゆもゆ]

わたしの場合F16くらいまでは普通に絞って撮っちゃいますね。
通常はF11程度までですが(ぉ

露出に関しては絞りが大きくなると誤差が増える感じです。
絞りの形状も計算されて作られているとは思いますが、F22とかに絞った時の形は…　結構いびつですよね?

今回の結果
http://minase.on.arena.ne.jp/minolta/sg50/index.htm
以前の物
http://minase.on.arena.ne.jp/minolta/105b/index.htm

ミノルタ用ですがタムロンA17を買って見ました。　シグマのAPO70-300ももっているのですが(笑

書込番号：5623711

[山田次郎]

皆様、いろいろとご意見ありがとうございます！！


私もF11とF16を比べた場合、若干解像度が落ちて画質劣化が認められなくもないものの、F16程度の劣化であれば被写界深度を深く取りたい時には使えるものと思いました（DA40mmとA09のケース）。

レンズによっていろいろと差異もあるとは思いますが、だいたいの傾向は似ているようですね。

絞れば絞るほどシャープできりりとした絵になるとの錯覚を持っていたものとしては水瀬さんの先日のリンク（今回もご紹介いただいているもの）はおはずかしながら目からウロコでした。

少なくとも、シャープさを追求するという欲求の為だけに絞るのであればレンズにもよるでしょうがF5.6〜F11あたりで十分ですね。

書込番号：5625027

[kuma_san_A1]

通常、マクロ撮影では「被写界深度を深く取りたい」要求が「回折による甘さを押さえたい」要求より上回ります。
だから、マクロレンズにはF45なんて絞りが設定できるレンズがあります。
ピクセル等倍でのチェックだとF8からF11まで(カメラの画素ピッチに依存)に押さえたくなりますが、通常の鑑賞方法であれば許容錯乱円径(カメラのイメージャーのサイズに依存)でのコントラスト消失を考慮すればよいので
・35mmフィルムサイズではF45以上が限界
・APS-CならF32以上が限界
です。
＊デジタルカメラの場合ピクセルのピッチという明確なしきい値がありますので、そこから鑑賞サイズでの許容出来る絞り値までは「段々描写が甘くなる」ことは間違いありません。
＊理想的なレンズでの考察では回折だけを考慮すれば絞り開放が一番描写がよいことになってしまいます。
実際は絞ることでレンズの収差による描写の問題が改善されますので、俗に言う「1段から2段絞って使う」や「F8くらいの絞りがおいしい」などになります。

書込番号：5625267

[ギンゼムインバン・アドグラス]

回折を言葉で誤解されている方が多いので正確に説明すると、

レンズを通った光を一点に集められて点像となりますが、この点像を錯乱円といいます。
絞り開放時の錯乱円は最大の大きさとなっていて、絞りを1段絞るごとに直径が÷√2づつ
小さくなっていきます。また解像度は、２つの錯乱円を接近させ、どこまで２つと認識
できるかの距離をいい、だいたい錯乱円の直径の約半分が解像度となるので、開放より
絞ったほうが解像度が向上するのはこのためです。

回折は、光が遮蔽物の影の部分まで回り込む現象ですが、回り込み自体は遮蔽物の絞り
羽根で起こるので、開放だろうが絞ろうがいつも一定の量(幅)となります。
従って、錯乱円の外周に一定の回折をまとった状態でも、絞ることにより錯乱円を
小さくしてくことが可能なので、あるＦ値から急に影響しだすことはありません。

では何が影響するかというと、光の干渉が起こることが原因です。
絞り羽根で回折した光は錯乱円の外に広がりますが、実はレンズ中心を通った光も回折
して錯乱円の外に広がっており、光路差があるためお互いに干渉して、強めあったり、
弱めあったりする干渉リングを発生させます。この干渉リングの半径ｄは次の式で計算
できます。

　強めあう条件　ｄ＝２λＦ　（ｍ＝１の時）
　弱めあう条件　ｄ＝λＦ　　（ｍ＝０の時）

またレンズの解像限界であるレイリーの限界の時のエアリーディスクの半径ｄは、

　ｄ=1.22λＦ

となり、係数が異なるだけで同じ式となっています。
これらから、干渉リングをまとった時の２つの錯乱円が、弱めあう条件の距離の手前まで
接近した時がレンズの解像度の限界となり、Ｆ値が大きくなるほどｄが大きくなるため
解像度を悪化させます。
以上から回折とは、回折に干渉が起こることにより、解像度を悪化させる現象となります。



なお、実際の絞りの操作と解像度の関係は、次のようになります。

銀塩一眼の場合

　絞る→錯乱円が小さくなるため、解像度が向上
　絞る→錯乱円が小さくなるため、さらに解像度が向上
　絞る→あるＦ値でレイリーの限界となり回折が発生、解像度が向上しなくなる
　絞る→回折によりＦ値に比例して、解像度が悪化
　絞る→回折によりＦ値に比例して、さらに解像度が悪化


デジタル一眼の場合は、画素ピッチ以下では解像しないという制約があります。

　絞る→錯乱円が小さくなるため、解像度が向上
　絞る→錯乱円が小さくなるため、さらに解像度が向上
　絞る→錯乱円の半径に画素ピッチが等しくなると、解像力は向上しない
　絞る→解像力は同じまま
　絞る→あるＦ値でレイリーの限界となり回折が発生するが、画素ピッチ以下では
　　　　　　解像力は変化せず、同じまま
　絞る→解像力は同じまま
　絞る→回折が画素ピッチより大きくなると影響がでてきて、解像力が悪化する
　絞る→回折によりＦ値に比例して、解像度が悪化
　絞る→回折によりＦ値に比例して、さらに解像度が悪化


デジタル一眼の場合は、銀塩に比べると回折の影響が出にくいうえ、デジタル一眼でも
画素ピッチが違えば、影響がでるＦ値が機種ごとに違うということがいえます。

書込番号：5639146