【検証有】明るいレンズは明るいの？F値と露出の関係

こんにちは、ブログ担当の内海です。

カメラのレンズを見ていると「F値の小さいレンズは明るくて良いレンズ」というような言葉を目にしたことがないでしょうか？

私がこの言葉を初めて聞いたのはまだカメラ趣味を初めた始めたばかりの頃でした。

私はSONYさんのミラーレス一眼α6000とキットレンズSELP1650を所持していますが、このレンズは焦点距離16～50mm F3.5-5.6という、どのメーカーでも良くある普通の標準ズームレンズです。

ですが、このようなキットレンズでも簡単に夜景を明るく撮れてしまうため、この「明るいレンズ」の意味が正直よく分かりませんでした。

多分このページに流れ着いてきたカメラ初心者にとっては
「明るいレンズってどんなレンズ？」
「明るいレンズだから写真が明るく撮れるの？」
「明るいレンズとは一体何と比較して明るいの？」
「F値と明るさの関係って？」
と言った様々な疑問があるのではないかと思います。

この記事ではその「明るいレンズとは一体何なのか？」という疑問や「F値と写真の明るさの関係」について詳しくまとめていきたいと思います。

目次

2020年5月7日追記：
目次が上手く機能していなかったため、修正しました。

1. F値と明るさの関係

レンズの明るさを語る上で必ず出てくるのがこのF値という言葉。
これは一体何なのでしょうか？

F値とはレンズの「焦点距離」を「有効口径」で割った数で求められる数字のことです。

式にすると「焦点距離÷有効口径=F値」となります。

これだけではよく分からないと思いますので、わかりやすく例えると、ワンルームの部屋をイメージしましょう。

現実的にはありえない話ですが、この部屋は外からの光を取り込める窓が一つしか無く、さらには窓と対面の壁方向へ自由に伸び縮みします。

絵にすると以下のようなイメージです。

レンズ本体を「ワンルームの部屋」とすると、有効口径が「窓の大きさ」、絞りが窓に付けられた「カーテン」、イメージセンサーが「窓と対面の壁」、焦点距離を「部屋の中心から窓と対面の壁までの距離」と置き換えられます。

この内、ズームレンズは「部屋の中心から壁までの距離を自由に変えられる部屋」、単焦点レンズは「距離を変えられない部屋」となり、写真の明るさは窓と対面の壁が照らされる明るさとなります。

イメージセンサーは厳密にはレンズ側ではなくカメラ本体側にあるわけですが、そこは無視して下さいｗ

さて、この場合において壁の明るさを増やすにはどうすればいいでしょうか？
答えはカーテンを一杯に開いて外からの光を多く取り込むか、部屋を縮めて窓と壁の距離を近づけることです。

ですが、窓の大きさ自体が小さければカーテンを全開にしたところで取り込める光の量は限られますし、部屋が大きくなるほど窓から壁が離れていくので、壁は暗くなってしまいます。

このようなことから、窓の大きさ(=有効口径)と部屋の大きさ(=焦点距離)2つの組み合わせが壁の明るさ(=写真の明るさ)に大きく関係しているということが分かりますね。

レンズの話に戻りますと、売られているレンズには様々な焦点距離、有効口径のものがあるので、このレンズは具体的にどのくらいの光を取り込めるのかといった基準が必要になってくるのです。

そこでF値というものが使われています。

F値の良いところは焦点距離と有効口径の組み合わせに左右されず、全てのレンズにおいて明るさの基準となる点です。

例えば、焦点距離100mmで有効口径25mmのレンズと焦点距離200mmで有効口径50mmのレンズがあったとします。

F値を求める式は「焦点距離÷有効口径＝F値」でしたので、この式に当てはめると
100÷25=4
200÷50=4
となるので、どちらも同じF4という明るさであることが分かりますね。

1.1 明るいレンズの「明るい」とは？

では明るいレンズとは一体何の事を言っているのかというと、それはレンズの開放F値の小ささによって判断されています。

F値というのは先程も記載しましたが「焦点距離÷有効口径=F値」で求められます。

レンズは焦点距離が短いほど、有効口径が大きいほど明るくなるので、明るいレンズほど求められるF値の数字は小さくなるというのがお分かりいただけるでしょうか？

例えば焦点距離50mmで有効口径が25mmと35mmのレンズがあったとします。
当然同じ焦点距離ならば有効口径が35mmのレンズの方が明るいことになりますが、これを実際に計算すると……。

50÷25＝2
50÷35＝約1.4

となり、明るいレンズのほうがF値が小さいことが分かりますね。

別の例だと焦点距離100mmと50mmのレンズがあり、有効口径が同じ25mmだった場合はこうなります。

100÷25＝4
50÷25＝2

となるので、やはり明るいレンズのほうがF値が小さくなりますね。

では実際のレンズを見てみた時に、どのくらいのF値なら明るいと言えるのかというと、これまで説明したとおり焦点距離が長くなればなるほどF値が大きく(暗く)なることになるので、具体的にこのF値なら明るいという風には言えません。

ですが、目安として35mmの焦点距離でF1.8というレンズは明るいですし、200mmの焦点距離でF2.8というレンズも十分明るいと言えるでしょう。

もちろん200mmのレンズでも有効口径を大きく設計すれば、よりF値を小さくすることは理論上可能ですが、レンズは高価でかつ重量物なので価格と重量、さらにはサイズ自体も大きくなってしまうため、現実的ではないのです。

なので「明るいレンズ」とは単純なF値の比較ではなく、同じ焦点距離のレンズでより小さいF値を使えるものが明るいレンズということになりますね。

1.2 明るいレンズは明るく撮れるの？

明るいレンズはF値の小さいレンズということはここまででお分かりいただけたと思いますが、明るいレンズは写真を明るく撮れるのでしょうか？

答えは「明るいレンズは必ずしも明るく撮れるわけではない」です。

これだけでは意味がわからないと思いますので、もう少し詳しく説明します。

まず、写真を撮る上で、写真の明るさ(=露出)を決めるのはどういった要素があったか覚えているでしょうか？

ISO感度、シャッタースピード(=SS)、絞り(=F値)ですね。

オートモードのカメラでは、この3つの要素を組み合わせて写真の明るさがちょうど良く(=適正露出に)なるように自動で調整してくれています。

絵にするとこのようなイメージです。

普通のオートモードはもちろんですが、P(プログラム)モードやシャッタースピード優先のS(Tv)モード、絞り優先のA(Av)モードもオートモードの内です。

P、S、Aモードはあくまで「普通のオートモードより少し設定をいじれるセミオートモード」なので、シャッタースピードまたはF値何れかの設定を変えても、カメラが自動的に適正露出になるよう調整してくれるので自然な明るさで撮影してくれます。

なので、極端に言うとカメラというのはオートモードで撮影している限り、どんなレンズを付けていようとも写真が明るすぎたり暗すぎたりすることは無いのです。

下の2枚の写真を見て下さい。