レンズ性能研究室

カメラレンズ性能研究室へようこそ
　　　・表示がおかしい／古いと思ったときは、その画面で Ctrl + F5 (Super Reload) して下さい。

　レンズ評価の詳しい説明

【以下は多くのレンズの評価結果です】

Canon
　レンズ評価画像一覧
　撮影法が定まる前の評価画像一覧(参考)
　FullカメラとAPS-CカメラのISO感度比較
　 APS-C 安価標準ズームの進化.pdf

Nikon
　AFレンズ評価画像一覧(Z:17本,AF:5本)　Z:4本公開(1/28)
　　　　　　　　　　　　Z:2本公開(2/04) 1本公開(3/26)
　マニュアルレンズ評価画像一覧(Ais:9本)
　各種比較 DX/FX, Z7/Z6, Z7(M)/Z6, 8K/4K/2K, FINE★/FINE

Sony
　ソニースマートフォン評価画像　公開(3/23)

myHP紹介

風景写真

星雲星団

流星物理セミ

要約．人形の顔の撮影法
　カメラレンズの性能を調べるため、遠くに置いた人形の顔を撮影して、その描写力を他のレンズと比
較する方法を採用した。人形は、1)視野中心から左端までの２／３の位置、2)視野の左下端(コーナー)
の２カ所に置いている。（以前は、視野の左端にも置いていた）。レンズＦ値は開放～F8、F11で撮影
している。レンズ焦点距離・センサーサイズ・画素数が変っても同様に比較ができるようにするため、
人形の顔幅がセンサーサイズ横幅の1/90になるように、カメラと人形の距離を調節している。

１．はじめに
　フィルムカメラからデジカメになり、画像をＰＣで自由に拡大表示出来るため、レンズの性能を容易
に評価できるようになりました。しかしレンズのユーザーレビューを読んでみると「ぬけが良い」
「こってりとした色」「その場の空気感まで表現できる」など定性的な評価が多く見られます。また今
でもズームレンズは単焦点レンズより性能が落ちると思っている人が少なくありません。そしてレンズ
メーカーが公表しているＭＴＦ特性図を引用している人は全くいません。これはＭＴＦ特性図と実際の
写り方の関係が分からないことが理由ではないかと思います。そこでこの問題を理解するためレンズ性
能評価の研究を始めました。

　ＭＴＦ特性図に関してキャノンのＨＰの説明を以下に簡略引用します。『ＭＴＦとは、Modulation
Transfer Function の略で、コントラスト再現比によるレンズ性能評価方法です。レンズを「光学信号
の伝達系」と考えた場合、光学系の周波数特性が測定できれば、光学信号が忠実に伝達されているかど
うかを知ることができます。レンズでいう周波数とは、1mm幅の中に正弦的に濃度の変化するパターン
が何本あるかという意味で特に「空間周波数」と呼ばれ、「○○本／mm」と示されます。

　ＭＴＦ特性図は、横軸が画面中心を０とした画面中心からの距離（単位：mm）、縦軸がコントラスト
となっており、10本／mmと30本／mmのＭＴＦ特性が示されています。ＭＴＦ特性図上の10本／mmの
カーブが１に近いほどコントラスト特性がよく、ヌケの良いレンズとなり、30本／mmのカーブが１に
近いほど高解像力を備えたシャープなレンズとなります。一般的に10本／mm(コントラスト)のＭＴＦ
特性が0.8以上あれば優秀なレンズと言われています。』(図１参照)

　　　　　　　　　　　　　　　　　図１．ＭＴＦ特性図の見方
　　　　キャノンのＭＴＦ特性図(ＨＰより引用)は、絞り開放(黒線)に加えてＦ８(青線)がある
　　　ため、ごちゃごちゃして見にくくなっています。まず第１に絞り開放のコントラスト
　　　(黒くて太い実線と点線)だけを見ることにします。これだけでもおおよそレンズの評価が
　　　可能です。どのレンズメーカーのＭＴＦ特性図にも必ずこの線が含まれています。

２．ＭＴＦ特性図の実際例
　図２～３に２種類の標準ズームのＭＴＦ特性図(キャノンのＨＰより引用)を示します。それぞれ８種
類の線が画かれているので赤丸印を付けた絞り開放のコントラストだけに注目してください。図２と３
を比較すると図２のレンズの方が多少性能が良さそうです。しかしこのグラフだけでは、図２のレンズ
が十分満足できるのかどうか分かりません。また図３のレンズがどのくらい劣るのかも分かりません。
やはり実際に撮影した画像を見てから評価したくなります。

　3.2.屋外で景色などを撮影する
　　　実際に公園などに出かけてビルや樹木を撮影してみました。しかし広角レンズから望遠レンズま
　　で、それぞれ被写体が異なってしまうため、同じ基準で評価ができません。また屋外は晴れ／曇り、
　　太陽光線のあたり具合、季節などによって被写体の状況が変化します。

　　　天文雑誌には星野写真を撮影してレンズを評価するページがあります。星野写真はいかに恒星が
　　点像に写るかが重要なので、視野四隅の拡大画像が表示されています。ポイントはコマ収差により
　　伸びてしまう恒星像がどこまで絞れば点像に近づくかが示されています。ただ天文雑誌の著者も述
　　べているように、光害の無い場所に、月明かりが無く快晴のときに出かけていく手間がたいへんで
　　す。やはり室内で適当な撮影方法を見つけたくなります。

　3.3.顔の写真
　　　評価チャートには標準顔写真もありますが、印刷した段階で階調が大きく損なわれてしまいます。
　　本物の顔をテストに使うことはできないので、その代わりとして人形を使うことを思いつきました。
　　これが思いの外良かったので、いろいろと試してみて今日に至っています。

　　　人形はひな人形が秀逸です。こけしのように目鼻を筆で塗っただけではコントラストが十分生じ
　　ません。ひな人形は目、鼻、口などを彫刻刀で彫ってあります。顔も曲線で作られています。これ
　　らによりくっきりした陰影やグラデーションが生じますので、微妙な写り方の違いによりレンズの
　　評価がしやすくなります。

　　　同じ条件で評価するためにはセンサーサイズ、レンズ焦点距離が変わっても人形を同じサイズで
　　撮影する必要があります。実際には「センサー上での人形の顔幅／センサーの横幅≒１／９０」に
　　なるように撮影しています。またセンサー上で中心から周辺になるに従って画質はわるくなってい
　　きますので、これらも表現したくなります。本研究では、以下の３カ所を撮影することにしました。
　　これにより各レンズを同じ条件で評価できるようになりました。
　　　　1)中心から左端までの２／３の位置‥‥この位置で開放からＦ１１まで撮影し、Ｆ値による
　　　　　画質の違いを調べました。（図５の①～④）
　　　　2)センサー左端‥‥‥Ｆ５．６で撮影しました。（図５の⑤）
　　　　3)センサー左下端‥‥Ｆ５．６で撮影しました。（図５の⑥）
　　　　備考1)テストした全てのレンズにおいてＦ１１以上で回折により画質が低下しました。このた
　　　　　　　め絞りによる画質変化のテストはＦ８またはＦ１１までで良いことになります。
　　　　備考2)多くのレンズで最高画質はＦ５．６でした。高品質レンズではＦ５．６とＦ８がほとん
　　　　　　　ど同じでした。開放Ｆ５．６のレンズではＦ８が最高画質でした。

４．課題
　カメラレンズの性能を人形の顔を使って評価する方法で一定の成果が得られましたが実は大きな問題
が残っています。人形の顔をセンサー上に同じサイズで撮影するためには、レンズの焦点距離が長くな
ると人形とカメラの距離を長く取る必要があります。現状では部屋の広さの限界のためレンズの焦点距
離１００ｍｍ程度までしか撮影できません。そこで幾つかの方法を試しましたが、最終解決には至って
いません。

　4.1.人形を写真に撮り、縮小プリントして被写体として使う
　　　１／２、１／３、１／４に縮小したプリント作って壁に貼り、撮影テストを行いました。しかし
　　プリントを撮影したのでは、コピーのコピーの様なもので階調が失われて、とても性能評価には使
　　えませんでした。

　　　図１０．１／２、１／３、
　　　　　　　１／４に縮小した
　　　　　　　プリントの様子

　4.2.小さい人形を使う
　　　標準の人形の顔幅は約２５ｍｍです。小さな人形を探して顔幅８ｍｍのものを使用してみました。
　　それなりに写るのですが、被写体が違うとレンズ同士の比較はとても行えないことが分かりました。

　4.3.標準の人形を広い公園に持ち出して人形とカメラの距離を長く取れるようにする
　　　レンズの焦点距離１００ｍｍの場合、人形とカメラの距離は約８ｍになります。もし焦点距離
　　５００ｍｍの場合だと約４０ｍ離れたところから撮影することになります。広い公園で撮影は行え
　　るのですが、室内と屋外では人形への照明が大きく異なります。室内では天井からスポットライト
　　的に照明するため人形の顔に陰影が生じます。しかし屋外の場合、晴れ／曇り、太陽の位置によっ
　　て大きく異なりますが、全天から光が降り注ぐことになります。すると陰影のない、のっぺりした
　　顔に写ります。これはレンズの性能評価には適していません。図１２、１３を参照ください。
　　　とは言え、現状はこれ以上の方法を思いつきませんので焦点距離１００ｍｍ以下は室内、以上の
　　ときは屋外で撮影する方法しかありません。そして室内で撮影した画像は室内同士で比較し、屋外
　　は屋外同士で比較することになります。ただし慣れれば相互の比較もできるようになりそうです。

[一番上へ▲]

myHP紹介

風景写真集

星雲・星団写真集

流星物理セミナー