カメラのイメージセンサーとは？初心者へわかりやすく解説！

2022.04.02

イメージセンサーとは光を色情報に変えるする電子機器です。
カメラのレンズを外した時に見える、四角いキラキラした部分です。

光を情報にかえる。
まともに考えるとややこしい話なんですよ。

じゅんぐり説明です。

光がイメージセンサーにあたると色に変わる

カメラで写真を撮ると、色がついた画像がディスプレイに映し出されます。
光がレンズを通ると色に変換される道理がこれです。

  1. マイクロレンズで光がふえる
  2. カラーフィルターで赤・青・緑のどれかになる
  3. フォトダイオードで情報になる

これらのプロセスをへて電気信号になり、情報として画像エンジンに送られ、画像としてディスプレイにうつるのです。

魔法によって色が付けられるのではなく、技術者によって開発されたテクノロジーが、1つずつ役割を果たして光を色のついた電気信号に変えていってるのです。

１．マイクロレンズがついていると画像が明るくなる

マイクロレンズとは、カメラの前面についているレンズのことではありません。
イメージセンサーにつけられているレンズがあるのです。

小さすぎて目ではみえません。
1mmを1/1000にしたサイズをμm〈マイクロメートル〉と表記するのですが、200μmとか1μmという世界なんですよ。

目で確認することは現実的ではありません。
そんなレンズが1画素に対して1枚ずつ割り振られているというのですから、この世界はカオスです。

1画素に対して1枚のレンズがつけられているのは光をふやすためです。
より明るい画像にするための工夫というわけです。
カメラ的にいうと感度が上がるってやつです。

  • 1画素にレンズ1枚ついている
  • 小さすぎて見えない
  • レンズがついていると光がふえる

2．カラーフィルターで光が色になる

マイクロレンズを通過するとカラーフィルターを通過することになります。
カラーフィルターを通過すると色になるのです。

カラーフィルターは3色つかわれています。
赤・緑・青の3色です。
たった3色で全ての色を再現できるのです。
色の3原色ともいわれています。

←┃赤〈Red〉・緑〈Green〉・青〈Blue〉
┃→水色〈Cyaan〉・ピンク〈Magenta〉・黄色〈Yellow〉

カラーフィルターには塗料がついています。
ある会社の制作方法は紫外線をあてると固まる塗料を使っているそうです。

BM〈ブラックマトリクス〉という黒い枠がガラス膜に張り付けてあって、赤・緑・青の塗料をBMの中に吹き付けます。

電気部品に使えて透明度が高いコーティング剤であるITO〈対向電極膜〉を、固まった赤・緑・青の塗料の上にコートしたものがカラーフィルターです。

Indium Tin Oxied：インジウムスズ酸化物
►►►インジウムと鈴を酸化させたもので、飛行機などの窓ガラスにもコーティング剤として使われています。

  • 赤・緑・青で全色を再現
  • 光の色付けは企業の技術による結晶
  • カラーフィルターを通過して色になる

3．フォトダイオードは光を電気信号に変える

フォトダイオードとは光があたると電気が流れる電子部品です。

ダイオードは電流の方向が決まっているという特徴があります。

光はカラーフィルターを通過するとフォトダイオードに接触します。
フォトダイオードにあたると光の強弱が電気信号になり、ディスプレイに表示できる状態になります。
電気信号は画像エンジンに送られて画像になり、ディスプレイに表示されるのです。

ソーラーパネルの原理もこれです。

  • フォトダイオードは光を電気信号に変える
  • 電気信号は画像エンジンに送られるて画像になる
  • データ〈画像〉がディスプレイに表示される

イメージセンサーのサイズで明るさがかわる

イメージセンサーが大きいほど、明るい画像になります。
光を受け止める全体の面積がおおきくなるので明るくなるのです。

APS-Cよりもフルサイズの方が明るいのはこれが理由です。

面積：大きい
面積：小さい

1つ重要なのが画素数です。

イメージセンサーのサイズは同じ、なのに画素数がふえると画像があらくなるという性質があります。

縦8×横12＝96マス
縦16×横24＝384マス

目の網膜が色を認識しているので、この特徴とはうまく付き合っていきましょう。

  • イメージセンサーは大きいほど明るい
  • 画素数との兼ね合いで画像があれる

１．APS-Cサイズ

APS-Cサイズ
►►►縦16mm × 横24mm〈２：３〉

Advanced
Photo
System
type
Classic

「高度な写真システム・クラシック型」

デジタルカメラが普及する前は、フィルムカメラが主流でした。

1996年に、フジフィルム・コダック・キャノン・ミノルタ・ニコンの5社は、新しい規格のフィルム〈IX240〉を共同開発しました。

それでフィルムに詳細を記録できるようになったのです。

  • カメラの設定情報〈ISO、F値、etc…〉
  • 日付
  • プリントサイズ
  • 時間

このIX240という規格を搭載したフィルムには、サイズが３つありました。

  • H型〈ハイビジョン〉9：16
  • C型〈クラシック〉2：3
    H型の横をトリミングしたサイズ
  • P型〈パノラマ〉1：3
    H型の上下をトリミングしたサイズ

C型の縦横の比率は２：３となっています。

フルサイズ「縦24mm × 横36mm」の比率も２：３です。

APS-Cという呼び名は、フルサイズと比率を区別するためのネーミングなのです。

APS-Hでもなく、APS-Pでもなく、APS-Cなのです。

APS-Cはフルサイズより、1.6倍アップしたように見える

センサーサイズの画素数は、カメラをつくっている会社によります。

画素数は1600万から2400万くらいですが、カメラによるとしかいえません。
テクノロジーは日々、進歩しているので。

僕が愛用しているフジフィルムのXT-30は、2610万画素です。
ニコンのZ50だと2151万画素、というぐあいです。

APS-Cセンサーの大きさは、フルサイズセンサーの大きさのだいたい半分です。
レンズをのぞいたときに見える大きさも、フルサイズより大きく見えます。

これはセンサーの大きさによるもので、鏡を小さくすると映りこむ範囲も変わることと同じです。

APS-Cセンサーはフルサイズと比べると、1.6倍の望遠効果があるといわれています。

フルサイズに100mmのレンズをつけると100mmで見えますが、APS-Cに100mmのレンズをつけると160mmのレンズをつけているときの見え方になるということです。

２．フルサイズ

フルサイズは、縦24mm × 横36mm〈２：３〉という大きさのイメージセンサーです。

1980年以降、カメラに使われるフィルムの標準規格として、135フィルムが普及しました。
36コマ〈36回写真が撮れる〉・24mm × 36mmで撮れる135フィルムが、標準フォーマットとして落ち着きました。

「24mm × 36mm」という面積に対して、APS-Cは「18mm × 24mm」と半分の面積であることから、ハーフサイズ・ハーフ版と呼ばれました。

「18mm × 24mm」がハーフ版と呼ばれるようになり、「24mm × 36mm」はフルサイズと呼ばれるようになりました。

３．APS-Cサイズのカメラ一覧

※2022年3月時点のカタログを参考

［ニコン］

  • D7500
  • Z fc・Z 50

[キャノン]

  • EOS 90D
  • EOS M200・EOS　M6 MarkⅡ
  • EOS Kiss M・EOS Kiss M2・EOS Kiss X90・EOS Kiss X10・EOS Kiss X10i

[ペンタックス]

  • K-3Ⅲ・K-70
  • GRⅢ・GRⅢX

[フジフィルム]

  • X-H1
  • X-Pro3・X-Pro2
  • X-T4・X-T3
  • X-S10
  • X-T30Ⅱ・X-T30・X-T20
  • X-T200・X-T100
  • X-E4・X-E3
  • X-A7・X-A5
  • X100V・X100F
  • XF10

４．フルサイズのカメラ一覧

※2022年3月時点のカタログを参考

[ニコン]

  • D6・D850・D780
  • Z9
  • Z7Ⅱ・Z7
  • Z6Ⅱ・Z6

[キャノン]

  • EOS-1D X Mark Ⅲ・EOS 5D Mark Ⅳ・EOS 6D Mark Ⅱ
  • EOS R3・EOS R5・EOS R5 C・EOS R6・EOS R・EOS RP

[ペンタックス]

  • K-1Ⅱ・J limited 01

[フジフィルム]

フジフィルムには、フルサイズセンサーを搭載したカメラはありません！

５．フルサイズを上回るラージフォーマット

フルサイズを上回ったセンサーサイズのラージフォーマットは、フジフィルムからGFXシリーズとして5機種発売されています。〈2022．3月時点〉

センサーサイズは：縦32.9mm × 横43.8mm
一億を超える画素数です。

  • GFX100・GFX100S・GFX50S Ⅱ・GFX50S・GFX50R