コンデジのNDフィルターについて

[ヘリコイド]

皆様こんにちは。
質問ばかりで恐縮ですが、標記の件について教えて頂きたく。

レンズ交換出来ないコンデジの露出制御は、昔のシャッタースピード＋絞りでしたが、最近はシャッタースピード＋電磁NDフィルターが主流となっています。
そして、その理由をネットで調べると、レンズ径の小さいコンデジの場合、絞ると光学性能が低下するのでNDフィルターで常に開放絞りになるようにしている。との説明がされています。
しかし、その理由が正しいのなら、デジカメなんだから、常に開放絞りのままでシャッタースピードとISO感度でいくらでも調整可能なはずで、NDフィルターを組み込むのはムダにしか思えません。
それなのに、あえてNDフィルターを組み込むのは何かメリットがあるのでしょうか？

[還暦α]

皆様こんばんは。

NDフィルターを組み込むメリットがあるというよりも使っているイメージセンサーの制限でやむを得ず
組み込んでいるのではないでしょうか。

最近のイメージセンサーは裏面照射C-MOSがほとんどです。
配線が表に出ない構造で受光するフォトダイオードの面積を大きくできるので高感度になるという特徴があり
監視カメラやドライブレコーダー、車載の安全機構、スマホ等に多く使われています。
裏面照射のイメージセンサーは昔はシリコン基板の裏側をエッチングで削って作っていたので非常に高価でしたが
現在は接合と剥離の技術が進んで量産できるようになったと聞いています。
（25年ほど前、仕事で浜松ホトニクス製の裏面照射CCDカメラを買った時は400万円しました）

ISO感度はイメージセンサーから出た信号を増幅するアンプの利得（ゲイン）で調整していて、その後に
デジタル信号に変換するA/Dコンバーターがあり、これらはイメージセンサーの半導体に組み込まれて
一体で製造されています。
シャッタースピードを制御する回路もイメージセンサーの半導体に組み込まれているのでイメージセンサーが
持っている決まった値しか設定できなくなっています。

イメージセンサーの需要は監視カメラ、ドライブレコーダー、車載の安全機構、スマホが多いのでこれらに
合わせてセンサーが設計されているので流用すると制限が多くなってしまいます。
主要な用途ではそれほど明るいレンズを使っていないのでイメージセンサーは高感度の物が必要になります。
コンデジには感度が高すぎるというのがNDフィルターを併用する理由ではないでしょうか。

キヤノンは自社でイメージセンサーを製造しているのでこのような制限がないと思いますが、他のメーカーは
SONYかonsemi（オンセミ）あたりのセンサーを使っているでしょうから使えるイメージセンサーに合わせて
カメラ側を設計しているように思います。

違うかな？

少し古いですがこんな話がありました。

https://hinden563.exblog.jp/33366850/

[（＾０＾）コメト]

ヘリコイドさん、皆さんこんばんは

捕捉と（＾０＾）自身で解釈出来ないとこが多い分野で、お詳しい方ご教示願いたし！

電磁NDフィルターと聞いて、何だろ？と思いました。
電子NDフィルターは聞いた事があり、今時はカメラと言えばすべてに近く組み込んで
あるものと思っていました。（＾０＾；

特にムービーには必需品で、自動で動作しなければ困ると思いました。
特に光量に関してはコンデジでもスマホでも入ってない訳ない。。と（＾０＾８
電磁NDフィルターでググると機械的にNDフィルターを入れる必要があるように
説明されていて、時には内蔵されている物らしい。。しかもマニュアルでもやれる！

NDFの動作は偏光板（とか同様の作用をする光学素子）を使うのが一般的と思いますが、
これやると解像度ガタ落ち、色再現も滅茶苦茶になるので、電子式にしてND濃度を
変えるのが理想と思います。（~　~；

今時、これをやってもメリットが出るのは還暦αさんのおっしゃる分野と思います。
フォベオンが実用化された時には輸入だったとも思いますが、とんでもハップンの価格。
今では3層の電子活性層？に進化とかで益々むずい事になってるようですが、電磁式が
必要な場合がまだまだあるように思います。（＾０＾）

余談ですが、先日リモートでミラーのナルテスト失敗の話をしましたが、その時は
コンデジを望遠鏡に組み込んだら、暗い★ではゼロ付近の映像が物足りなくて、
明るい★にして用を足しましたが、間に合わせのテストとは言え、可変式のNDFが
欲しくなりました。（＾０＾ｖ

※脱線。。と思いますが今後に期待しており、宜しくお願い致します。m（_　_）m

[ヘリコイド]

御二人ともありがとう御座います。
イメージセンサーの制限との理由は合点が行くのですが、ほとんどのコンデジに組み込まれているNDフィルターは絞り値換算で１段程度でしかありません。
この程度の光量差でも必要なのでしょうか？

[還暦α]

皆様こんにちは。

ヘリコイド様

絞りの1段分程度であればNDフィルターを使う必要はなさそうです。
不思議ですね。
何か他に理由があるのかもしれません。
イメージセンサーで反射した光がレンズで反射されて発生するゴーストの低減とかですかね？
（NDフィルターを往復するので絞り1段なら1/2×1/2＝1/4に低減される）


（＾０＾）コメト様

デジカメのセンサーの多くにはモアレ（縞模様）や偽色（本来ない彩色）の発生を低減するための
光学ローパスフィルターが取り付けられています。
光学ローパスフィルターは水晶などの複屈折物質で出来ていて偏光がランダムな自然光では常光と
異常光に1：1で分離されて広がります。
デジカメのセンサーはRGBのフィルターが隣り合わせで配置されていて隣り合った4つの画素の
データを演算してカラーデータにしています。
レンズの性能が良すぎて画素と同じ程度の点像に結像してしまうとRGBの内の1色だけの色になって
しまうためわざわざ4画素以上の大きさにぼかしているわけです。
一眼レフの高級機種の中には光学ローパスフィルターを入れていない物もあるようです。
（点像になる天体のカラーカメラでの撮影では光学ローパスフィルターは必須ですね）

光学ローパスフィルターの説明
https://article.photo-cafeteria.com/LowPassFilter.html

光学ローパスフィルターはランダムな偏光を前提にしているため、フィルムカメラ時代の偏光フィルターを
使うと偏光フィルターの角度によっては前提条件が崩れモアレや偽色が発生することになります。
これを防止するため、デジカメ用として偏光板と1/4波長板を組み合わせて透過した光が円偏光になる
円偏光フィルターが販売されています。
型番にCPLやC-PLと書かれている物が円偏光フィルターです。
向きに注意が必要でカメラ側に雄ネジになっている方を向ける必要があります。
（普通にカメラレンズに装着する向きです）

偏光フィルターと円偏光フィルターの説明
https://www.kenko-tokina.co.jp/special/ ... guide.html

銀塩時代の偏光フィルター（直線偏光フィルター：型番がPLの物）の後ろに円偏光フィルターを配置すれば
デジカメに使っても色むらやモアレを発生させずに任意の明るさに調整できると思います。

[昭和爺]

ヘリコイド様、ほか皆さん今日は。
コンデジにNDフィルターを内蔵する理由について富士フイルムが下記の説明をしております。
https://www.fujifilm-x.com/ja-jp/produc ... as/x100vi/

> 内蔵NDフィルター
>静止画/動画で使用可能な4段分のNDフィルターをレンズに内蔵します。
> 光量が多い環境での開放での撮影や、スローシャッターでの撮影時に有効です。
> ファンクションボタンやメニューから簡単に有効にすることができます。

内蔵してあるNDフィルターは一種類ですがND16相当のフィルターを使っているとのこと。
一般写真では単純に露出があっているだけではなく、滝や渓流の流れの感じを出すためにあえて遅めのシャッター速度で意図的な被写体ブレで肉眼で見た時の様な自然な効果を狙う場合に有効ということです。やたらと高速のシャッター速度では、ミルククラウンの瞬間を撮る時みたいな感じになって被写体としては不自然に印象を与えてしまうからです。
それ以外に他の理由としては、CMOSセンサーには設計時に基準感度を定めますが、他の方も言及されてますがコンデジのセンサーはスマホ、監視カメラやドライブレコーダーといった比較的高めの感度を常用する用途向けに作られた物の流用ですので、基準感度がISO200〜400位の比較的高感度に設計されてます。今は画像処理プロセッサーの性能が向上し高感度の使用に関してはゲインアップによって増大したノイズを上手く除去するようになりましたが、逆にゲインダウンで基準感度より感度を下げると今度はノイズは殆ど変わりませんが、センサーのダイナミックレンジが狭くなり、少しの露出オーバーでも白飛びが起きやすくなり、また中間階調の描写も悪くなり、昔あった富士ミニコピーやKodakのテクニカルパンの様に非常に高調な描写となり、一般写真には使いづらくなります。そこで、基準感度が高めでも擬似的に低感度と同様の効果を得るためにNDフィルターを入れるということがあります。特に基準感度から低感度側に1EV(一絞り分)ゲインダウンしただけでダイナミックレンジが半分以下に狭くなってついづらくなることを防ぐ目的があります。この場合はND2相当でも役目を果たします。それでも、富士フイルムのコンデジのように多くの場合はNDフィルターはありかなしかの選択しかなくても多くの場合は低速シャッター効果用途もカバーする様にND8〜16相当のNDフィルターを使うことが多いようです。