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絞り開放ながら写る:玉ボケのゴミはどこから?

前回、絞るとはっきりするのはなぜ?:イメージセンサーのゴミ では、絞り開放だとイメージセンサーのゴミの影響は小さくなると紹介しました。

 

しかし、開放でもゴミが気になる時があります。それは、点光源を写した時です。玉ボケの中に、ゴミが写り込んでいる場合があるのです。

 

これは、いったい、どこのゴミが影響しているのでしょうか? 

 

 
玉ボケの中のゴミ:小さなゴミです
そもそも玉ボケとは?:強い点光源から
どこのゴミが写っている?:複数の箇所のゴミが影響
まとめ:レンズ前面をきれいに

 

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玉ボケの中のゴミ

実際に小さなゴミの見える玉ボケの写真を紹介します。

 

トリオプラン( New Trioplan f2.8/100、開放 F2.8)で撮影したタンポポまわりの玉ボケです。水面で反射した強烈な太陽光なので、ゴミが目立つ例ですね。

 

赤の矢印が小さなゴミです。目立たないものを含めると、もっとありそうです。

不思議なのは、ゴミの出ない玉ボケがあったり、複数あったり、また、玉ボケによってゴミの出る位置が異なることです。

 

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そもそも玉ボケとは?

そもそも玉ボケとは何がどう写っているのでしょうか。最初にそのあたりの話です。

 

玉ボケは、点光源から放射される光線束の断面

撮影時、被写体にピントを合わせると、その像はイメージセンサー上で結像します。

一方、下の図のように、ピントが合う位置(合焦位置)よりずれた被写体は、イメージセンサーからずれた位置で結像します。

 

被写体が明るい点光源の場合、イメージセンサーでは、オレンジ色で示したぼやけた丸い円として写ります。これが玉ボケですね。円形絞りでない場合は多角形になります。また、弱い光でははっきりしません。

 

図は、後方にある被写体のボケなのでで、後ろボケです。なお、前方、後方というのは、レンズに対してで、レンズに近いほうが前方になります。

 

図からもわかるように、玉ボケ(後ろボケ)は、点光源から放射される光線束の断面ということになります。

ここで言う点光源とは、結像位置でいったん結像した点光源です。オリジナルの点光源に加えて、ゴミ情報などを含んでいます。

 

 

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玉ボケ(前ボケ)の場合

また、被写体の点光源が合焦位置より前方(レンズに近い位置)にある場合は前ボケとなります。

 

この場合、下の図のような光路図になります。この場合は、点光源に収束する光線束の断面です。光路を逆に考えると、放射される、と同じことになります。

 

玉ボケなので位置関係ははっきりしまませんが、後ろボケと前ボケとで、写る像は上下左右反転しています。

 

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どこのゴミが写っている?

玉ボケのゴミ、一体どこのゴミの影響なのでしょうか、そして、開放なのになぜゴミが目立つのでしょうか。

 

玉ボケ(後ろボケ)の場合

下の図は、玉ボケ(後ろボケ)の光路図を示してしています。

 

絞りは、開放のイメージです。小さくしにくい広角のF値:レンズのF値(2)で紹介したように、イメージセンサーに届く光は、レンズの絞りの影響を受けます。絞り開放でも、必ずしもレンズ全面の光が利用されるわけではありません。

 

ここで、青緑色のラインはゴミで妨害される光、つまりゴミの影響が出る光です。

 

ゴミは3箇所示しています。レンズ表面(a、c)とイメージセンサーの手前のフィルター(b)です。なお、レンズ表面にあるゴミaは少し前としています。多数のレンズ群を1枚の凸レンズとすると、レンズ表面はレンズの主点の前の位置になるからです。

 

 

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絞り開放ほど、玉ボケは大きくなり、ゴミの影も大きくなり、目立つことがわかります。

また、玉ボケ(後ろボケ)のレンズ前面にあるゴミbは、ファインダーから見た場合と撮影映像では同じ位置に見えます。例えば、右上にあるゴミは右上に写ります。

 

玉ボケ(像もですが)は、レンズ全面に入ってくる光から生じているというわけではありません。光の位置や角度によっては、レンズの一部しか使われません。

例えば、上の図で、下の方にあるゴミc の影響はありません。

 

玉ボケ(前ボケ)の場合

次の図は、前ボケのゴミの場合です。上の後ろボケと同じ位置にゴミがありますが、玉ボケでの位置は異なります。イメージセンサー手前のフィルターにあるゴミbの影響はなくなります。

 

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玉ボケ(前ボケ)のレンズ前面にあるゴミは、撮影映像では上下反転して見えます。たとえば右上にあるゴミは左下に見えます。

 

複数箇所のゴミが影響

図で示しているように、青緑色ののライン上ならば、中玉や後玉など、どこにあっても、ゴミの影響が出そうです。

 

ピントが合う位置では、多数の光が集まるため、小さなゴミの影響はほとんどありません。しかし、玉ボケとなると、複数箇所のゴミの影響を受けそうです。

 

また、ゴミのある場所によって、玉ボケでの現れ方が異なります。

例えば、レンズ前面のゴミaは、複数の玉ボケではほぼ似たような位置に出ますが、イメージセンサー前のゴミbは玉ボケによって違います。

 

このことからすると、最初の写真で示した玉ボケ(後ろボケ)のゴミは、イメージセンサーのゴミのようです。

 

こちらは、最初と同じシーン。カメラとレンズは同じですが、光が弱いこともあるのでしょう、玉ボケのゴミは気になりません、

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開放なのになぜゴミが目立つのか

前回、イメージセンサーのゴミ、開放だと影響は少ないと説明しました。また、レンズ前面の小さなゴミも、ほとんど影響がないとしました。

それは、ピントの合う像(結像位置)での話です。開放だと、結像位置により広範囲から多くの光が集まるため、相対的にゴミの影響は小さくなるわけです。また、離れた位置にあるレンズ前面の小さなゴミは、ほとんど影響がありません。

 

今回、影響するのは、光が集る像(点)ではなく、逆に、点光源から放射される光線束の断面です。

 

絞り開放ほど、玉ボケ(光線束の断面)は大きくなります。その分、上の図で示したように、ゴミも拡大され、目立ってきます。

また、最初の写真の強烈な太陽光や夜間のイルミネーションなど、まわりに比べて相対的に強い点光源ほど、玉ボケははっきりします。

 

なので、絞り開放で大きくてはっきりした玉ボケほど、ゴミで一部の光がさえぎられるだけで目立つのです。

 

一方、普通の被写体でもボケは存在するのですが、多数の弱い光のボケが集まり重なり合うので、明確な玉ボケとはならず、ゴミの影響はわかりません。

 

 

木漏れ日の弱い光で玉ボケが重なり合っているような場合には、ゴミがあったとしても目立ちませんね。

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まとめ

玉ボケのゴミは絞り開放で目立つ

玉ボケは点光源から放射される光線束の断面なので、大きな玉ボケができる絞り開放で目立ちます。

玉ボケのゴミの原因は、レンズ前面やイメージセンサーのゴミなど

イメージセンサーのクリーニングだけでなく、特に玉ボケが出そうな撮影シーンでは、ブロワーなどでレンズ前面をきれいにしたほうがいいでしょうね。

前ボケと後ろボケでは、上下左右反対になる

玉ボケ自体の上下関係はあまり気にしませんが(笑)。この関係から、前ボケか後ろボケかを区別できる場合があります。

 

最後に

前回、絞り開放では、レンズ表面のゴミはほとんど影響しないと言いました。それは、ピントが合っている像に対してで、玉ボケには影響するんですね。

玉ボケがいくつも重なると、消えてしまう場合もありますが、レンズ表面のゴミや汚れにも注意です。こちらを取るのは簡単ですけどね。

 

しかし、レンズ前面にあるゴミ、本当に玉ボケの中に写り込むのでしょうか。そのあたり実際に確認してみました。それは、次回です。