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2023年10月11日 (水)

・レンズ光学性能とセンサー解像度

iPhone15のメインカメラの画素数は4800万画素。
中華系スマホだと1.5億画素などもあります。

ところで、
ニコンD850(フルサイズ4575万画素)といった高画素一眼カメラが出てきたときには
おススメレンズ一覧が公開されました。
これは高解像度センサーでも十分能力が発揮する解像性能のレンズをピックアップしたものです。
古いレンズだと、十分に高解像度のセンサーの性能が出せないため。

また、小絞りボケ(回折限界)も問題になります
一眼カメラのセンサの画素ピッチだと、F8より絞ると回折現象で
像が甘くなると言われる話です。

この回折限界ですが、スマホのセンサーサイズで、画素数が多いと
非常に画素ピッチが狭くなるため(1.2umとか)回折限界もF2.0を切ります。
スマホのレンズのF値はF1.6-F2.0位が多いですが、このF値でも小絞りボケが起きます。


じゃあ、スマホのカメラはこんなにも高画素にしても意味ないのか?


実験条件
画素数が1600万画素と2400万画素のカメラで解像度に違いがあるのかをチェック。
ただし、レンズ光学性能が足りていない状態で比較。

光学性能が足りていない条件は小絞りボケが発生するF22で撮影することとします。
_raw_dsc02237_all

F8.0ではしっかり細かい部分が描写されていますが、
F22にすると像全体が甘くなりセンサの性能が十分に出せていないことがわかります。
同じレンズを用いて、画素数の異なる2つのカメラでの比較。


結果
16m_all

もっと拡大
16m_all1

これを見ると、光学性能が足りなくても
センサ解像度が高いほうが細かい部分まで映っています。

この結果を見ると、スマホカメラのレンズの性能が十分じゃなくても
センサを高解像度化することである程度恩恵があることがわかります
(センサの本来の解像度は出せないけど)


簡単な説明のためにこの意図的にじませた文字で考えてみます。
Resezed184742  

これを高解像度と低解像度で表した場合
Resezed184743 Resezed184744

 

もともとぼけてしまった部分は復活しませんが、
やはり解像度が高いほうがより正確に情報を表せています。

もっとも、カメラの場合は画素ピッチが狭くなると
ダイナミックレンジが狭くなったりノイズが多くなったりするので、単純に比較はできません。
ただ最近のスマホは重ね合わせなどでそこをカバーしているので、
解像度をある程度上げても許容できるのかもしれない。

 

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