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解像度とコントラスト
No.7297 2005/11/23(Wed) 05:51
投稿者 : ペンちゃん
さんちょ さん

レンズの過剰補正に関してですが、[アサヒカメラ]の[ニューフェース診断室]をご覧に
なっている方はご存じだと思いますが、レンズの持つ収差の一つに球面収差があり、虫メガネ
のように何の補正もしていない単レンズでは光が通る位置が中心から離れれば離れるほど
本来の焦点位置より手前に結像してしまいます。この球面収差は球面のレンズでは逃れる事
のできない収差で、屈折率や曲率の異なる凹レンズと組み合わせて、できるだけ同じ位置に
焦点を結ぶように補正するのが一般的です。

この補正は少しやっかいで、F1.4のレンズの場合1〜3段程絞った時に光が通る束の外周に
あたる部分の収差のふくらみを抑えるために、開放の時に光が通る最外周部分の収差を過剰
に補正して、本来の焦点より遠くに像を結ぶようにしたレンズが多く作られていました。
この過剰補正された部分を通る光がハロやフレアとなって画像のコントラストを低下させる
わけですが、光が1点に集まらなくても焦点に芯のような光が多く集まる部分があれば、
コントラストは低いものの一応解像しているように見えてしまいます。
もちろん一段以上絞ればこの過剰補正した部分は絞りによって隠されてしまいますから、
ハレやフレアは無くなり、更にこの過剰補正によりF2〜5.6の時の光束の外周部分の補正が
不足する部分のふくらみが少なくなるため、絞れば解像力もコントラストも良くなる事に
なります。そして、Nikonでは50mm F1.4のレンズが、補正過剰量は新しい設計になる程減って
きていますが、典型的な過剰補正タイプです。
なぜ過剰補正タイプでは開放でハレやフレアがひどいのかという理由に関しては、かなり
専門的になってしまいますが、ガウス型などによく見られる絞りの直ぐ後方の凹レンズに
より同心円方向のフレアが発生しやすくなるからというのが答えの一つです。
明るいレンズの構成図を見ていただければお分かりでしょうが、ほとんどが絞りの後方の
レンズは凹レンズです。

それに対して、ドイツの有名なレンズ(プラナーやズミクロン)では開放絞りの最外周で
球面収差がゼロになる完全補正型をかなり古くから採用していました。設計が悪ければ
補正不足の部分のふくらみが大きくなり過ぎ、解像力は落ちますが、開放からハレやフレア
の少ない、コントラストが高い画像が得られるという特徴があります。
このタイプのレンズの特徴として、開放から使えるものの、絞ってもそれほど解像力が良く
ならない事が多く、絞った時の解像力を重視するか、コントラストを重視するかで過剰補正
タイプにするか完全補正タイプにするかが決まっています。
日本のメーカーではCanonとコニミノが完全補正タイプです。
ちなみにオリンパスは非常に珍しい補正不足タイプで、補正不足のふくらみも非常に小さい
コントラストと解像力を兼ね備えた標準レンズを作っていました。(ただし、非点収差が
あまり良くなく、平面性も良くないので、周辺部分はデジ壱には不向きですが…)

デジカメのように最高の解像度がCCDやCMOSで決まってしまう場合は、ある程度の解像力さえ
確保できれば、コントラストを重視するというのが効果的です。理想のレンズでは絞りには
解像力ではなく被写界深度をコントロールする働きをさせるのがメインになった方が良い
わけですから、これからのデジ壱には、より優れた完全補正タイプのレンズを揃えて欲しいと
思っています。

MTF曲線に関して
> 10本のラインはプレーンな部分の光量落ちなど判断するのに参考に
ならないと思われます。
MTFでは光量の落ちではなく、コントラストの落ちを測定していますので、光量落ちをチェック
するには18%の反射率の標準反射板を使わない限り、ハッキリしないはずです。
光量が落ちるとコントラストも悪くなるという考え方ですと、絞りを絞ればコントラストが
落ちてしまう事になります。
ちなみに、ライカ用のノクチルックスの50mm F1.0のレンズの場合、画面の周辺では開口効率が
14%を切ってしまっていますので、ケラレによって周辺部の解像度やコントラストの落ちを
抑えていますが、デジカメ向きではないように思います。

もう、このスレッドに書き込むのはストップしますが、高いレンズが優れているとは限りませんし、
時代によっては、ほんの少し良くするために数倍の金額になってしまうのはしょうがないことだと
思います。
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