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市川泰憲(写真技術研究家、日本カメラ博物館)

  市川 泰憲(いちかわ やすのり)
1947年東京生まれ。中学・高校・大学と写真部に所属。1970年東海大学工学部光学工学科卒業。同年写真工業出版社入社、月刊「写真工業」編集長を経て、2009年より日本カメラ博物館に勤務しながら幅広い写真活動を続ける。日本写真協会会員。

■ブログ「写真にこだわる」開設しました
http://d.hatena.ne.jp/ilovephoto/

第二十一回「光学ローパスフィルターのありとなし」
 カメラに対し自分なりの評価をするときに決めていることは、機種を変えても、なるべくいつも同じ場所で、同じ条件で撮影し判断することです。もともと、そのようなものはあくまでも自分が見られればいいという判断で、わが家の塀越しから隣家の庭と遠景の建物を狙ってかなりいい感じで行っていました。ところが、あるとき隣の庭がつぶされ、建物が建ってしまったのです。そこで何とか、いつまでも変わらない撮影地として求めたのがおなじみ「英国大使館の正面玄関前」です。
 このシーンは、今までに何度も登場しているのでご存じだと思うのですが、実はもう1カ所テストシーンとして僕が決めている場所があるのです。わが町の東京都内唯一の国宝だという東村山「正福寺の地蔵堂」なのです。この地蔵堂の建立は1407年とされていますから、たぶん600年以上変わらぬ形であると思うので、国宝であるので、これからも変わらないだろうと思って、時々カメラと三脚を自転車のカゴに載せて撮影に行くのです。
 でも、実はこの場所での撮影は、画面の周辺の部分が季節で大きく変動するので、画面全体を画質評価する場面には向かないのです。ところがある日、撮影してきた画像を見てみごとなモアレの発生を見つけたのです。以後、気になるカメラがでてくると、モアレチェッカーとして「正福寺地蔵堂」を撮影してきました。この地蔵堂の屋根は「こけら葺」と呼ばれ、こけら=薄い木片を重ねて敷き詰める方法で、サワラ材を幅12cm、長さ45cm、厚さ4.5mm程度の薄い板にしたものを、少しずつずらしながら重ねて並べ、竹釘で留めてあるのだそうです。つまり、この4.5mm厚のサワラ材が規則正しく並んでいるために、ほとんどのカメラでモアレが発生して見えるわけです。

●モアレ発生の実際
 最近のカメラでは、撮像素子に光学ローパスフィルターを使わないのでシャープな画像が得られる、オンチップフィルターの配列をバイヤー配列でなく独自配列を使用したからよいとか、独自な光学ローパスフィルターを採用しているからモアレが発生しにくいとか、光学ローパスフィルターを外すとシャープな画像が得られるような宣伝文句をあちらこちらに見るようになりましたが、はたしてその実態はどうなのでしょうか。【図1】には、光学ローパスフィルターが一般的にはどのように配置されているか、撮像素子そのものとの位置関係を示しました。

図1 デジタルカメラにおける撮像素子と光学ローパスフィルターの関係(画像をクリックすると大きく見られます)

 そうなると、どうしてモアレが発生するのか?という原理説明から入るのが本来なのかもしれませんが、これがなかなか難しく、仮に自分が理解しているつもりで解説しても、たぶん専門筋の方から違うよと、忠告をいただくことになると思いますので、ここではあえてその部分を外すことにしました。なぜならば、モアレ発生の理論というと、ナイキスト周波数、サンプリング周波数、アンチエイリアシング、低周波成分のLow-pass filterなどなどと難しい話となるのです。同じように、難しいことを抜きにして、ここではモアレと偽色を同等に扱うことにします。何よりも、ここには実際撮影した画像データがあるので、それをご覧いただくほうが適切であると思うのです。
 さて、モアレは、均一なピクセルで構成された撮像素子を使ったデジタルカメラだから発生するのでしょうか? 実は、そうではありません。モアレは目で見ても確認できる場面があるのです。【写真1】にはその例を示しますが、横浜根岸の柳下邸の茶室から2枚のすだれを通して庭を眺めていたときに見つけたものです。もちろん撮影はデジタルカメラですが、同じパターンを持つ2枚のすだれのズレが干渉しあってモアレが目にしっかりと見えたのです。もちろん、すだれを1枚ずつ別にして見たら写真のような干渉縞は発生しません。ということで、フィルムカメラの時代にもモアレパターンは発生していたようです。
 とはいっても、デジタルカメラでのモアレ発生は思わぬところで起きます。【写真2】横浜根岸・柳下邸をでて、ぶらぶらと歩いていて、モルタルの割れ目の防水処理の模様がおもしろいと思って撮影した1枚ですが、みごと窓の金網にモアレが発生してしまいました。わずか1時間ぐらいの間にモアレの発生を2度も確認できるとは、びっくりといったところでしょうか。

写真1 目で見えるモアレの発生(横浜根岸・柳下邸の茶室にて、画像をクリックすると大きく見られます)

写真2 撮影してわかったモアレの発生(横浜根岸にて、画像をクリックすると大きく見られます)



写真3 撮影した被写体と背面液晶の関係から発生したモアレ縞(画像をクリックすると大きく見られます)

 ところで、デジタルカメラとモアレ発生でもう1つ気になるの、撮影時と再生時のカメラボディの液晶でド派手なモアレを見ることがあります。とにかく目立つので最初はびっくりするのですが、実際は再生時に画像をどんどん拡大していくと消えるのです。【写真3】は、撮影時に背面液晶に発生した状態を別のカメラで再撮影したものです。この状態も、わが家の隣家を覗いた状態にいつもでくわすのですが、どのカメラが発生しやすいとかいうことではありません。ある条件がマッチすると顕著に見えてきます。その条件とは、壁のピッチとレンズの焦点距離(撮影倍率)、撮像素子と背面液晶の画素ピッチが、からんでくるようです。壁のピッチはご覧の通りで、撮影距離は約5m、レンズの焦点距離は約16mm、APS-C判、1600万画素、LCDモニターは3.0型、92万ドット。最初は、これが見えたときはびっくりしましたが、ほとんどのカメラで発生するので、今では実撮影データに影響ないことがわかり、あまり気にしませんが、この格子縞が画像データに写り込むことをテーマにしたのが今回です。

 ということで、それぞれのカメラでの発生具合をお見せするのが今回の主目的です。そこで、ピックアップしたカメラのモアレに関係するであろう仕様を表にしたのが【図2】です。発売された順に掲載していますが、実はこのモアレに関するチェックは、2003年に発売されたニコンFマウントのフルサイズ機コダックDCS Pro 14nや2006年12月に発売されたAPS-HサイズのライカM8で正福寺地蔵堂を撮ったあたりでなんとなくモアレが多いなと気づいていました。この2機種、さらにはその後のライカM9は光学ローパスフィルターを省略したコダック製のCCDだったのです。それが2012年になるとフルサイズで3630万画素という高画素タイプのニコンのD800とD800Eが光学ローパスフィルターあり・なしボディを用意したのです。実際の写真の写りとしてはどのように効いてくるのだろうかという素朴な疑問からスタートしました。

図2 今回対象としたデジタルカメラ(ニコンD4sは参考値として掲載)

 光学ローパスフィルターレスをもう少し歴史的にさかのぼると、コンパクト機では、2003年のコニカ Revio KD-500、KD-Z510Z、2007年のリコーGX100が知られていました。このほか2002年にシグマから発売されたFoveonX3イメージセンサー搭載の一眼レフSD9も光学ローパスフィルターレス機でした。また2011年発売のペンタックスQとリコーGXR用A12マウントどちらも光学ローパスフィルターレス機でしたが、どちらも発売時には光学ローパスフィルターレスであること、高解像感は特にうたってはいませんでした。光学ローパスフィルターレスは2003年のコニカレビオの時代には、安価なレンズでも高性能が出せるとされていましたが、現在では高画素化にともなって一眼レフでも高解像(鮮鋭)感などがうたわれるようになったのです。
 以下に、特定のボディとレンズ、さらにはレンズ交換できないカメラのモアレ発生具合を見てみましょう。

■ニコンD70+AF-Sニッコール24〜70mmF2.8G ED
 ニコンD70【写真4】の発売は2004年ですから10年も前ということになります。APS-C判600万画素CCDを搭載して、ボディのみで15万円、AF-S DX ズームニッコールED18〜70mmF3.5-4.5G(IF)付で206,000円と、アマチュアでも手が届く価格であったことからヒット商品となりました。2004年の頃からモアレチェックの撮影をしていたかというと違うのです。実は、モアレが最新カメラでどのように発生するだろうかと“とよけん” さんこと、豊田堅二さんと話していた時に、お互いの機材を持ち寄って、モアレが発生した写真を撮影しようとなったのです。豊田さんは、担当されている日本大学芸術学部写真学科での授業の教材として、僕はやがてまとめるこの記事のためということで、共同作業となりました。D70を用意されたのは豊田さんご自身で、初期の段階で画素数が少なければモアレが発生しやすいのではという予測からでした。ただし、撮影レンズは少しでも新しいものを使おうということになり、今回は2007年11月発売のAF-Sニッコール24〜70mmF2.8G EDを使いました。
 撮影結果は、【作例1】をご覧ください。みごとに屋根の上のほうにモアレが発生しています。撮像素子であるCCDがAPS-C(DX)であることから、画素ピッチは7.87μmで、フルサイズのニコンD700(8.45μm)やニコンDf(7.30μm)と大きく変わる部分ではないだろうと考えるわけです。

写真4 ニコンD70+AF-Sニッコール24〜70mmF2.8G ED(画像をクリックすると大きく見られます

作例1 ニコンD70+AF-Sニッコール24〜70mmF2.8G ED。焦点距離:31mm、F5.6・1/640秒、ISO200、AWB(画像をクリックすると画素等倍まで大きく見られます)


■ニコンD700+AF-Sニッコール24〜70mmF2.8G ED
 2007年に発売されたフルサイズのニコンD3と同じ1,205万画素CMOSセンサーを搭載した小型タイプのフルサイズ一眼レフということになります。2008年のD700発売時には、AF-S VRズームニッコールED 24-120mm F3.5-5.6G(IF)がレンズキットとして発売されていますが、ここでは撮影レンズをそろえることによってあるものが見えてくるだろうと、手元にあったAF-Sニッコール24〜70mmF2.8G ED【写真5】を使って撮影しました。
 撮影結果は【作例2】に示しました。モアレ発生は場所的にはD70と同じような場所にでていますが、その発生の具合はD700のほうがわずかながら軽微です。これに対しては、D70の画素ピッチ7.87μmであり、D700は8.45μmですが、撮影レンズは同じでも、イメージャーサイズがフルサイズとAPS-Cと異なること、撮影倍率が異なることなどから簡単にその違いの理由を解説することはできません。もちろん光学ローパスフィルターの進歩もあるでしょうし、画像処理技術の進歩もあるわけでして、はっきりといい切れるのは、フルサイズで光学ローパスフィルターが入っていてもモアレは発生するということです。

写真5 ニコンD700+AF-Sニッコール24〜70mmF2.8G ED(画像をクリックすると大きく見られます)

作例2 ニコンD700+AF-Sニッコール24〜70mmF2.8G ED。焦点距離:31mm、F5.6・1/500秒、ISO200、AWB(画像をクリックすると画素等倍まで大きく見られます)


■ライカM9+ズマリットM35mmF2.5
 ライカM9の発売は2009年です。ライカとしては初のフルサイズ機であり、フィルムカメラ時代以来の36×24mm、すなわちライカ判であるわけです。こちらもコダックのCCDで1800万画素であるために、画素ピッチは6.86μmとなります。撮影レンズはズマリット35mmF2.5【写真6】です。ズマリットは、1949年発売の50mmF1.5がよく知られていますが、ライカの交換レンズ名としては長らく休止していましたが、2007年にM型用の普及タイプ交換レンズシリーズとして、35mmF2.5、50mmF2.5、75mmF2.5、90mmF2.5の4本が発売されました。普及タイプですから、ライカとしては価格が安いのを特徴としていますが、実は、このシリーズレンズはすべて球面レンズで構成されているのです。ライカの最新型レンズは、そのほとんどが非球面タイプであることが多いのですが、ズマリットのF2.5シリーズはすべて球面で構成されているために、ボケ具合がきわめて自然な感じがするので、僕のお気に入りのレンズです。
 撮影結果を【作例3】に示しましたが、すでにおわかりのように、光学ローパスフィルターを搭載しているニコンD70とD700がモアレを発生しているので、ライカM9は光学ローパスフィルターがないから単純にモアレが発生するとは言い切れないことです。これに関してはライカM9の6.86μmという画素ピッチも大きく関係してくるわけですが、電気的なローパス処理もあり、このあたりは他機種や別の交換レンズを使うことにより、また違った面がでてきます。

写真6 ライカM9+ズマリットM35mmF2.5(画像をクリックすると大きく見られます)

作例3 ライカM9+ズマリットM35mmF2.5。焦点距離:35mm、F5.6・1/250秒、ISO160、AWB(画像をクリックすると画素等倍まで大きく見られます)


■ライカM9+トリエルマーM16-18-21mmF4 ASPH.
 トリエルマーM16-18-21mmF4【写真7】が発売されたのは2007年で、その前年の2006年にデジタルのライカM8が発売されました。ライカM8の撮像板は、APS-Hで、フルサイズより小さく、実際の画角は35mm判のフルサイズの焦点距離に1.33倍をかけた焦点距離の画角に相当するというものでした。そのために、トリエルマーの外付けファインダーには、1.33倍をかけた焦点距離の視野枠が刻まれていました。つまり、M8でトリエルマーを使うときには、レンズの焦点距離が16mmのときにはファインダーは21mmにセットする必要があったのです。さらに18mmは24mm、21mmは28mmというわけで、外付けファインダーには、5つの視野枠がプリントされていたのです。ところが2009年に発売されたM9はライカ判フルサイズですから、ファインダー視野枠の換算ズラシはいらなくなったのです。
 ということで、トリエルマーM16-18-21mmF4の21mmの焦点距離で撮影したのが【作例4】です。この撮影のときには、画角変化を見るための目的でしたので、画面全体に占める地蔵堂の大きさは他のカットとはそろっていませんが、画面をクリックしていただいておわかりのようにモアレは屋根の上部に発生しているのです。つまり同じボディ(画素数、画素ピッチ)でもレンズが異なればモアレ発生の具合は異なるのです。撮影は、他のカットと同じように三脚を立て、M9の距離計でピントを正確に合わせたのです。このレンズでモアレが発生少ない理由は、いくつか考えられます。まず、ピントが合っていなかったのでは(それはないはず)、撮影距離(倍率)が違う、レンズの性能が十分でない(解像力が低い)のではないだろうか、ということが考えられます。モアレが発生しにくい原因は、たぶん撮影倍率とレンズ性能に依存するだろうと考えられますが、このあたりが、以後のカメラとレンズの関係に密接にかかわってくる部分となります。つまり簡単にいえば、レンズの解像力が高ければモアレが発生しやすくなり、レンズの解像力が低いかピントが合ってなければ、モアレは発生しにくいということになるようです。

写真7 ライカM9+トリエルマーM16-18-21mmF4 ASPH.(画像をクリックすると大きく見られます)

作例4 ライカM9+トリエルマーM16-18-21mmF4 ASPH。焦点距離:21mm、F5.6・1/125秒、ISO160、AWB(画像をクリックすると画素等倍まで大きく見られます)


■ニコンD800+AF-Sニッコール24〜70mmF2.8G ED
 3630万画素と高画素撮像素子の一眼レフカメラであるニコンD800は“カメラグランプリ2012大賞”を、ニコンD800Eは“カメラグランプリ2013 あなたが選ぶベストカメラ賞”を受賞するなどさまざまな話題を提供したカメラです。まず、3630万という高画素がどのように画像に影響してくるだろうかということですが、A3ノビ相当(横482mm)に引伸ばした時に393dpi(ppi)の解像度を確保できるのですから、インクジェットプリンターや一部の業務用デジタルプリンターのようにかなり高解像度まで対応できるプリンターならしっかりと緻密な描写ができます。
 ボディのD800【写真8】に対し、撮影レンズはAF-Sニッコール24〜70mmF2.8G EDです。撮影結果【作例5】から見ますと、かなり高解像度でありながら、モアレの発生はあまり気になりません。光学ローパスフィルターを組み込んで、画素ピッチ4.87μm、3630万という高画素タイプならのものなのでしょうか。

写真8 ニコンD800+AF-Sニッコール24〜70mmF2.8G ED(画像をクリックすると大きく見られます)

作例5 ニコンD800+AF-Sニッコール24〜70mmF2.8G ED。焦点距離:34mm、F5.6・1/640秒、ISO200、AWB(画像をクリックすると画素等倍まで大きく見られます)



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