カメラのレンズには、F1.4やF8という数が刻まれています。小さいほうが明るいと言われますが、数が小さいのに光をたくさん通すのは奇妙な話です。
この裏返しは、F値が割り算の答えだから起きていました。割られる数と割る数が何なのかが分かれば、奇妙さは消えます。
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そもそも、レンズの中には大きさを変えられる穴がある
カメラのレンズの中には、絞りと呼ばれるしくみがあります。穴を大きくしたり小さくしたりして、レンズを通る光の量を変える機能です。たとえるなら、明るさに合わせて大きさが変わる目のひとみのようなものです。ただし目と違い、カメラの絞りは中の羽根を動かして穴の大きさを変えます。
F値は、この穴の開き具合を表す数です。「絞り値」とも呼ばれ、スマホのカメラの仕様にも「f/」に続く数として載っています。
F値は、焦点距離を穴の直径で割った数
F値は、レンズのどこかを測った長さではありません。キヤノンの用語集は、この数を「レンズの有効口径と、そのレンズの焦点距離によって求めます」と説明しています。
有効口径は、奥で光を受ける板（センサー）まで届く光の束が通る穴を、レンズの前から見たときの直径です。絞りの穴を大きく開けば、この値も大きくなります。そして焦点距離は、レンズから像が結ばれる位置までの長さを指します。つまりF値は、この2つを比べた値です。
用語集が挙げている例で確かめてみます。有効口径が100mm、焦点距離が280mmのレンズなら、2つの比は1対2.8です。割り算にすると280÷100＝2.8なので、このレンズのF値はF2.8です。
| 項目 | この例での大きさ |
|---|---|
| 焦点距離 | 280mm |
| 有効口径（穴の直径） | 100mm |
| 有効口径と焦点距離の比 | 1 対 2.8 |
| F値 | F2.8 |
だから、穴が大きいほど数は小さい
ここまで来ると、裏返しに見えた関係がほどけました。F値は割り算の答えなので、割る数の穴が大きくなるほど、答えは小さくなります。
さきほどの280mmのレンズで考えると、穴が100mmならF2.8です。その穴を2倍の200mmに広げれば、答えは1.4まで下がります。逆に穴を半分の50mmまで絞れば、答えは5.6へ上がります。
つまりF値が小さい数を指すとき、それは穴が小さいのではなく、焦点距離に対して穴が大きいという意味です。キヤノンも「数字が小さいほど穴は大きく開き、数字が大きいほど穴は小さくなります」と記しました。
「明るいレンズ」という言い方
カメラの世界には、レンズを明るいと呼ぶ言い方があります。目安になるのは、絞りをいちばん大きく開いたときのF値です。
ニコンの基礎知識は、この数が小さいレンズを「明るい」レンズと呼ぶと説明しています。理由も書かれていて、この数が大きいレンズよりもセンサーに写る像を明るくできるからです。
では、どれくらい明るくなるのでしょうか。産業用カメラを作るアバールデータの用語集によると、像の明るさは穴の面積、つまり直径の2乗に比例します。さきほど見たように、焦点距離が同じなら、F値が半分になるのは穴が2倍に広がるときです。そのため明るさは、F値の逆数の2乗に比例します。
たとえばF2.8からF1.4へ半分にすると、明るさは2の2乗で4倍です。つまり明るいという言葉は、レンズの色や見た目ではなく、焦点距離に対する穴の大きさを指していました。
望遠レンズが太い理由も、同じ割り算から出てくる
F値が割り算だと分かると、別のことも見えてきます。焦点距離280mmでF2.8を作るには、100mmの穴が必要でした。
焦点距離が長いレンズほど、同じF値を保つには大きな穴が要ります。遠くのものを大きく写す望遠レンズは、焦点距離が長いレンズです。スポーツの撮影現場に並ぶ望遠レンズが太いのは、そのためです。見た目の迫力ではなく、割り算の結果としてあの太さになりました。
iPhone 18 Proのf/1.48は、どれだけ開いているのか
リードの下のカードの記事で取り上げたiPhone 18 Proは、絞りをいちばん開くとf/1.48になります。F値は焦点距離÷穴の直径なので、穴の直径は焦点距離÷F値で出せます。焦点距離を1とすると、1÷1.48で約0.68です。
つまり光の入口は、焦点距離の約7割の太さまで開いています。iPhoneのレンズは指先ほどの大きさですが、比率でいえばそれだけ大きく開いていました。
まとめ
- F値はレンズの中の穴（絞り）の開き具合を表す数で、焦点距離を有効口径で割った答え
- 割る数である穴が大きくなるほど答えは小さくなるので、数が小さいほど穴は大きい
- 絞りをいちばん開いたときのF値が小さいレンズを「明るい」と呼ぶ。像の明るさはF値の逆数の2乗に比例する
- 焦点距離が長いほど同じF値に必要な穴は大きくなる。望遠レンズが太いのはそのため
- f/1.48は、光の入口が焦点距離の約7割まで開いているという意味になる
F値が小さいほど明るいのは、焦点距離を有効口径で割った答えだからでした。割る数の穴が大きいほど答えは小さくなり、像の明るさはその逆数の2乗で増えていきます。
F値の定義と「明るいレンズ」の説明は、キヤノンの写真用語集とニコンのデジタル一眼レフカメラの基礎知識によります。明るさとF値の関係を説明しているのは、アバールデータのレンズ用語集です。
