センサー照射光度計算機EX

センサーサイズ
アスペクト比
総画素数 万画素
レンズ焦点距離 mm
レンズF値
レンズ枚数


センサーサイズmm xmm =mm2
画素ピッチμm
画素面積μm2
センサーの明るさ/mm2
1画素当たりの明るさ/画素
レンズ透過率
ノイズの出やすさ

フルサイズ/1600万画素/50mm/F1.0/シャッター1秒/枚数1枚のレンズで18%グレー標準反射板を撮影した際の1mm2辺りの明るさを1000万、1画素当たりの光量を541とした、センサーの単位面積当たり及び1画素当たりの光量を計算します。
利用方法
1.元となるセンサーのサイズを選択します。
2.センサーの総画素数を入力します。
3.レンズの焦点距離の情報を入力します。※1
4.レンズの絞り値の情報を入力します。
5.対象となるレンズの、レンズ枚数を入力します。(判らない場合は0としてください※2)
6.計算をクリックします。

画素面積はシリコンから発生するノイズ量の逆数=S/N比に影響を与えます。
 ただし、世代間及びメーカー毎によるノイズ対策の違いにより、画素面積によるノイズ量は必ずしも反比例しません。
センサー照射光度はセンサーに写る像の明るさ=写真の明るさに影響を与えます。
1画素当たりの明るさは1画素で取り込める光子の量=ダイナミックレンジに影響を与えます。

1mm2に1000万という値は大きいと感じるかもしれませんが、100Wの電球で照らす100m先の物体の表面1mm2には1秒間に約1億1000万個の光子が当っています。
このときの明るさは約0.01~0.02lx(-8~-7EV)なので三日月の夜の明るさとなります。
1000万を光子の数とした場合、それよりさらに暗い(月の出ていない星だけが照らす闇夜と同じ)と言う事になります。
ちなみに、途中に光子を遮る物が一切無い空間(例えば真空中)であれば、理論上は約300km離れた位置からでも100Wの電球を肉眼で確認することが可能です。
これを考えると人間の目は非常に優れた受光素子である事が判っていただけると思います。

※1:明るさには直接影響はしません。
※2:窓に使われている一般的な板ガラスの透過率(約90%)で計算を行います。
※3:光子数の推定↓
プランク定数:h = 6.62606957 x 10-34[m2kg/s]
緑の光の波長:550[nm]
緑の光の周波数:ν = c / 550[nm] = 5.45 x 1014[Hz]※cは光速で3.00 x 108[m/s]として計算。
光子1個のエネルギー量:h x ν = 3.61 x 10-19[J/s]
100W電球のエネルギー量:100[W]
電球の発光効率:5[%]
100W電球の発光エネルギー:100 x 0.05 = 5[W]
電球から飛び出す光子の総量:5[W] / 3.61 x 10-19[J/s] = 1.38 x 1019※[W]=[J/s]
半径100mの球体の面積:4 x 3.14 x 100[m] x 100[m] x 1000[mm] x 1000[mm] = 1.26 x 1011[mm2]
1[mm2]当たりの光子量:1.38 x 1019 / 1.26 x 1011[mm2] = 1.10 x 108[/mm2]
よって、1[mm2]当たり「1億1000万個」の光子が到達する計算となる(緑のみの場合)。
ただし、実際の電球は赤が強いけど紫外線を含む幅広い波長の光を出しているため、この計算は概算とお考えください。
※計算に間違いがある場合はご指摘ください。
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