光が集まる位置がずれる球面収差とレンズのご説明

みなさんこんばんは。

レンズを使用していると発生する収差のひとつ
球面収差をご説明したいだらだらくまです。

カメラで撮影するときには必ずレンズを使用しています。
※ピンホールでの撮影は除きます

このレンズを使用したときには色のずれや
画像の歪みが発生してきます。

これを収差といいます。
そしてこの収差の種類には5種類と2種類あります。
分けて書いたのは5つはザイデルの5収差といわれ
発見と解説をした19世紀ドイツの研究者ルートヴィヒ・ザイデルの
人名からとっています。

そして軸上色収差と倍率色収差があります。

この中から球面収差についておはなししたいと思います。

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球面収差

球面収差とはレンズの中央と端で光の集まる場所が違うことをいいます。

レンズは凸レンズをみるとわかるように中央が膨らんでいますね。
レンズは球面をしており光が通る場所によって光が集まる位置が
違うことから球面収差とよばれます。

この球面収差があるとピントが合っているのに
ぼやけたような写真になります。
開放ではやわらかくふんわりした描写という表現は
球面収差によるものが大きいです。

この球面収差は必ずおこっています。
それを技術で対策しているんですね。

この球面収差はF値が小さい(大口径)であるほど
起こりやすくなっています。

レンズの対策

ひとつはレンズの構成で対策をしています。
凸レンズ・凹レンズを組み合わせることで補正されています。

もうひとつは非球面レンズを使用することです。レンズの表面が波をうったような形状をしていてこのレンズを通すことで球面収差で発生するずれを大きく補正することができます。

レンズによっては複数枚非球面レンズを使用して
対策をしているレンズもあります。

さまざまな対策をしていてもすべてを補正することはできません。

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撮影者の対策

球面収差の対策は絞ることです。
開放F値での写りが決まってしまっていますので、それ以上対策をするには絞ることです。

絞ることでレンズ周辺部の光やななめからの光を遮断することができます。
それによって光が収束する絞ったF値以降の光の集まりとなるためいろいろな光の集まりが残る低いF値よりも画質向上になりますね。

上手な活用

絞ると画質改善しますが、あまり絞ってもぼけがきれいな写真を撮ることができません。

ぼかさずに解像度を高めたいときは絞ることは正解です。

ではぼけを使って被写体を浮き立たせるような表現はどうでしょう。
F1.4のレンズでF2程度であれば絞っても大きなぼけを得られます。
被写界深度を確保する意味でもいいですね。

まだ球面収差は残ると思いますが、ボケの中に浮き上がる被写体はとてもきれいな描写をします。

このときはぼけへのつながりを考えて収差が残っていた方がきれいな表現ができるのです。
収差なんて気にならないほどすばらしい写真が撮れるはずです。
気をつけなければいけないのはピント合わせですね。

開放F値ではピントが合いづらいレンズがありますので、ライブビューなども活用してみましょう。

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どんなレンズがあるかな？

	CANON EF50mm F1.2 L USM	CarlZeiss Planar T* 1.4/50	TAMRON SP45mm F1.8 Di VC USD	SIGMA 50mm F1.4 DG HSM Art	CarlZeiss Otus 1.4/55
焦点距離	50mm	50mm	45mm	50mm	55mm
F値	F1.2	F1.4	F1.8	F1.4	F1.4
レンズ構成	6群8枚	6群7枚	8群10枚	8群13枚	10群12枚
低分散レンズ			1枚	3枚	6枚
非球面レンズ	1枚		2枚	1枚	1枚
レンズ構成型	ダブルガウス	ダブルガウス	レトロフォーカス	変形ダブルガウス	レトロフォーカス

この中でCarlZeissのOTUS 1.4/55mmはレンズの構成も値段も最高のものを意識して作成されているようです。このレンズは別格です。

このレンズから標準領域でもレトロフォーカスのレンズが増えてきました。
TAMRONのSP45mm F1.8 Di VC USDやSIGMAのAPS-C用のレンズ30mm F1.4 DC HSMもレトロフォーカスです。そして解放からの写りも非常に良くなってきたのだと思います。

これからのひとつの選択肢になりそうですね。

収差がよく補正されているレンズには非球面レンズや低分散レンズが使用されています。
これらのレンズは開放からしっかりとした写りをすると想像することができます。

しかし、非球面レンズをしようするとぼけ味が汚くなるといわれています。
低分散レンズをしようするとしっかりとした写りになりますが、ふんわりとした開放特有の写りからは遠ざかります。

まとめ

今回は球面収差についておはなしをしてみました。

レンズを選ぶ前に知っておくことで役に立つと思います。
もうレンズを持っている場合はこれからどんな撮影で表現を変えられるかの知識にもなりますね。

欲しいレンズが解放から解像度が高いかふわっと良い写りをするかがわかります。
収差を残していても絞ることで改善することと開放でふわっとした写りを理解して購入することを知って選ぶということも可能ですね。

わたしの感覚ですが、開放からしっかりとした写りをされるとおもしろみがないと感じます。

開放ではふわっとして絞ることで解像度が増して撮影できるというさまざまな表現ができることが撮影でも楽しく感じます。

写真のサイトなどでこんなことに目をつけながらぜひ写真をみてください。

ほしいレンズの方向性が見えるかもしれませんね。