マクロ撮影

マクロ写真（またはフォトマクログラフィー^{[1] [2]}またはマクログラフィー、^[3]、時にはマクロフォトグラフィー^[4]）は、通常は非常に小さな被写体や昆虫などの生物を、写真内の被写体の大きさが等身大よりも大きい超クローズアップ写真です（ただし、マクロ写真は非常に大きな写真を撮る技術を指すこともあります）。^{[3] [5]元々の定義では、マクロ写真とは、}ネガまたはイメージセンサー 上の被写体の大きさが等身大以上の写真です。^[6]ただし、ある意味では、等身大よりも大きな被写体の完成した写真を指します。^[7]

フィルム面（またはセンサー面）上の被写体サイズと実際の被写体サイズの比率は、再現率として知られています。同様に、マクロレンズは、古典的には少なくとも1：1の再現率が可能なレンズですが、1：1を超えることはめったにありませんが、再現率の大きいレンズを指すことがよくあります。^{[7] [8] [9] [10]}

ネガやイメージセンサー上の画像の大きさが議論の対象となるテクニカルフォトグラフィーやフィルムベースのプロセスを除けば、完成したプリントや画面上の画像によって写真がマクロとして扱われることが多い。例えば、 35フォーマット（36×24 mm）のフィルムやセンサーを使用して6×4インチ（15×10 cm）のプリントを作成する場合、1:4の再現率しかないレンズでも等身大の結果が得られる。^{[11] [12]}

10:1 よりはるかに大きい複製率は、写真顕微鏡法と見なされ、多くの場合デジタル顕微鏡で実現されます (写真顕微鏡法は、マイクロフォームなどの非常に小さな写真を撮る技術であるマイクロ写真と混同しないでください)。

センサー技術の進歩により、今日の小型センサーのデジタルカメラは、再現率が低いにもかかわらず、「真の」マクロレンズを備えたデジタル一眼レフのマクロ機能に匹敵し、マクロ写真がより安価で広く利用できるようになりました。 ^{[9] [13]}デジタル時代では、24 mm以下の被写体がフレームの高さと一致するかそれより大きい場合、写真はより現実的にマクロとして定義されます。^[14]

フォトマクログラフという用語は、1899年にWHウォルムズリーによって、真の写真顕微鏡写真と区別するために、直径10倍未満の拡大率のクローズアップ画像を指すために提案されました。^[15]

顕微鏡写真の発達はマクロ写真の発展につながった。^[16]

マクロ写真の最も初期の先駆者の一人は、1880年生まれのパーシー・スミスである。彼はイギリスの自然ドキュメンタリー映画製作者であり、クローズアップ写真で知られていた。^[17]

クローズアップ撮影用に特別に設計された「マクロ」レンズは、近接撮影用に長い鏡筒を備え、高い再現率に最適化されており、マクロ撮影で最も一般的なツールの 1 つです。(他のほとんどのレンズメーカーとは異なり、ニコンはマクロレンズを「マイクロ」と呼んでいます。これは、もともとマイクロフォームの製造に使用されていたためです。) 最新のマクロレンズのほとんどは、無限遠まで連続的に焦点を合わせることができ、通常の撮影で優れた光学品質を提供できます。Canon MP-E 65mm f/2.8 1-5x Macro、Laowa 25mm f/2.8 2.5-5X Ultra Macro (比較的短い焦点距離)、Minolta AF 3x-1x 1.7-2.8 Macro などの真のマクロレンズは、実物大よりも高い倍率を実現できるため、小さな昆虫の目、雪の結晶、その他の極小の物体の構造を撮影できます。 Infinity Photo-Optical の TS-160 などの他の製品は、センサー上で 0 ～ 18 倍の倍率を実現し、無限遠から対象物から 18 mm まで焦点を合わせることができます。

焦点距離の異なるマクロレンズには、それぞれ異なる用途があります。

• 連続可変焦点距離 - ほぼすべてのマクロ被写体に適しています
• 45～65 mm – 商品写真、望ましくない影響を与えることなく近づける小さな物体、自然な背景の遠近感を必要とするシーン
• 90～105 mm – 昆虫、花、小さな物体を快適な距離から撮影
• 150～200 mm – 追加の作業距離が必要な昆虫やその他の小動物

延長チューブまたは連続調整可能なベローズを挿入して、レンズとフィルムまたはセンサーの間の距離を延長することも、マクロ撮影のもう 1 つの装備オプションです。レンズがフィルムまたはセンサーから遠いほど、焦点距離が近くなり、倍率が大きくなり、同じ絞りでは画像が暗くなります。さまざまな長さのチューブを重ねて、レンズと被写体の距離を短くし、倍率を上げることができます。ベローズまたはチューブを使用すると、利用可能な最大焦点距離が短くなり、無限遠に焦点を合わせることができなくなります。

カメラのレンズの前に補助クローズアップ レンズ(またはクローズアップ「フィルター」) を配置する方法もあります。安価なねじ込み式またはスリップオン式のアタッチメントでクローズアップ フォーカスが可能です。画質は専用のマクロ レンズや延長チューブよりも劣りますが、2 要素バージョンは非常に優れたものもありますが、安価な単一要素レンズの多くは色収差が発生し、結果として得られる画像の鮮明度が低下します。この方法は、固定レンズを備えたカメラで機能し、ブリッジ カメラでよく使用されます。これらのレンズはレンズの光学パワーに視度を追加し、最短焦点距離を短縮して、カメラを被写体に近づけることができます。これらは通常視度で指定され、重ねて (画質はさらに低下しますが) 目的の倍率を達成できます。

写真家は、ビューカメラの動きとシャインプルーフの原理を利用して、選択的な背景フォーカスを維持しながら、レンズに近いオブジェクトに焦点を合わせることができます。このテクニックには、フィルムまたはセンサー面に対してレンズを傾けることができるビューカメラまたは遠近法制御レンズを使用する必要があります。Nikon PC-E および Canon TS-E シリーズ、Hartblei Super-Rotator、Schneider Super Angulon、いくつかの Lensbaby モデル、Zoerk Multi Focus System、および中判用のさまざまなティルトシフトアダプターなどのレンズを使用すると、固定レンズマウントを備えたカメラでティルトを使用できます。従来のビューカメラでは、設計の一部としてこのような調整が可能です。

通常のレンズは、「リバースリング」を使用することでマクロ撮影に使用できます。このリングはレンズ前面のフィルタースレッドに取り付けられ、レンズを逆に取り付けることを可能にします。最大 4 倍の等倍で優れた品質の結果が得られます。レンズとカメラ本体間の通信がすべて電子化されているカメラでは、これらの通信を維持する特殊なリバースリングが利用できます。延長チューブまたはベローズを使用すると、非常に汎用性の高い真のマクロ (等倍より大きい) システムを組み立てることができます。マクロ以外のレンズは小さな再現率に最適化されているため、レンズを逆にすると、逆に高い比率で使用できます。

マクロ撮影は、両方のレンズの前面フィルターねじにねじ込むマクロ カプラを使用して、より焦点距離の長い通常マウントのレンズの前にレンズを逆向きに取り付けることによっても実現できます。この方法により、ほとんどのカメラは、開放絞り測光などの機能のために、通常マウントのレンズとの電子的および機械的通信の完全な機能を維持できます。倍率は、通常マウントのレンズの焦点距離を逆向きのレンズの焦点距離で割って計算されます (たとえば、18 mm レンズを 300 mm レンズに逆向きに取り付けた場合、再現比は 16:1 です)。最初のレンズが内部フォーカス タイプでない場合は、逆向きに取り付けたレンズの余分な重量によってオートフォーカス機構が損傷する可能性があるため、自動フォーカスの使用はお勧めできません。作動距離は最初のレンズよりも大幅に短くなります。

マクロ撮影は、コンパクトデジタルカメラや小型センサーのブリッジカメラに、高倍率ズームレンズと（オプションで）カメラレンズの前面に追加されたクローズアップジオプターレンズを組み合わせて行うことが増えています。これらのカメラの深い被写界深度は、マクロ撮影に有利です。^{[13] [18]} これらのカメラのセンサーは、ピクセル密度が高く解像度が高いため、フィルムや大型のDSLRセンサーに必要なよりも低い再現率で非常に高いレベルの詳細を捉えることができます（多くの場合、画像ノイズが大きくなりますが）。これらのカメラの多くには、真のマクロとは言えない「マクロモード」が搭載されているにもかかわらず、一部の写真家は小型センサーカメラの利点を利用して、DSLRに匹敵する、またはそれを超えるマクロ画像を作成しています。^[13]

マクロ撮影は、双眼顕微鏡（実体顕微鏡）の一方の光路にカメラを取り付け、その機器の光学系をシステムの結像レンズとして使用することによっても実行できます。およそ1976年から1993年にかけて、メーカーのWild Heerbrugg（スイス）とその後のLeica Microsystemsは、実体顕微鏡の立体結像機能を犠牲にして写真撮影用の光学性能を向上させたマクロ撮影専用の顕微鏡システム、マクロスコープラインを提供しました。このシステムには、さまざまな専用スタンド、対物レンズと補助レンズ、照明システムが付属していました。^[19]ライカは1993年に製造中止になった後も、Z6 APOとZ16 APOという名前で同様の製品を引き続き提供しています。^[20] iPhone 13 Proシリーズは、iPhoneカメラにマクロ撮影を導入し、Samsung Galaxy S21 Ultraもスマートフォンカメラにマクロ撮影を導入しました。

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  Canon MP-E 65 mm マクロ レンズ。マクロ レンズでは、前面のレンズ要素が小さいのが一般的です。
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  SLRで超マクロ撮影を行うためのエクステンション チューブ。チューブにペンが通っているのは、レンズ要素が含まれていないことを示すためです。
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  SLRと逆レンズの間に取り付けられたベローズ
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  典型的なクローズアップレンズ
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  マクロレンズの前に逆レンズとして使用される広角レンズ
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  ミノルタ 100-300mm ズームレンズ（倍率表示付き）

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  クローズアップマクロ撮影の光学スキーム
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  逆レンズマクロ撮影の光学方式
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  逆レンズと望遠レンズを使ったマクロ撮影の光学スキーム
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  エクステンションチューブを使用したマクロ撮影の光学スキーム

35mm相当の倍率、または35mm相当の再現率は、小型センサーフォーマット、または「クロップセンサー」デジタルカメラで達成される見かけの拡大率を、同じプリントサイズに拡大された35mmベースの画像と比較して示す尺度です。^{[21] [22]この用語は、多くの写真家が}35mmフィルムフォーマットに精通しているため便利です。^{[14] [23] [24] [25] [26] [27]}

「真の」マクロレンズはフィルムまたはセンサー面上で 1:1 の再現率を持つレンズとして定義されていますが、小型センサー形式のデジタルカメラでは、マクロ写真を撮るために 1:1 の実際の再現率が達成されることはほとんどなく、必要になることもありません。マクロ写真家がしばしば気にするのは、フレームを埋めることができる最小の物体のサイズを知ることです。^[9]簡単に言えば、1 倍の倍率とは、物体の長さが 1 mm の場合、センサーに投影されたときにちょうど 1 mm の長さになることを意味します。フルフレームカメラ (36X24mm) で 1 倍の倍率で撮影すると、18x12mm のサイズの物体が写真の 1/4 の領域を占めることになります。^[28]例えば、2倍クロップセンサーを搭載した12メガピクセルのマイクロフォーサーズ パナソニックルミックスDMC-GH1カメラでは、画像を画面で表示したり同じサイズで印刷したりする場合、12メガピクセルの「フルフレーム」ニコンD700カメラと同じ被写体サイズ、解像度、見かけの倍率で写真を撮るのに1:2の複製比しか必要ありません。したがって、最大画像倍率が2.0倍のフォーサーズシステムマクロレンズ、例えばラオワ50mm f/2.8 2Xウルトラマクロレンズ^[29]は、「35mm換算で4.0倍の倍率」と評価されています。^[30]

35 mm 相当の再現率を計算するには、レンズの実際の最大倍率にカメラの 35 mm 変換係数、または「クロップ係数」を掛けるだけです。実際の倍率やクロップ係数が不明な場合 (多くのコンパクト デジタル カメラやポイント アンド シュートデジタル カメラの場合など) は、レンズの最大倍率距離に焦点を合わせたフレームに mm 定規を垂直に置いた写真を撮り、フレームの高さを測定します。1.0 倍に拡大された 35 mm フィルム画像の被写体の高さは 24 mm なので、次の式を使用して 35 mm 相当の再現率と実際の再現率を計算します。^[31]

（35mm換算の再現率）＝24 / （高さの測定値（mm））

(実際の再現率) = (35 mm 換算の再現率) /クロップファクター。

デジタルコンパクトカメラのセンサーサイズは多種多様であり、カメラメーカーがこれらのカメラのマクロ再現率を公開することはめったにないため、24mmの垂直方向の物体がカメラのファインダーにちょうど収まるか、または高すぎて収まらない場合は、マクロ写真を撮影していることになります。^[14]

マクロ撮影では、被写界深度の制限が重要な考慮事項となります。近い対象に焦点を合わせると、被写界深度は極めて小さくなります。立体的な対象物全体に許容できる鮮明さを出すには、絞りを小さくする( F 値を大きくする) 必要があります。これには、シャッター速度を遅くするか、明るい照明を使用するか、ISO を高くする必要があります。補助照明 (フラッシュ ユニットなど)、できればリング フラッシュを使用することが多いです (照明のセクションを参照)。

従来のレンズと同様に、マクロレンズも光を必要とし、理想的には同様のf /# 従来のレンズと同等の露出時間を実現できます。マクロレンズの焦点距離も同様であるため、入射瞳径は従来のレンズ（例：100 mm）と同等です。f /2.8 レンズの入射瞳径は 100 mm/2.8 = 35.7 mm です。これらのレンズは近くの被写体に焦点を合わせるため、被写体点から入射瞳までの光線の円錐は比較的鈍角 (顕微鏡用語で言うと、比較的高い被写体の開口数) で、被写界深度が非常に浅くなります。このため、被写体の最も重要な部分に厳密に焦点を合わせることが不可欠になります。焦点面から 1 ミリでも近いか遠い要素は著しくぼやける可能性があるためです。このため、皮膚細胞を撮影する場合など、高倍率で正確に焦点を合わせるには、顕微鏡ステージの使用が強く推奨されます。あるいは、同じ被写体をわずかに異なる焦点距離で複数回撮影し、後で特殊なフォーカス スタッキングソフトウェアを使用して結合することで、各画像から最も鮮明な部分を選び出し、結果として得られる画像の被写界深度を人工的に高めることができます。アナログ フィルム カメラでは、被写界深度の制限を克服するために光走査型顕微鏡写真法(LSP) が使用されてきました。この技術では、細いスリット状の光を使って物体を照らし、物体を光の面に沿って垂直に動かして画像を形成します。スリット状の光が被写界深度よりも狭い場合、物体全体が焦点が合った状態でフィルムに記録されます。^{[32] [33]}

被写体に十分かつ均一に光を当てるという問題は、克服するのが難しい場合があります。カメラによっては、レンズの前面に触れるほど近い被写体に焦点を合わせることができます。カメラと被写体の間に照明を配置することは難しく、超クローズアップ撮影は実用的ではありません。標準焦点距離のマクロ レンズ (35 mm カメラで 50 mm) は、非常に近い場所に焦点を合わせることができるため、照明が依然として困難です。この問題を回避するために、多くの写真家は、通常焦点距離が約 100 ～ 200 mm の望遠マクロ レンズを使用します。これらは、カメラと被写体の間に十分な距離を置いて照明を当てることができるため、人気があります。

リングフラッシュは、レンズの前面に円形に配置されたフラッシュチューブを備えており、近距離での照明に役立ちます。^{[34]マクロ撮影用の連続光源として白色}LEDを 使用したリングライトも登場していますが、リングフラッシュほど明るくなく、ホワイトバランスも非常に冷たくなっています。^[35]

フラッシュ ディフューザーを使用しても良い結果を得ることができます。白い発泡スチロールまたはプラスチックで作った自家製のフラッシュ ディフューザーをカメラの内蔵フラッシュに取り付けると、光を拡散して柔らかくし、鏡面反射を除去してより均一な照明を提供することで、驚くほど良い結果が得られます。

多くのマクロレンズは、特に逆レンズ、延長チューブ、クローズアップレンズを使用する場合に、色収差が大きいのが特徴です。アポクロマートレンズと呼ばれる一部のマクロレンズは、これをより適切に制御するように設計されています。たとえば、Laowa 100mm f/2.8 2x Ultra Macro APO や Sigma APO MACRO 150mm F2.8 などです。

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