五海里

　以前の記事でフォーマットサイズによってボケ量がどう変化するか計算した。

フォーマットサイズによるボケ量の変化 | 五海里
http://illlor2lli.blogspot.jp/2016/08/blog-post.html

　今回はフォーマットサイズが同一でも、レンズの焦点距離が伸びたときに同一倍率で写したときのボケ量の変化について計算する。
　一般的にボケが大きくなる条件としては、レンズの焦点距離は長いほうが、被写体との距離は近いほうがボケは大きくなると知られている。しかし、目的の被写体を異なる焦点距離で写した場合、焦点距離が長いレンズ（ボケが大きい）では被写体との距離は遠く（ボケが小さい）ならなければ同一倍率では写せない。
　その場合、焦点距離の長さと被写体との距離の関係のどちらが大きく影響するのか、計算にて求める。

　使用する式は以前と同じ。
δ = d*f^2/(R*F*(R+d))
δ : 像面上のボケの大きさ（後ボケの場合）[mm]
R : 被写体までの距離[mm]
f : レンズ焦点距離[mm]
d : ピント位置からボケ光源までの距離[mm]

　まずは基準として前回と同じ、50mm F1.4 ピント位置1m ボケ光源1mの場合のボケを用いる。計算は前回と全く一緒だ。
δ = 1000*50^2/(1000*1.4*(1000+1000))
δ = 0.893 [mm]

　次に焦点距離100mmで撮影する場合を考える。
　同一倍率で撮影する場合、焦点距離が50mmの2倍なので撮影距離も2倍となる。
　そのため、条件としては100mm F1.4 ピント位置2m ボケ光源1mだ。
δ = d*(f*m)^2/(R*m*F*(R*m+d))
m : 焦点距離/50mm = 2
δ = 1000*100^2/(2000*1.4*(2000+1000))
δ = 1.19 [mm]
　となり、ボケは焦点距離が伸びることのほうが大きく効くようだ。今までの経験・体感とも合う。

　簡単な2パターンを比較しただけだが、δをmで偏微分してグラフにすれば変化もよく分かりそうだ。面倒なのでやらないが。

　過去にSD1のCF速度による書き込み時間の変化について調べた。

SD1におけるCFの速度が与える影響 | 五海里
http://illlor2lli.blogspot.jp/2016/03/sd1cf.html

　この記事ではTranscend 400xとSanDisk Extreme Proで6秒程度しか変わらず、ほぼ効果が無かった。

　では、SD1の後継機のsd Quattroではどうなのか、調べてみた。

　使用するSDカードは手元にあった以下の5種類。
・SanDisk Extreme Pro 256GB UHS-I Class3
・Panasonic 32GB UHS-I Class3
・SanDisk Mobile Ultra 8GB UHS-I(microSD)
・東芝 16GB UHS-I(microSD)
・台湾製ノーブランド 4GB Class4(microSD)
　microSDはSanDiskのアダプタを利用した。

　計測条件は
・連写モード
・Mモード、絞り開放、SS1/4000
・バッファフルの12枚まで連写
・連写開始〜書き込みランプ消灯までの時間を計測
　とした。

　結果は以下のとおり。

使用メディア	書き込み時間
SanDisk Extreme Pro 256GB UHS-I Class3	41秒
Panasonic 32GB UHS-I Class3	53秒
SanDisk Mobile Ultra 8GB UHS-I(microSD)	1分25秒
東芝 16GB UHS-I(microSD)	49秒
台湾製ノーブランド 4GB Class4(microSD)	1分38秒

　この中では最大で60%近くの改善が見られた。また、SD1では最速でも7枚で1分21秒かかっていたことに比べれば、非常に書き込み速度は速くなっている。実際に使用していてバッファ詰まりで困ったことはまだない。
　また、この時間は書き込みランプ消灯までを測ったものだが、バッファ自体はこの時間よりもずっと速く開放される。その様子は下の動画を見てほしい。

　大体だが、Extreme Proを使用した場合は
連射開始〜12枚撮影：2秒
12枚撮影〜バッファ回復：9秒
バッファ回復〜書き込み終了：30秒
　という内訳となっている。

　SD1でのCFごとの速度の違いに比べれば、SDカードによる書き込み速度への影響は大きい。sdQでは可能な限り高速なSDカードを使用したいところだ。
　しかし遅いSDカードを使用していても、SD1に比べればバッファの開放速度が段違いに速い。いままでSD1の書き込み速度に慣れていた身としてはとても快適な速度となった。

　フルサイズはボケが大きい、とは経験的によく知られた話であるが、それを定量的に解説した記事はめったに見ない。
　なので実際に計算を用いてどの程度変化するのか調べてみる。

　使用する計算式は過去に被写界深度に関する記事で紹介したWebページに載っている被写界深度計算の式を用いる。

被写界深度の計算、許容錯乱円径をどのように設定するか？ | 五海里
http://illlor2lli.blogspot.jp/2015/11/blog-post_25.html

　ここで紹介したページには下記の式が載っている。

後方被写界深度 = (R^2*δ*F)/(f^2-R*δ*F)
R : 被写体までの距離[mm]
δ : 許容錯乱円直径[mm]
f : レンズ焦点距離[mm]

　この式は以下のように読み替えることができる。

δ = d*f^2/(R*F*(R+d))
δ : 像面上のボケの大きさ（後ボケの場合）[mm]
R : 被写体までの距離[mm]
f : レンズ焦点距離[mm]
d : ピント位置からボケ光源までの距離[mm]

　この式を利用してボケの大きさを計算してみる。

・35mm判換算50mm F1.4 ピント位置1m ボケ光源1mの場合
　35mm判の場合、上記の式をそのまま利用して計算すればいい。
δ = 1000*50^2/(1000*1.4*(1000+1000))
δ = 0.893 [mm]

　また、比較対象として35mm判換算倍率2倍のm4/3を想定する。焦点距離が換算50mmであること、また撮影した画像を35mm判のものと同じ大きさで鑑賞する場合、拡大率も2倍になることを考慮して式を変更する。アスペクト比の違いは無視する。
δ = d*(f/m)^2/(R*F*(R+d))*m
m:35mm判換算倍率

　この式で計算を行うと、
δ = 1000*(50/2)^2/(1000*1.4*(1000+1000))*2
δ = 0.446 [mm]
　となる。

　式をよく見るとmは分子で逆2乗、更に拡大率で1乗されているため、ボケの大きさは換算倍率に反比例することがわかる。
　計算結果は有効数字を3桁で丸めたため正確に2倍にはなっていないが、丸めない場合は正確に2倍となる。
　また、ボケの大きさに関してはF値も換算倍率倍したときと同じ大きさになる（m4/3 25mm F1.4 → 35mm判 50mm F2.8と同等）と言われるが、式を見ればその通りとなるのがわかる。

・実焦点距離50mm F1.4 ピント位置1m ボケ光源1mの場合
　今度は同じ焦点距離のレンズを用いた場合で計算する。
　35mm判の場合は上と同じδ = 0.893 [mm]となる。

　m4/3の場合、計算式は以下となる。
δ = d*f^2/(R*F*(R+d))*m
δ = 1000*50^2/(1000*1.4*(1000+1000))*2
δ = 1.79 [mm]
　式を見ればわかるが、像面でのボケの大きさは同じであり、単純にmがかかるだけなのでボケの大きさは換算倍率倍になる。
　同じレンズを35mm判とAPS-Cなどで使った場合は、画角は全く異なるがボケの大きさ自体は小フォーマットのほうが大きく見えることになる。

・実焦点距離50mm F1.4 ピント位置35mm判で1m、m4/3で35mm判と同一像倍率となる距離、ボケ光源1mの場合
　同じレンズを用いて、メインの被写体が同じ大きさに写る条件で考える。
　35mm判でのボケの大きさは同じδ = 0.893 [mm]。

　m4/3ではまず撮影距離を求めなければいけない。
　35mm判で50mmレンズを使用し、撮影距離1mのときに写る範囲が換算倍率mのときに同じ範囲となる撮影距離を求める。
　この距離は、過去記事の大きさと距離のわかっている被写体に対して所望の大きさで撮影するのに必要な焦点距離の式を使えばわかるが、単純に換算倍率倍になる。m4/3の場合は2mだ。
　この条件では
δ = d*f^2/(R*m*F*(R*m+d))*m
δ = 1000*50^2/(1000*2*1.4*(1000*2+1000))*2
δ = 0.595 [mm]
　となる。
　換算倍率ぶんだけ小さくなるような単純な計算にはならないが、他の距離条件でもボケは小さくなる方向だ。

　以上の計算から、経験上わかりきった話ではあるがやはりフォーマットサイズが大きい方がボケが大きくなることがわかる。2番目の条件だけは小フォーマットのほうがボケが大きいが、撮影される写真があまりにも違ったものになるのであまり参考にはならないだろう。

　SIGMA sd Quattroは購入してすぐはセンサダストが出るようだ。
　本日7月20日、SIGMAよりセンサダスト清掃に関してのお知らせが出た。

シグマデジタルカメラ「SIGMA sd Quattro」をご愛用のお客様へ｜株式会社シグマ
https://www.sigma-photo.co.jp/new/new_topic.php?id=1044

　要約すれば、
・センサ清掃は無料
・購入一年以内ならば送料もSIGMA負担
　とのことだ。センサ清掃自体は購入後一年以内は関係なく無料となる。

　このリリース文中に以下のような一文があった。

弊社の従来機と比べご使用初期の段階で撮像素子表面に付着したゴミの映り込みが目立つ場合がございます。

　この文から想像するに、ダストの原因はシャッターから出るメカダストと考えて間違いないだろう。そのため、使っていくうちにダストは発生しにくくなっていくはずだ。何度もSIGMAにカメラを送るのが嫌な人は数千ショットくらい一気に撮ってから清掃を頼めば清掃の頻度は減らせるだろう。

　SD1までのユーザーは今までの感覚でダストプロテクタを取り外し、自分で清掃を試みる方も多いようだ。
　しかし、sdQのプロテクタ取り付けは今までのものとかなり違っており、脱着にはかなり難儀する。
　私も購入後3日目でセンサダスト清掃を試みたが、かなり手間取った。
　ここでは私のダストプロテクタ脱着方法について記す。

　本記事は自力でのダストプロテクタ取り外し・センサ清掃を推奨するものではありません。本記事を参考に清掃を試みた結果、ダストプロテクタやセンサを損傷する等の不利益が生じても筆者は責任を負いません。

　まず用意するものはピンセット。SD1までは指だけで取り外しができたが、sdQでは無理だ。

　sdQのダストプロテクタは左右の爪で固定されている。向かって右側の爪（●マーク）と左側の爪（▼マーク）だ。

　まずはピンセットでマウント上部にある出っ張りをピンセットでつかむ。このとき、写真のように左右方向からつかんだほうがいい。上下方向にはラバーが貼られており、ここをピンセットでつかむとラバーが剥がれる危険がある。

　次に、右側の爪（●）を指で外側へ押しながらピンセットでプロテクタを持ち上げる。そうすれば右側だけが爪から外れ、浮いた状態となるはずだ。

　その状態で今度は左側の爪（▼）を指で外側へ押しながらプロテクタを持ち上げる。
　そうすれば「外すだけなら」比較的簡単にできるはずだ。
　逆順ではうまくいかなかったので、この順番で外すのがいいだろう。

　その後はセンサをブロワで吹くなりエタノールで清掃するなりお好きなように。

　清掃後は取り付けだが、こちらのほうが難しい。

　今度はまずプロテクタを左側の爪（▼）に引っかかるよう、斜めに差し込む。ここだけでもやや手間取る。

　左側の爪（▼）にきちんとはまった後は右側の爪（●）を指で外側に押しながらプロテクタを押しこめば終わりだ。
　左右の爪のアップ写真を見ればわかるが、右側の爪（●）には上部に出っ張りがあるが左側の爪（▼）にはない。そのため、最後に指で爪を押しながらプロテクタを押し込むことが右側でしかできないのだ。
　この順番でないと取り付けは不可能と思われる。

　購入後3日目で清掃した私のsdQだが、今日確認したらまた大物がセンサにくっついていた。F45で白い壁を撮った写真が以下だ。

　サムネイルでもわかるレベルのゴミがいる。

　このゴミはF5.6の時点で確認できてしまったので、さすがに無視はできなかった。
　清掃自体はカメラを下に向けた状態でブロワを吹いただけだ。
　清掃後が以下。

　ダストは綺麗に消えた。色味がおかしいが人工光源でピントもあっていない真っ白な壁だとAWBは狂いやすいのかもしれない。

　ちなみにF45という絞り値はMACRO 180mm F2.8にTC-2001を付けて実現している。
　この状態では開放もF5.6となるので、今回のような大きいダストならばLV画面を見ただけで存在がわかる。

　さて、このセンサ清掃だが、基本的にはSIGMAに任せるべきと考える。
　sdQのダストプロテクタは今までのものに比べると薄くて割れやすいという情報もある。中には購入早々このプロテクタを割ってしまった方もいるとかいないとか。
　また、twitterのフォロワーさんの情報ではプロテクタを割ってしまうとSD1の場合で7000円ほどの修理代がかかるようだ。sdQも同じくらいの値段かはわからないが、いずれにしろ出費にはなる。
　さらにこのプロテクタは外すのはいいが、取り付けのほうが難しい。最悪の場合は取り外したはいいが、取り付けができずに途方にくれる可能性もある。
　私も左側の爪（▼）のアップ写真を見ればわかるが、取り付けで試行錯誤しているうちにピンセットで爪に傷を付けた。

　自力でセンサ清掃を行うメリットは、所要日数が1日で済むという点だろう。SIGMAに送った場合は「製品受け取り後、最優先にて対応させていただきます。」と書いてはいるが、どれだけ早くても輸送期間含め3日間は必要だろう。
　プロテクタ破損やセンサへの傷などのデメリットに目をつぶってもいいほど、その唯一のメリットが譲れなければ自力で清掃してもいいだろう。
　その場合、冒頭にも書いたとおり私は当然何の責任も負えない。

2016/07/26追記
　sd Quattroの取扱説明書にダストプロテクタ取り外し方法について記載があった。153頁からだ。私は取扱説明書は開いてすらいないので気が付かなかった。
　内容に関してはここで紹介した方法そのままだった。

　CMOSセンサには画素読み出しのタイムラグからローリングシャッター現象、通称コンニャク現象が発生する。FoveonセンサもCMOSであるため、この現象は避けられない。
　sd Quattroでは「動画撮影機能なし」かつ「電子シャッターなし」のため、この現象が問題となるのはフレーミングやピント合わせのときのみだ。
　しかし動体を撮ろうと思うと気になる。

　下の動画はsdQにMACRO 180mm F2.8 + TC-2001を付けてカメラを上下・左右に動かしたときの様子だ。

　縦に動かしたときはコンニャク現象は発生していないが、横に動かしたときはグニャグニャになっている。
　また、歪みが上下対象になっているので、上下で分割読み出しをしている可能性がある。
　普段の使用では全く感じないが、もしかしたら天体などの厳しい条件では上下で違いが出るかもしれない。

　この動画は背面液晶を撮ったものだが、EVFでも全く同じ状況だ。
　まあ、Foveonに手を出そうという人はこの程度の問題は織り込み済みだろう。

　以前、Merrillセンサのダークノイズを確認した。

Foveon X3 Merrillのダークノイズ | 五海里

　sd Quattroが手に入ったので、Quattroセンサのダークノイズも同じように確認してみた。
　ISO100からISO6400まで、SS30秒で中心部200×200ピクセルをトリミングした。

・ISO100

　ノイズは見当たらない。

・ISO200

　こちらも綺麗なままだ。

・ISO400

　拡大すればややノイズが見えてくる。

・ISO800

だいぶ輝度ノイズが見えてきた。Merrillに比べると強い輝点がいくつか見える。

・ISO1600

　ISO800のものと大差なく見えるが、輝点はこちらのほうが少ない。

・ISO3200

　一気にノイズが増えた。サムネイルで見てもノイズの増加が明らかで、カラーノイズも増えた。

・ISO6400

　ここまでくると使い物にならなさそうだ。サムネイルではカラーノイズも出ているが、縞模様のようなものも見える。

　ダークノイズ減算はSD1同様、切ることができないのでこれは減算後の写真だ。
　SPPでビニング現像をすればもうすこしマシになるかもしれない。

　Foveonセンサ機にてマウントアダプタを利用した場合、もしくは非常に古いSAマウントレンズを利用した場合の色被りについて、過去記事で紹介している。

Foveon X3 Merrillの色被り | 五海里

　この記事はMerrill世代のSD1 Merrillでの色被りを紹介した。
　トップに載せた写真を再掲するが、Merrillセンサではマウントアダプタ利用時は実用にならないレベルで色が変化する。

　色の変化は周辺部と光軸中心で全く違うため、SPPのみでは補正も不可能だ。CornerFixを利用しても完全には補正できない。モノクロでしか利用できないレベルだった。

　では、新しく出たsd Quattroで撮影した場合はどうか？
　実際に試してみた。

　まずは白い壁をSOLIGOR 28mm F2.8を取り付けて撮影してみる。

　SPPで露出だけ少しいじり、色は全く触れない状態で現像した。
　ご覧のとおり、Merrillセンサに比べれば色被りは非常に少ない。

　ちなみに、Merrillセンサで同じように白い壁を同じSOLIGORで撮った写真が以下だ。

　では、sdQで実際に風景を撮影してみる。

　全体的にやや緑に被っていたため、SPPで紫側へカラー調整している。
　適当に撮っただけなのでピントも合っていないが、色についてはかなりマシでないだろうか。色被りの程度としてはSD15までの水準に戻った。
　これでも左端は緑被りが残っているが、Meriillのものに比べれば非常に少ない。
　また、使用しているレンズがフィルム時代の28mmであるため、テレセントリック性も全く考慮されていないはずだ。別のレンズ、特に焦点距離が長いレンズを利用すればもっと色被りは少なくなると思われる。
　そもそもこのレンズ、左右で色被りの程度が違うのでやや偏心しているのではないかと思っている。

　SD1 Merrillではモノクロ専用とするしかなかったマウントアダプタだが、sd Quattroではレンズにもよるがまずまず実用になるものと思われる。
　SAマウント用のマウントアダプタはM42マウント用、ハッセルブラッドVマウント用の二つが現存している。過去にはFマウント用も存在していたが、現在は生産されていない。
　M42が使えるため、かなりレンズの選択肢も広い。
　そのうえ、ミラーレスとなったことで実絞りでもファインダー像が暗くならない。
　マウントアダプタを使用したい場合はsd QuattroはSD1と違って、全く使い物にならないものではなくなった。