被写界深度が焦点距離の影響を受けるのはなぜですか？

焦点距離が短くなると、被写界深度も増加します。どうしてこれなの？物理学のレッスンにはあまり興味がありません。単純で現実的な説明に興味があります。

前にこれに答えたのは確かですが、見つけられません。

• 焦点距離が長くなると、画角が小さくなります。
• 画角が小さいほど、画像を形成する光線は平行に近くなります。
• 光線間の角度の変動が少ない場合、光は十分に焦点が外れる前により多く移動する必要があります。

これは少し単純化しすぎていますが、少なくとも簡単に視覚化できることを願っています。

議論する分散は焦点距離であるため、この議論では、開口部は同じとみなされるべきです。

そのため、広角レンズと同じ距離から同じ被写体に焦点を合わせた望遠レンズは、高倍率の結果として被写界深度が浅くなりますが、その結果、2つの画像間の画角は大きく異なります。同じ画角で同じ被写体に焦点を合わせた望遠レンズと広角レンズは、同じ被写界深度を持ちます（ばらつきはありますが無視できます）。

ここの違いは？画角。したがって、これは被写体までの距離に関するものであり、実際には焦点距離ではありません。焦点距離と被写界深度の違いに対応するために距離を変えてください。ただし、前景と背景の比率は変わります。広角では焦点が合っている背景が多くなり、望遠では前景が多くなる傾向があります。この動作の結果は、望遠が背景のぼかしを拡大するため、浅い奥行きの錯覚を作成できます。それが、風景写真家が望遠で遠ざからない理由の1つです（もややその他の要因もおそらくより重要な役割を果たすでしょう）。

たとえば、DOFMasterなどのDoF計算機を提供するさまざまなサイトで私の情報をテストできます。たとえば、距離が10m（@ f / 8）の場合、10mm DoF = Infiniteおよび100mm DoF = 3.08mです。次に、100mmレンズを100m（さらに10倍）に移動すると、100mm DoFは無限に等しくなります。100mmレンズの画角は、10mmレンズと同じです。

要約すると、広角レンズは望遠レンズよりも被写界深度が浅く、これは同じ視野角で同じDoFを示すことで実証されています。

CambridgeのColor and Luminous Landscapeで、より詳細な（数学指向ではない）説明を得ることができます。2番目のリンクにはサンプル画像もあり、視覚的に見るのに便利です。

被写界深度は実際の開口サイズによってのみ影響を受けますが、実際の開口サイズはfストップではありません。「開口」と言うとき、実際には開口サイズではなく、「開口比」または「Fストップ」を意味します。

この「開口率」は画像の明るさを計算するために必要なものですが、実際の開口サイズは被写界深度を計算するために必要です。

任意のfストップ値について、焦点距離が長くなるほど、実際の開口サイズはmmで大きくなります。

Fストップは、開口部と焦点距離の比であり、で計算されf-stop = focal-length / apertureます。

Fストップから実際の開口サイズを取得するには... aperture-size = (1 / f-stop) * focal-length

したがって、50mm f1.4レンズの場合、実際の開口サイズ= 1（1.4 * 50）= 35mmの開口サイズです。

開口サイズは、光が通過する穴のサイズです。100mm f1.4レンズを作成するには、70mmの開口部が必要であり、これは本当に大きな直径のレンズになります。

したがって、実際の開口が大きいほど、被写界深度は小さくなり、任意のfストップ値では、焦点距離が長くなり、使用される実際の開口が大きくなります。

Fストップは、露出の明るさの計算を簡単にするために発明されましたが、実際に被写界深度の計算を複雑にします。しかし、自動カメラの前は、希望のFストップとシャッタースピードを計算することは実行可能でしたが、実際の開口サイズで作業する場合は非常に苦痛でした！

注：他の一部の回答で説明したように、被写体までの距離が長くなると、その被写体からの光はより平行になります。これは、被写体が遠くなるほど被写界深度が深くなることを意味します。これは、同じFストップでより長い被写界深度を持つ長いレンズの効果に対抗します。50mmおよび100mm f1.4レンズを検討してください。100mmはmm単位でより大きな開口サイズを持っていますが、写真を撮るためにさらに2倍移動する必要がある場合、距離の増加は実際の開口サイズの増加に対抗し、被写界深度は50mmレンズをより近い距離で使用する場合と同様になります。

なぜ長いレンズは浅い被写界深度を持っているのですか...要するに、同じFストップ数を維持するために物理的に大きな開口を必要とするからです。（fストップ値 "f" =焦点距離/アパーチャを思い出してください。

真のピンホールカメラについて考えてみましょう。それはレンズがないので焦点距離がなく、まともな焦点の合った画像を作るために本当に小さなピンホールが必要です。ピンホールが大きすぎる場合は、何もフォーカスされません。（つまり、真剣に浅い被写界深度！）

ここで、ピンホールボックスの前にレンズを配置する場合、画像を回折させずに十分な光が通過できるように、開口部を少し開く必要があります。（画像の焦点を合わせておく必要があり、光の波長は物理法則によって設定されることに注意してください）。

したがって、レンズが長くなると（同じセンサーに投影している間）、レンズの長さはバックエンドのサイズに比例して狭くなります。（同じサイズのセンサーを思い出してください）-これはレンズを暗くします。そのため、短いレンズの光捕捉能力に匹敵するように（つまり、同じf =ストップ値）、長さの変化に比例して開口部を大きくする必要があります（より多くの光をセンサーに通す）。

これが進むにつれて、開口部の物理的なサイズ（mm）がセンサーのサイズに比例して増加しています。そのため（ピンホールが大きすぎることを思い出してください）、物事に焦点を合わせるのがずっと難しくなります。したがって、広い開口を持つ長いflレンズは複雑で、通常サイズが大きく、はるかに高価です。

これは素晴らしい質問です！私は65年以上にわたってこのことに取り組んでおり、立派な答えだと思うものをまだ読んでいません。この目的のために、私は仲間に良い説明を投稿するように挑戦します。

しかし、待って、私は悟りを持っていると思う-とにかくそれをやってみましょう。

レンズは、外界の画像をフィルムまたはデジタルセンサーの表面に投影します。この画像を詳細に調べると、強度と色がそれぞれ異なる無数の円で構成されていることがわかります。この画像を観察またはキャプチャすると、これらの円が小さすぎて知覚できない場合にのみ、画像は均一で鋭く見えます。混乱の輪について話している。顕微鏡下では不明確であると見なされ、重なり合っているためです。それでも、適切な距離から見ると、それらが融合して見栄えの良い画像を形成していることがわかります。

これらの円の大きさを考えると、遅かれ早かれ、虹彩絞りの開口径（開口部）が、焦点面の表面に投影されたときのこれらの円の大きさを決定することがわかりますカメラ。

これで、カメラをf / 11またはf / 16またはf / 22に設定すると、カメラの開口部の作動直径が縮小することがわかります。そうすることで、結果がより小さな混乱の輪になるため、被写界深度が得られます。ここで、F値と焦点距離が絡み合っています。F値は、焦点距離をレンズの動作直径で割ることによって得られます。50mmをマウントし、f値をf / 16に設定するとします。作業口径は50÷16 = 3.125mmです。このようなラッシュアップは、カメラが正確に焦点を合わせられていれば、画像面での混乱の輪が小さいため、かなりの被写界深度を実現します。

次に、28mmの広角に切り替えます。シャッター速度とISOが一定に保たれている場合、f / 16の同じ絞り設定がこれを行います。しかし、f-16を達成するために虹彩絞りの作動直径はどうなりましたか？修正された作業直径は28÷16 = 1.75mmになります。

それは簡単です-同じf値で焦点距離が短くなると、作動開口が小さくなり、混乱の輪が小さくなります-したがって、被写界深度の範囲が広がります。

すべてにプラスとマイナスがあります。作動直径が非常に小さくなると、結果は無限の被写界深度になります。マイナスは、回折と干渉の双子の悪魔が介入し、画像が劣化することです。

階乗–カメラのレンズが最大値から2つのfストップでほぼ停止したときに最大のシャープネスが発生します（全開）。

非常にシンプルでありながら良い説明は次のとおりです。

• 焦点距離が長くなると、実際にズームインするため、視野（フレームに収まる領域）は小さくなります。

• これにより、カメラセンサーに投影される被写体の背後の領域が少なくなります。

• カメラセンサーのサイズは同じであるため、背景から焦点が遠く離れたオブジェクトは、センサー領域を埋めるためにさらに引き伸ばされます。言い換えると、背景のはるかにぼやけたオブジェクト（焦点距離のどちらの場合でも焦点範囲にないオブジェクト）は、拡大/拡大されるにつれてよりぼやけます。

焦点距離を2倍にしたときにフレーム内のオブジェクトの画像サイズを同じにするには、被写体までの距離も2倍にする必要があります。ただし、これはここでは直接関係ありませんが、より良い比較のためにのみ必要です。とにかく、背景はより高いfでよりぼやけます。