写真
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/03/02 21:41 UTC 版)
写真の原理
カメラという暗箱の中に、開口部（レンズ）を通じて一定時間の間に入ってくる光によって、外界の像が感光性をもったフィルムの上に自然と描かれていく[3]というシンプルな原理である。
一般に、被写体に光が当たると、その表面の各点において乱反射（光の散乱）が起きる。ピンホールや凸レンズなど（正のパワーを持つ光学系）を利用して、被写体の各点に対応する光線を像面の各点に写像することで、実像が得られる。精密な像を得るために特に写真用に設計された光学系（レンズ系）を俗に写真レンズという。カメラは、以上の光学系に加えてシャッターなどの補助的な機構を備えた暗箱であり、さらに撮像素子によって電子的に像を得たり、乾板や写真フィルムなどの感光材を感光させて潜像とする。銀塩写真では、その後に現像・引き伸ばしなどのプロセスを経て写真（いわゆる「プリント」）が得られる。
銀塩写真の原理
銀塩写真の原理も語も以前と何ら変わるものではないが、デジタルカメラの普及以降、レトロニム的に単に「写真」ではなく銀塩写真と明示的に言うこともある。なお、「アナログ写真」という語は撮影から現像、あるいは印刷に関してデジタル技術をほとんど用いないものに用いられる（近年は逆転し、プロセスのどこかでデジタル技術を回避したものをそう呼んでいることもある）。
ハロゲン化銀は光が当たると銀イオンが還元され、金属銀微粒子の核ができる。感光して銀粒子核の潜像となってもそのままでは画像にはならない。感光した部分にある銀はごく少量のため、適当な量まで銀粒子を成長させて可視化する必要がある。これは現像処理で行う。また、感光しなかった部分はそれ以上感光しては困るため、不要な部分のハロゲン化銀は取り除く必要がある。これは定着処理で行う。
ハロゲン化銀は感光するとき、波長を吸収する領域が青色に寄っている。そこで可視領域に渡って感光させるために感光色素を用いて本来の吸収波長以外にも反応が起こるように設定する。まず感光色素が光に反応し、色素の電子がハロゲン化銀へ移動することによってハロゲン化銀の直接の感光と同様の変化が成立する。可視的な電磁波の特定の波長領域にのみ感光するようにし、三原色に対応するように感光層を重ねるとカラーフィルムになる。
撮像素子の原理
デジタルカメラやテレビカメラ、ビデオカメラでは、撮像素子として、撮像管などを使ったものでないものは、固体撮像素子を使っている。固体撮像素子は、微小なフォトダイオードが規則的にびっしりと並んだものであり、光子がpn接合に入ると電子を叩き出して電荷が発生するというものである。量子効率は銀塩写真のハロゲン化銀の場合よりもはるかに高いため、高感度である。これを走査して信号として取り出し、AD変換器へ送る。あるいは電子スチルビデオカメラなどではアナログ信号のまま直接FM変調などによって磁気テープ等に記録する。
撮像管の場合は、光電効果による電荷を、磁界ないし電界によって走査される電子ビームによって読み取り、電子信号とする。
相反則と相反則不軌
写真の感光量は光の量（単位時間あたりの光の量×光が当たった時間）によって基本的に決まる。これを相反則（ソウハンソク）という。ただし、感光量は入射した光の量にどこまでも比例するのではない。未露光部はベースフィルム以上淡色にはならないし、感光するハロゲン化銀は限られているから一定以上の光を当ててもそれ以上濃くならない。したがって、光の入射量と画像の濃さをグラフにするとシグモイド関数のようになる。変化の中間部は直線的であり、この部分の傾きのことをガンマという。
露光時間が極端に短かったり長かったりする場合には、相反則が成立しないことがある。これを相反則不軌という。カラーフィルムでは色ごとに相反則不軌の状態が異なるため、カラーバランスが崩れる問題がある。短いほうは通常のカメラの、数千分の1秒程度では顕在化しないため通常は気にされることはない。一方長い方は、夜間や天体の撮影で問題になる。1977年ごろには長時間露光時の相反則不軌対策や分光感度を調整した天体撮影用のスペクトロスコピック感光材料が市販されていたほどである。なおフィルムの場合、冷却することで長時間露光時の相反則不軌を低減できることが経験的に知られている[4]。
なお、長時間露光においては相反則不軌とはまた別の問題もある。現在利用可能なオプトロニクスによるデジタルカメラでは、画像に熱雑音と製作不良から発生するランダムノイズが乗る。一部のデジタルカメラでは長時間露出する際のノイズを軽減する機能がついている。非常に長い時間露光する場合、ノイズが最終的な画像に影響しないように撮像素子を低温で動作させる必要がある。天文撮影や科学機器では冷却機構が最初から設計に含まれているものもある。
写真の撮影
写真撮影（しゃしんさつえい、英: Photo shoot、フォトグラフィ、英: photography）とは、カメラによって静止画（スチル写真）を記録する行為のこと。
カメラおよびカメラ・オブスクラは撮影機器である。写真フィルムまたは電子的記録カードが記録媒体であるが、ほかの方法がとられることもある。たとえば、光学コピーや乾式コピー（ゼロコピー）は長期的に使用可能な画像を作るが、写真フィルムではなく静電気の移動を使っているため、電子複写（静電複写）という。マン・レイの刊行したレイヨグラフなどのフォトグラムは印画紙に投影された影でできた画像であり、カメラを用いない。スキャナのガラス面に直接撮影対象を置くことによって、電子複写を行うことも可能である。
撮影者は記録媒体を必要な量の光に露出する目的で、カメラとレンズを選択・操作できる（記録媒体として通常は、写真フィルムか固体撮像素子を使う）。
選択・操作の対象には以下のものなどがあると思われる。カメラの操作は互いに関係する。
- レンズの種類（単焦点、ズーム・バリフォーカル、一般撮影用、高倍率撮影用、ティルト/シフト、ソフトフォーカスなど）
- レンズの焦点距離（超広角、広角、標準、望遠、超望遠）
- 合焦点（フォーカスが合っている点）
- 絞り値（F値）
- シャッター速度
- ISO感度
- レンズフィルター、覆い・ディフューザー
- 記録画質など（デジタルカメラにおいて）
左側はF値が小さく、右側はF値が大きい。
フィルム面に到達する光の総量は露出時間、レンズの絞りによって変わる。このうちどちらかを変えれば、露出が変わる。（物理的なシャッターがないカメラであっても）露光時間はシャッター速度で表される。露光時間が1秒より短い場合は通常分子が1の分数で表記され、それはカメラのシャッター速度設定ダイヤルに明記されている場合、秒の逆数で表示されている場合が多い。絞りはF値で表示されているが、これはレンズの明るさを表している。Fは焦点比（focal ratio）のFである。F値がルート2分の1倍になるごとに絞りの直径はルート2倍大きくなり、絞りの面積は2倍になる。典型的なレンズに刻まれたF値は、2.8、4、5.6、8、11、16、22、32などであるが、これは数字が大きくなるごとに光の量が半分になっていくことを意味する。
特定の露出のシャッター速度と絞り値は、さまざまな組み合わせが成立する。たとえば、125分の1秒でF8と500分の1秒でF4では同じ量の光が得られる。当然ながら、どの組み合わせを選んだかは最終的な仕上がりに影響する。シャッター速度の変化は対象とカメラの動き（ぶれなど）の反映の度合いを変える。絞りの変化は被写界深度を変える。
被写界深度は焦点の前後に広がるピントがあっているように見える範囲のことである。たとえば長焦点レンズ（望遠レンズ）を絞りを開いて使用した場合、対象の目には鋭く焦点が合うとき、鼻の頭はピントが合って見えないということが起こる。反対に短焦点レンズ（広角レンズ）を使用し、絞りこんで（絞り値を大きくして）遠距離に焦点を合わせて使えば、対象の目にも鼻にもピントが合って見える写真を撮影することは容易である。
長焦点レンズを使用し、絞りを開いて近距離に焦点を合わせれば、被写界深度は極端に浅くなる。反対に短焦点レンズを使用し、絞りこんで（絞り値を大きくして）遠距離に焦点を合わせれば、被写界深度は極端に深くなる。絞り値、焦点距離、焦点の位置が同じでも、レンズのF値（絞り開放時のF値）によって被写界深度は異なる。また、レンズのF値が同じでも設計・表記と実際との差などにより被写界深度は異なる。また、十分に小さい[注 1]絞りを使うとかなり広い範囲にピントを合わせることができる。これはパンフォーカスと呼ばれる。
写真の出力
材質にかかわらず、カメラがとらえた像を最終的な写真作品にするには、何らかの工程が必要である。この工程には現像と焼きつけなどがある。
焼きつけ工程では、いくつかの調整によって結果を変えることができる。こうした調整の多くはイメージキャプチャーなどで行われる調整に似ているが、引き伸ばし機を用いた焼きつけ工程に固有のものもある。大部分はデジタルによく似た調整であるが、大きく異なる効果をもたらすものもある。
調整には次のものなどがある。
注釈
- ^ ピンホールのように絞ってしまうと、像の絶対的な暗さのために、回折現象による像のボケ（いわゆる小絞りボケ）によって結局ピンボケ的な像になってしまうため、この目的のための適切な絞りは各種の諸元に基づいた、ある程度の値となる。目安の一つは、多くの製品ではそれに組み込まれている絞りの最小設定値である（顕微鏡など、絞らない状態で最適になるよう設計される機器もある）。一般的には、フォーカスを適切に設定した上で、ピントを合わせたい範囲の最近接距離と無限遠における錯乱円が、意図する許容範囲に入る所まで絞り込む。
- ^ ジョージ・ガーシュウィンの従兄弟で、レオポルド・ゴドフスキーの息子である。
- ^ 感光樹脂は貯蔵中に劣化が避けられない。
- ^ 例：レンズが通常のものだったか広角だったか、どのフィルターを使ったかなど。
- ^ 例：撮影時にカメラが斜め視点から撮影してたので、プリント時に修正した。
- ^ アナログ写真でプリントだけではなく「ネガフィルムの提出」を求められるのと同様である。
- ^ 元々35mmフィルムは映画用フィルムであり、このフォーマットは映画フィルムの1フレームサイズであるため「シネマ版=シネ版」であったが35mmフィルムを写真用として定着させたライカ版を「35mmフルサイズ」とする考え方から写真用途においては「ハーフサイズ」として定着している。
- ^ ドガはアングルを尊敬していたことも知られている。
出典
- ^ 日高優 編 2016, p. 24.
- ^ 増井金典『日本語源広辞典』ミネルヴァ書房
- ^ 日高優 編 2016, p. 27.
- ^ 「星男ルポ 冷却カメラひとすじ古田俊正さん」『天文ガイド別冊 天体写真NOW』第1号、誠文堂新光社、1977年、54頁。
- ^ Benjamin S. Beck (2011年12月14日). “First colour photo” (英語). 2012年1月8日閲覧。
- ^ 日本写真学会 編『写真工学の基礎』（非銀塩写真編）コロナ社、1982年12月。ASIN B000J7IV3C。 NCID BN0137506X。ISBN 4-339-06564-1、ISBN-13:978-4-339-06564-0、全国書誌番号:83010853。
- ^ 菊池眞一、「電気化学と写真化学の間」『生産研究』 1969年 21巻 8号 479-486頁, 東京大学生産技術研究所
- ^ 『有機系非銀塩感光材料』学会出版センター、1992年1月。ISBN 4-7622-5711-7、ISBN-13:978-4-7622-5711-7。
- ^ 高分子学会 編『光機能材料』共立出版〈高分子機能材料シリーズ ; 第6巻〉、1991年6月。ISBN 4-320-04281-6、ISBN-13:978-4-320-04281-0。
- ^ 笹井明、「非銀塩写真の動向」 『テレビジョン』 1965年 19巻 11号 p.795-799, doi:10.3169/itej1954.19.795
- ^ a b 『アサヒカメラ』、朝日新聞社、2006年6月。
- ^ 300年データを保つゴールドディスク - ITmedia NEWS
- ^ 金の反射膜で寿命2倍 長期保存用DVD-R、三菱化学メディアが発売 - ITmedia NEWS
- ^ N・E・ゲンジ（N,E.Genge） 著、安原和見 訳 『犯罪現場は語る 完全科学捜査マニュアル』株式会社河出書房新社、2003年、ISBN 4-309-20394-9、p.275-277、300-301「デジタル写真を法廷証拠にするための注意事項」
- ^ N・E・ゲンジ（N,E.Genge） 著、安原和見 訳 『犯罪現場は語る 完全科学捜査マニュアル』株式会社河出書房新社、2003年、ISBN 4-309-20394-9、p.280-285
- ^ 日高優 編 2016, p. 28.
- ^ a b 日高優 編 2016, p. 29.
- ^ 日高優 編 2016, p. 31.
- ^ 日高優 編 2016, p. 25.
- ^ a b 日高優 編 2016, p. 36.
- ^ 日高優 編 2016, p. 31-32.
- ^ a b 日高優 編 2016, p. 33.
- ^ 日高優 編 2016, p. 30.
- ^ a b 日高優 編 2016, p. 32.
- ^ 日高優 編 2016, p. 35.
- ^ 写真工業出版社『ファインプリントテクニック：高品質モノクロプリントのすべて』写真工業出版社〈Photo expert〉、1992年。ISBN 4-87956-029-4。OCLC 675466171。全国書誌番号:93030321。
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