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レンズのF値は何の数値?有効口径と焦点距離の比率

レンズのF値は何の数値イメージ

F値は絞りをコントロールする基本設定ですが、F値とはそもそも何の数値なのかわかりにくいと思います。

このページでは、F値はどうやって計算された数値なのか、レンズの有効口径も合わせてまとめてみました。

ノーノちゃん

F値は背景をぼかしたい時に使うけど、一体なんの数字だろう?
説明は難しいですが、図でご説明しますね。

コヤくん

1. レンズのF値とは

F値はレンズから入る光の量を表した数値のことで、ボケや被写界深度をコントロールすることができます。

F値は小さいほどレンズから取り込む光量は多くなり、ボケ量も大きくなる特徴があります。

レンズの明るさ性能はF1.8やF2.8などの「開放F値」で表されていて、レンズの型番として記載されています。

補足
開放F値とは絞りを最大に開いた状態で、そのレンズの最小F値になります。

f値-レンズ型番

ノーノちゃん

レンズの型番にF値が書かれているなら、簡単だね。
はい、初心者の方でもわかりやすいですね。

コヤくん

「F値」はこちらで詳しく解説しています。
F値(絞り値)とは?使い方を超初心者向けにわかりやすく解説F値(絞り値)とは?使い方を超初心者向けにわかりやすく解説

2. F値の計算式

F値はどのように求められた数値かというと、以下の計算式で表すことができます。

F値の計算式
焦点距離 ÷ 有効口径 = F値

レンズの焦点距離を有効口径(光が通る穴の直径)で割った数値が、F値となっています。

単焦点レンズ50mmF1.8を例に、図で説明するとこのようになります。

F値-有効口径比

F値は、有効口径に対して焦点距離が何倍であるかという数値になっています。

光量との関係は次のようになっています。

有効口径が同じ場合の光量
  • 焦点距離が短いほどF値は小さくなり、光量は多くなる
  • 焦点距離が長いほどF値は大きくなり、光量は少なくなる

わかりにくいですが、F値が小さいほど光量は多くなるという反比例の関係になっています。

有効口径比の求め方

有効口径はレンズの仕様表には書かれていませんが、上記の計算式から求めることができます。

「焦点距離÷有効口径=F値」に当てはめると、有効口径は「焦点距離÷F値」で求めることができます。このレンズの場合、有効口径は「50÷1.8=約27.8mm」となります。

これを元の計算式に当てはめると、

「焦点距離50mm÷有効口径27.8mm=F1.8」となります。

ノーノちゃん

有効口径って、フィルター径とは違うの?
フィルター径とは違い、有効口径はレンズ内部の光が通る幅になります。目で確認できないですし、数値は公表もされていません。

コヤくん

3. 最大口径比

ニコンやキヤノンのレンズには、「1:1.8」または「1:2.8」などと比率が記載されています。

レンズ口径比

これは口径 対 焦点距離の比率になっていて、開放での有効口径を「1」とした場合の焦点距離を表しています。

この口径比の例を3パターンご紹介してみます。

口径比の例
  1. 50mmF1.8
  2. 50mmF8
  3. 135mmF2

①50mmF1.8

上記で説明した単焦点レンズ50mmF1.8での例になります。

このレンズで開放F1.8の時、有効口径と焦点距離の比率は1:1.8になります。

F値-有効口径比

F1.8の時、焦点距離の50mmは有効口径の1.8倍になっています。

有効口径は「27.8mm」だったので、元の計算式に当てはめると「50mm÷27.8mm=F1.8」となります。

この比率は開放F値の場合なので、絞った場合はそれに応じて比率も変化します。

②50mmF8

同じ50mmF1.8レンズを、F8に絞った比率になります。

この場合、有効口径と焦点距離の比率は1:8に変化します。

F値-有効口径比

F8の時、有効口径を求めると「50÷8=6.25mm」となります。

元の計算式に当てはめると「50mm÷6.25mm=F8」となりました。

F8に絞るとF1.8に比べてレンズから入る光の量が少なくなり、イメージセンサーに届く光も弱くなります。

③135mmF2

135mmF2の明るい望遠単焦点レンズでの比率になります。

望遠レンズは物理的に長くなるため、イメージセンサーに届くまでに光が弱くなってしまいます。

そのため望遠レンズでF2のような明るさを確保するためには、有効口径を大きくする必要がありレンズ鏡筒が太くなります。

このレンズで開放F2の時、有効口径と焦点距離の比率は1:2になります。

F値-有効口径比

同じく有効口径を求めると「135÷2=67.5mm」となり、計算式に当てはめると「135mm÷67.5mm=F2」となります。

口径が大きいので光量は多いように見えますが、実際はイメージセンサーまでの距離が遠いので光量の減り方は大きくなります。

この場合、50mmF1.8の方がセンサーに届く光量は多いことになります。

用語解説
  • 有効口径:光が通る穴の直径をいいます。
  • 主点:光学上のレンズの中心になります。物理的なレンズの中央とは異なります。
    ズームレンズの場合は、ズームした焦点距離によって主点も前後に移動します。
  • 焦点距離:焦点となるイメージセンサーから主点までの距離になります。
    ズームレンズでは主点の移動に合わせて焦点距離も変化します。

「焦点距離」を詳しく知りたい方はこちら
レンズの焦点距離・画角をわかりやすく解説レンズの焦点距離・画角をわかりやすく解説

ノーノちゃん

F値がなんの数値か、なんとなくわかった気がするよ。
計算が出てくるとややこしいですが、光の量を表した数値と覚えておけばOKです。

コヤくん

4. F値は何の数値?まとめ

F値は頻繁に操作する数値なのに、意味がわかりにくいカメラ用語となっています。

しかし有効口径と焦点距離の比率が理解できれば、なんとなくF値がイメージしやすくなるのではないでしょうか。

まとめ
  • レンズの明るさ性能は開放F値
  • F値は焦点距離÷有効口径で計算できる
  • レンズに記載の比率は口径比

F値による写真の効果はこちらでまとめています。
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