この項 xiàng 目 mù では、光 guāng 学 xué 分 fēn 野 yě におけるF値 zhí (F-number)について説 shuō 明 míng しています。その他 tā の用 yòng 法 fă については「F値 zhí (曖 aì 昧 meì さ回 huí 避 bì ) 」をご覧 lăn ください。
F値 zhí (エフち、英 yīng : F-number )とは、レンズの焦 jiaō 点 diăn 距 jù 離 lí を有 yoŭ 効 xiaò 口 koŭ 径 jìng で割 gē った無 wú 次 cì 元 yuán 量 liàng の値 zhí を指 zhĭ し、レンズ の明 míng るさを示 shì す指 zhĭ 標 biaō として用 yòng いられる。F値 zhí のFとは「焦 jiaō 点 diăn の」を意 yì 味 weì する"focal"から来 laí ている。
F値 zhí が小 xiaŏ さいほどレンズは明 míng るく(=レンズを通 tōng る光 guāng 量 liàng が多 duō い)、シャッター速 sù 度 dù を速 sù くできる。
[ 1]
絞 jiaŏ り を変 biàn 化 huà させたF値 zhí の模 mó 式 shì 図 tú 。絞 jiaŏ り1段 duàn ごとに光 guāng を集 jí める面 miàn 積 jī は半 bàn 分 fēn になり、F値 zhí は1.4倍 beì となっている。
F値 zhí の表 biaŏ 記 jì は、「F」もしくは「𝑓/」に続 xù けて、その値 zhí を表 biaŏ 記 jì する(例 lì :F値 zhí が2の場 cháng 合 hé に「F2」もしくは「𝑓/2」)。またを
2
log
2
F
{\displaystyle 2\log _{2}F}
が
絞 jiaŏ り の段 duàn 数 shù 値 zhí となる。
有 yoŭ 効 xiaò 口 koŭ 径 jìng とは、レンズの光 guāng 軸 zhoú 上 shàng 無 wú 限 xiàn 遠 yuăn の位 weì 置 zhì にある点 diăn 光 guāng 源 yuán を想 xiăng 定 dìng したときに、その点 diăn 光 guāng 源 yuán からレンズへ入 rù 射 shè する平 píng 行 xíng 光 guāng 線 xiàn の光 guāng 束 shù の直 zhí 径 jìng のことである。
F値 zhí を
f
n
{\displaystyle {f_{n}}}
とすると下 xià の式 shì のようになる。
f
n
=
f
Φ
{\displaystyle f_{n}={\frac {f}{\Phi }}}
f
{\displaystyle {f}}
: 焦 jiaō 点 diăn 距 jù 離 lí
Φ
{\displaystyle {\Phi }}
: 有 yoŭ 効 xiaò 口 koŭ 径 jìng
有 yoŭ 効 xiaò 口 koŭ 径 jìng が大 dà きいということは、光 guāng をより多 duō く集 jí められるということである。有 yoŭ 効 xiaò 口 koŭ 径 jìng が
1
/
2
{\displaystyle 1/{\sqrt {2}}}
になると光 guāng を集 jí める面 miàn 積 jī は半 bàn 分 fēn になる。したがって、F値 zhí が
2
{\displaystyle {\sqrt {2}}}
倍 beì となるごとに明 míng るさは半 bàn 分 fēn となる。
焦 jiaō 点 diăn 距 jù 離 lí を割 gē ることの意 yì 味 weì [ 編 biān 集 jí ]
焦 jiaō 点 diăn 距 jù 離 lí /開 kaī 口 koŭ 径 jìng である「F値 zhí 」が決 jué まると実 shí 像 xiàng の明 míng るさが決 jué 定 dìng する。
これに露 lù 出 chū 時 shí 間 jiān を乗 chéng じれば「光 guāng 量 liàng 」となる。
実 shí 像 xiàng の大 dà きさが焦 jiaō 点 diăn 距 jù 離 lí に比 bĭ 例 lì する。
カメラのライトヴァリューLV値 zhí の定 dìng 義 yì としては「減 jiăn 光 guāng 量 liàng 」で考 kaŏ えて、F^2=1、1/T=1として、相 xiāng 対 duì 比 bĭ 値 zhí を2底 dĭ の対 duì 数 shù で表 biaŏ している。
レンズが結 jié ぶ像 xiàng の面 miàn 積 jī は焦 jiaō 点 diăn 距 jù 離 lí の2乗 chéng に比 bĭ 例 lì して拡 kuò 大 dà する。一 yī 方 fāng 、レンズに入 rù 射 shè する光 guāng の量 liàng はレンズの有 yoŭ 効 xiaò 面 miàn 積 jī に比 bĭ 例 lì する。レンズの有 yoŭ 効 xiaò 面 miàn 積 jī は有 yoŭ 効 xiaò 直 zhí 径 jìng の2乗 chéng に比 bĭ 例 lì する。したがって、像 xiàng の面 miàn 積 jī あたりの光 guāng 量 liàng (照 zhaò 度 dù )は焦 jiaō 点 diăn 距 jù 離 lí の2乗 chéng に反 făn 比 bĭ 例 lì し有 yoŭ 効 xiaò 径 jìng の2乗 chéng に比 bĭ 例 lì する。すなわち、(有 yoŭ 効 xiaò 径 jìng /焦 jiaō 点 diăn 距 jù 離 lí )の2乗 chéng ≡1/F数 shù の2乗 chéng に比 bĭ 例 lì する。
F値 zhí はレンズの明 míng るさを示 shì す指 zhĭ 標 biaō として広 guăng く使 shĭ われているが、レンズの透 toù 過 guò 率 lw などの影 yĭng 響 xiăng により、F値 zhí のみを用 yòng いて露 lù 出 chū を正 zhèng 確 què に議 yì 論 lùn をすることはできない。
特 tè に問 wèn 題 tí となるのは(透 toù 過 guò 率 lw とは無 wú 関 guān 係 xì だが)レンズが撮 cuō 像 xiàng 面 miàn から離 lí れるマクロ撮 cuō 影 yĭng の場 cháng 合 hé である。前 qián の節 jié の説 shuō 明 míng は無 wú 限 xiàn 遠 yuăn の被 beì 写 xiě 体 tĭ の撮 cuō 影 yĭng が前 qián 提 tí であるが、マクロ撮 cuō 影 yĭng ではその前 qián 提 tí が大 dà きく崩 bēng れる。レンズ面 miàn を通 tōng 過 guò する光 guāng 量 liàng は同 tóng じのまま、レンズを離 lí したことで像 xiàng が大 dà きくなっているわけであるから、一 yī 定 dìng サイズの像 xiàng における光 guāng 量 liàng はその分 fēn 低 dī 下 xià するという理 lĭ 屈 qū である[ 2] 。日 rì 本 běn の多 duō くの(大 dà 手 shoŭ )メーカはマクロレンズについても通 tōng 常 cháng の公 gōng 称 chēng F値 zhí が示 shì される設 shè 計 jì としているが、ニコン はマクロレンズを実 shí 効 xiaò F値 zhí が示 shì される設 shè 計 jì としている。安 ān 原 yuán のNANOHAx5のようにマクロ専 zhuān 用 yòng であるためとしてマクロ撮 cuō 影 yĭng 時 shí (同 tóng レンズの場 cháng 合 hé は5倍 beì )における実 shí 効 xiaò F値 zhí を仕 shì 様 yàng として公 gōng 称 chēng している場 cháng 合 hé もある。
レンズの透 toù 過 guò 率 lw が問 wèn 題 tí になる場 cháng 合 hé としては、コーティング技 jì 術 shù がなかった時 shí 代 daì の表 biaŏ 面 miàn 反 făn 射 shè では、例 lì えば1面 miàn の透 toù 過 guò 率 lw が95%とすれば4群 qún 6枚 meí 構 goù 成 chéng のレンズで4群 qún =8面 miàn から約 yuē 66%(0.95の8乗 chéng は0.6634...)の光 guāng 量 liàng しか透 toù 過 guò しないことになる。STF レンズのようにフィルタが含 hán まれている光 guāng 学 xué 系 xì などでも問 wèn 題 tí となる。光 guāng 学 xué 系 xì の透 toù 過 guò 率 lw を加 jiā 味 weì した実 shí 質 zhí 的 de な明 míng るさを示 shì す指 zhĭ 標 biaō をT値 zhí と呼 hū び、映 yìng 画 huà 用 yòng 高 gaō 級 jí レンズでは絞 jiaŏ り環 huán がT値 zhí 表 biaŏ 示 shì されていることがある。前 qián 述 shù のSTFレンズ 等 děng を除 chú くとスチル写 xiě 真 zhēn 用 yòng レンズにはほとんど存 cún 在 zaì しないがフォトン 用 yòng クック・アモタール・アナスチグマット2inT2.2(F2)とクック・フィールド・パンクロ4inT2.8(F2.5)、ニコン のFマウント300mmT2.2 (F2)が知 zhī られている。ただコーティング技 jì 術 shù の進 jìn 歩 bù で表 biaŏ 面 miàn 反 făn 射 shè が減 jiăn り、またレンズを透 toù 過 guò した後 hoù の光 guāng 量 liàng を測 cè 定 dìng するTTL露 lù 出 chū 計 jì が一 yī 般 bān 的 de になっていることもあり、一 yī 般 bān 用 yòng 途 tú の写 xiě 真 zhēn 撮 cuō 影 yĭng においてF値 zhí とT値 zhí の差 chaī が問 wèn 題 tí になることはないと考 kaŏ えてよい。
イマゴン など絞 jiaŏ りでなくレンコン状 zhuàng などのグリッドで光 guāng 量 liàng 調 diaò 整 zhěng するレンズではF値 zhí が使 shĭ えないため、相 xiāng 当 dāng 値 zhí のH値 zhí が使 shĭ 用 yòng される。これも露 lù 出 chū 決 jué 定 dìng に際 jì しF値 zhí と同 tóng 様 yàng に扱 xī って問 wèn 題 tí はない。
レンズの絞 jiaŏ りを開 kaī 放 fàng (全 quán 開 kaī )した時 shí のF値 zhí を開 kaī 放 fàng F値 zhí という。開 kaī 放 fàng F値 zhí の小 xiaŏ さなレンズを「明 míng るいレンズ」という。また高 gaō 速 sù シャッタースピードで撮 cuō 影 yĭng できることから「ハイスピードレンズ」「高 gaō 速 sù レンズ」などの呼 hū び方 fāng もある。
一 yī 般 bān 向 xiàng けに市 shì 販 fàn されている製 zhì 品 pĭn としては、数 shù 字 zì 上 shàng F値 zhí はコシナ の「フォクトレンダー スーパーノクトンF0.8」(マイクロフォーサーズ 、29mm、フルサイズ換 huàn 算 suàn 58mm)、実 shí 効 xiaò F値 zhí [要 yaò 説 shuō 明 míng ] であればライカ の「ノクティルックス M 50mm f/0.95」(ライカMマウント)や、ニコン の「ニッコール Z 58mm f/0.95 S Noct」(ニコンZマウント )などが最 zuì も明 míng るいレンズである。またかつてはキヤノン から「キヤノン 50mm f/0.95」(キヤノンSマウント)が市 shì 販 fàn されていた。
特 tè 注 zhù 品 pĭn としては、アポロ計 jì 画 huà 用 yòng に設 shè 計 jì されたものをスタンリー・キューブリック が手 shoŭ に入 rù れ、映 yìng 画 huà 『バリー・リンドン 』に使 shĭ 用 yòng したカール・ツァイス の「プラナー50mmF0.7」や、旧 jiù 日 rì 本 běn 軍 jūn 用 yòng に東 dōng 京 jīng 光 guāng 学 xué (現 xiàn トプコン )が設 shè 計 jì した「トーコー50mmF0.7」を基 jī に戦 zhàn 後 hoù 再 zaì 設 shè 計 jì し、毎 meĭ 日 rì 新 xīn 聞 wén 社 shè の南 nán 極 jí 探 tàn 検 jiăn 隊 duì が使 shĭ 用 yòng した「シムラー50mmF0.7」などがある。
現 xiàn 実 shí 的 de にはシャッタースピードの限 xiàn 界 jiè や被 beì 写 xiě 界 jiè 深 shēn 度 dù の問 wèn 題 tí があるため、最 zuì 高 gaō でもF1.2からF1.4程 chéng 度 dù が実 shí 用 yòng 域 yù 、F2.8程 chéng 度 dù あれば充 chōng 分 fēn に明 míng るいレベルといえる。
現 xiàn 在 zaì はF1に始 shĭ まり1段 duàn 階 jiē で露 lù 光 guāng 量 liàng が半 bàn 分 fēn になる国 guó 際 jì 絞 jiaŏ りが一 yī 般 bān に使 shĭ 用 yòng されている。すなわちF1、F1.4、F2、F2.8、F4、F5.6、F8、F11、F16、F22、F32、F45、、、である。
古 gŭ いレンズには大 dà 陸 lù 絞 jiaŏ りを採 caĭ 用 yòng しているレンズもある。(F1.1、F1.6、)F2.2、F3.2、F4.5、F6.3、F9、F12.5、F18、F25、F36、F50、、、である。
Av
−2
−1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
表 biaŏ 示 shì
0.5
0.7
1.0
1.4
2
2.8
4
5.6
8
11
16
22
32
45
64
90
128
180
256
計 jì 算 suàn 値 zhí
0.5
0.707…
1.0
1.414…
2.0
2.828…
4.0
5.657…
8.0
11.31…
16.0
22.62…
32.0
45.25…
64.0
90.51…
128.0
181.02…
256.0
Av
−1
−0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6.5
7
7.5
8
8.5
9
9.5
10
10.5
11
11.5
12
12.5
13
13.5
14
表 biaŏ 示 shì
0.7
0.8
1.0
1.2
1.4
1.7
2
2.4
2.8
3.3
4
4.8
5.6
6.7
8
9.5
11
13
16
19
22
27
32
38
45
54
64
76
90
107
128
Av
−1
−0.7
−0.3
0
0.3
0.7
1
1.3
1.7
2
2.3
2.7
3
3.3
3.7
4
4.3
4.7
5
5.3
5.7
6
6.3
6.7
7
7.3
7.7
8
8.3
8.7
9
9.3
9.7
10
10.3
10.7
11
11.3
11.7
12
12.3
12.7
13
表 biaŏ 示 shì
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
2.2
2.5
2.8
3.2
3.5
4
4.5
5.0
5.6
6.3
7.1
8
9
10
11
13
14
16
18
20
22
25
29
32
36
40
45
51
57
64
72
80
90
Av
0
0.25
0.5
0.75
1
1.25
1.5
1.75
2
2.25
2.5
2.75
3
3.25
3.5
3.75
4
4.25
4.5
4.75
5
表 biaŏ 示 shì
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.7
1.8
2
2.2
2.4
2.6
2.8
3.1
3.4
3.7
4
4.4
4.8
5.2
5.6
ミノルタ
1.00
1.01
1.02
1.03
1.40
1.41
1.42
1.43
2.00
2.01
2.02
2.03
2.80
2.81
2.82
2.83
4.00
4.01
4.02
4.03
5.60
Av
5
5.25
5.5
5.75
6
6.25
6.5
6.75
7
7.25
7.5
7.75
8
8.25
8.5
8.75
9
9.25
9.5
9.75
10
表 biaŏ 示 shì
5.6
6.2
6.7
7.3
8
8.7
9.5
10
11
12
14
15
16
17
19
21
22
25
27
29
32
ミノルタ
5.60
5.61
5.62
5.63
8.00
8.01
8.02
8.03
110
111
112
113
160
161
162
163
220
221
222
223
320
^ レンズの焦 jiaō 点 diăn 距 jù 離 lí とF値 zhí - Panasonic
^ 正 zhèng 確 què には対 duì 称 chēng 型 xíng 配 peì 置 zhì のレンズでは直 zhí 感 găn 的 de に原 yuán 理 lĭ 通 tōng り、おおよそ倍 beì 率 lw に反 făn 比 bĭ 例 lì するが、非 feī 対 duì 称 chēng な望 wàng 遠 yuăn タイプや逆 nì 望 wàng 遠 yuăn タイプでは比 bĭ 率 lw が異 yì なる。