なぜ写真は写るの?

科学

最近では、スマートフォンの普及によって、誰もが自由に撮れる時代になりました。手にしているスマホで、なんで写真が撮れるんだろう?と、思ったことはありませんか?今回はその疑問について調べてみました。

(執筆・カメラマンG)

写真はどうやってできたの?

17世紀、ジョセフ・ニセフォール・ニエプスという人が、世界で初めて写真を作ることに成功しました。

当時、石版印刷(版画のようなもの)が発明され、風刺画や風景画の大量生産が可能になっていた時代でした。

それに興味をもっていたエニプスは「光」が作り出す象の研究を進めていたのです。

エニプスは最初に「ヘリオグラフィ」という技術を発案しました。

太陽の「光」を使って、印刷の原板を作っています。

そのときに使った、腐食防止剤である土瀝青(どれきせい)を応用し、カメラ・オブスクラを用いて1824年(1826年とも言われています)に「光」で画象を長く定着させることに成功させました。これが世界初の写真といわれています。

現存する最古の写真は1825年に撮った『Un cheval et son conducteur』(馬引く男)です。

Nicéphore Niépce Oldest Photograph 1825

その時には、「露出時間」が8時間~20時間もかかったのです。つまり、写真を1枚とるのに、丸1日の時間をかけていたのです。今じゃ考えられないような時間がかかっていました。

カメラ・オブスクラとは?

写真ができる前に、画家が使っていた技術です。

ピンホール(針穴)を開けて、そこに入ってきた「光」を暗い部屋の壁に投影するというものです。

昔の画家たちは、手書きでそれを紙に書き写していたのです。

それによって、写実的な下絵が手に入っていました。

それがある意味で、昔の写真です。人々は手書きで写真を撮っていました。

つまり、先ほど写真を1枚とるのに8時間以上かかっていましたが、もっと時間が掛かる作業をしていたことになります。

今の画家とは違い、風景を残すためだけの画家もいたと思われるので、今の写真と比べると、かなり気の遠くなる作業に感じてしまいます。

写真とは?

さて、馴れ初めがわかったところで、必要となるものとは何なのでしょうか?

太陽光によって照らされ反射した「光」を、ピンホールや「レンズ」を通して、「感光材料」に投影し、保存するのが写真です。

感光材料とは?

ニエプスが使った感光材料は、瀝青(れきせい)でした。

これは光が当たった部分のみ、固まるため、固まった部分以外を洗い流すことによって、写真として残したのです。

これが、今でいうフィルムでした。

つまり、ピンホールやレンズから通ってきた光を、化学反応によって、記録できる材料のことを言います。

後に、ダゲレオタイプという技術が開発され、「露出時間」が30分程度に短縮されました。それには銀板が使われています。その後に、湿版ができ乾板が出来てより小さく、「露出時間」が短く綺麗に撮れる技術が、開発されていきます。

今ではこの感光材料が、デジタル化され、「光」を電気的にとらえることによって、フィルムの交換が必要なくなっています。しかし、昔は化学反応であったため、画素という概念がありませんでした。

手間の代わりに、今では考えられないほどの画素数であったと考えられます。

露出時間とは?

「光」を「感光材料」に投影する時間をいいます。

現在、映像素子(光を電気的にとらえるもの)を使っているデジタルカメラでは、明るいところで、大抵1/300秒程度の時間で、写真が撮ることが可能です。

これらの時間を調節することによって、「感光材料」の変化度合いが変わり、明るさや写っているもののブレ方が変わります。

「光」を当てすぎてしまうと真っ白になり、まったく当てないと真っ黒になります。

そのため、電子化されていないフィルムの時代では、フィルムの取り扱いが非常にデリケートでした。

 

フィルムの現像作業を暗室で行わなければならないのはその為で、うっかり光を当ててしまうと「感光材料」が化学反応を起こし、苦労して撮った写真が全部ダメになっていました。

今でいう、うっかり苦労して撮った全てデータを消してしまう心苦しい感覚に近いです。昔の写真を撮る苦労は、今の比にならないので、死活問題だったでしょう。

レンズとは?

「光」を取り入れる際に、光の屈折を使って光量を増幅させるものです。

ただのピンホールでは、明るさが足りず、暗いため、レンズを使って明るく取り入れます。

 

この際によく使われるのが凸レンズです。現在は凹凸のレンズを4枚程度重ねることで、魚眼、広角、望遠、ピント調節などが加わり多岐にわたるようになっています。

構造がかなり複雑ですね。

現在のカメラは、「感光材料」ではなく、映像素子に統一されている為、レンズが大事な理由がわかります。

写真における光とは?

光があるからこそ、写真を写すことが可能になります。

昨今では暗い場所でも、光を捉えられるようになってきていますが、元は光を捉えることから始まっています。いろいろな開発がすすめられ、気軽に撮れますが、これらの事があるからこそ、写真を写すことができるのです。

最後に

以上が今回、「なぜ写真が写るの?」ということのまとめです。

今から、カメラ(スマホ)を持って撮りに行く方もいるかと思います。撮る方法については、あまり触れていませんが、少しでも知識や参考になればと思います。まだまだ沢山の知識がありますので、これをきっかけに深めていっていただけたらなと思います。

Special Thanks : 参考記事・文献

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ニセフォール・ニエプス - Wikipedia
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