資料撮影のためのレンズの選び方
資料の写真では、レンズは背後のカメラと同じくらい結果を左右します。カメラがどこまで近づく必要があるか、レンズに最も近い資料の部分がどれだけ拡大されるか、縁がどれだけまっすぐに保たれるか、そして資料のどれだけがシャープかを決めます。このガイドでは、計測と比較を前提とした画像にとって重要な順に、選択肢を見ていきます。
マクロレンズか標準レンズか
マクロレンズは近距離で使うように作られています。小さな資料をセンサー上に等倍または半分の倍率で写せるほど近くにピントを合わせられ、その距離での平面の被写体に対して補正されています。レンズの仕様では、これを最大撮影倍率として示します。1:1、つまり 1.0× は、資料の 10 mm がセンサーの 10 mm を覆うことを意味します。マクロレンズではないレンズの多くは、最短撮影距離でも、その一部にしか届きません。
- 1:2 · 半分の倍率 — フレーム 72 × 48 mm、レンズは 3 f 先。例：Fujifilm GF120
- 1:1 · 等倍 — フレーム 36 × 24 mm、レンズは 2 f 先。例：Sony FE 90 mm macro
- 2:1 · 2 倍 — フレーム 18 × 12 mm、レンズは 1.5 f 先。例：Laowa 90 mm 2×
- 5:1 · 5 倍 — フレーム 7.2 × 4.8 mm、レンズは 1.2 f 先。例：Laowa 25 mm ultra macro
硬貨、ビーズ、ブローチ、フリント、小さな土器片では、資料にフレームを満たさせるのはマクロレンズです。センサーの何倍も大きな資料、つまり容器や剣では、適度な距離からであれば優れた単焦点レンズならどれでも使え、代わりにカメラのピクセル数が限界になります。カメラの選び方を参照してください。
焦点距離と作動距離
同じ倍率では、焦点距離が長いレンズほど離れた位置に立ちます。単純なレンズモデルでは、資料はレンズから焦点距離 × (1 + 1/m) の位置にあります。
| 焦点距離 | 半分の倍率（0.5×） | 等倍（1×） |
|---|---|---|
| 50 mm | 50 × 3 = 150 mm | 50 × 2 = 100 mm |
| 100 mm | 100 × 3 = 300 mm | 100 × 2 = 200 mm |
この数値はレンズの前面ではなく内部から測ったものです。最近のマクロレンズの多くは、近距離にピントを合わせると焦点距離が短くなるため、ガラスの前の自由な空間はさらに小さくなります。レンズ自体で確認してください。
この空間が重要な理由は二つあります。光が、カメラやレンズに遮られることなく、左上から 45° で資料に届く必要があること。そして二つ目の理由は遠近感です。
特定のカメラに付けた特定のレンズについて、Pixels on the Object は、メーカーが公開している数値から、51 台のカメラに付けた 109 本のレンズの倍率、資料からの距離、レンズが資料に載せるピクセル数を示します。
Pixels on the Object各レンズがどこまで近づき、資料からどれだけ離れて立ち、どれだけのピクセルを載せるかを確認できます。
遠近感：なぜ長いレンズは資料の平面を正しく保つのか
カメラは近いものを大きく写します。置かれた面から h ミリメートル高い資料の部分を D ミリメートルの距離から見ると、その面と比べて h ÷ (D − h) だけ拡大されます。高さ 47.7 mm の PHOTARCH Venus の頂部の場合は次のとおりです。
- 250 mm の距離から：47.7 ÷ 202.3 = 23.6 % 大きすぎる。
- 1,000 mm の距離から：47.7 ÷ 952.3 = 5.0 % 大きすぎる。
- カメラは 250 MM 上 — 頂部は 23.6 % 大きすぎる
- カメラは 1,000 MM 上 — 頂部は 5.0 % 大きすぎる
遠近感は距離だけで決まり、レンズでは決まりません。焦点距離が長ければ、カメラはより離れて立ってもフレームを満たせます。近くから見ると、広角レンズは、真上からの視点のはずの画像に、鉢の内壁やビーズの側面まで写してしまいます。これがスケールにどう影響するかは、資料撮影におけるスケールで詳しく扱っています。
歪み
レンズは、直線を四隅に向かって外側に曲げる（樽型歪み）ことも、内側に曲げる（糸巻き型歪み）こともあります。いずれにせよ、フレームの縁近くの 1 ミリは、中央の 1 ミリと同じピクセル数ではなく、画像を計測するとすぐに問題になります。ISO 19264-1 の許容値は、最も厳しいレベルで幾何学的歪みを最大 1.5 % まで認めています。そのとき、視野の中心から 30 mm の点は、本来の位置から 30 × 0.015 = 0.45 mm までずれることがあります。
単焦点レンズとマクロレンズは、通常ズームレンズより歪みが小さくなります。資料はフレームの中央に置き、raw 現像ソフトウェアにレンズのプロファイルがあれば、すべての画像で同じ設定を使ってください。
絞り、回折、被写界深度
絞り込むとピントの合う範囲は深くなりますが、ある点を過ぎると、小さな開口そのものが光を広げ（回折）、すべてを甘くします。近接では、レンズは設定より絞り込まれているかのように振る舞い、実効絞りは F 値 × (1 + m) になります。等倍では、f/8 は f/16 として働きます。
f/16 では、回折によるぼけは直径約 2.44 × 0.00055 mm × 16 ≈ 0.021 mm です。0.00055 mm は緑の光の波長で、画素が 0.006 mm のセンサーでは 3 画素以上にあたります。近接での被写界深度はおよそ 2 × F 値 × c × (1 + m) ÷ m² で、c はシャープと認めるぼけの大きさです。c をそのような画素 2 つ分（0.012 mm）とすると、f/8 では次のようになります。
- 等倍で：2 × 8 × 0.012 × 2 ÷ 1 ≈ 0.4 mm。
- 4 分の 1 の倍率で：2 × 8 × 0.012 × 1.25 ÷ 0.0625 ≈ 3.8 mm。
ほとんどのカメラでは、f/8 から f/11 が、深度の獲得がシャープネスの犠牲を伴い始める点です。ピントは手動で合わせ、結果は最も高い点だけでなく、計測される資料の輪郭でも確認してください。資料の奥行きが f/11 で保てる範囲を超える場合の答えは、さらに絞ることではなく複数のフレームです。後述のフォーカススタックを参照してください。
フォーカススタック
フォーカススタックは、同じ場所から同じ資料を、少しずつ深くピントをずらして何枚も撮影し、資料全体にピントが合った 1 枚の画像に合成したものです。上で述べた限界を越える方法です。高倍率の小さくて奥行きのある資料には、どの絞りが与える深度よりも大きな深度が必要になることがあり、絞ると回折でディテールが甘くなります。
- カメラ · 固定 — すべてのフレームで同じ位置
- ピント設定は 1 つ — 薄い 1 枚の層だけがシャープ：47.7 のうち 3.8 mm
- 層を奥行き方向にずらしていく — 3.8 mm の層を 15 枚、重ねる
- ランプは動かさない — 10:30、上 45°
- 各ステップは層より小さく — 層が重なる
- ステップが大きすぎる — どのフレームでもシャープでない帯が残る
スタックは認められるのでしょうか。規格の答えはそれぞれ異なり、直接答えているのは一つだけです。
いいえ、マスターとしては認められません。バージョン 2.0（2025）は、ステッチングとフォーカススタックを保存用マスター、つまり未処理の第一世代のカメラファイルから除き、そこから作られるユーザーファイルでは認めています。その意味は Metamorfoze に記しています。バージョン 1.0（2012）はスタックに触れていません。
扱っていません。2016 年版も 2023 年版も、フォーカススタックには触れていません。複数の撮影から組み立てた画像、つまりステッチした画像は制作用マスターとして扱い、撮影そのものをアーカイブ用マスターとして保管し、合成画像はメタデータに記録するよう求めています。同じ論理で読めば、スタックは制作用マスターであり、保管するのはそのフレームです。
その問いの対象ではありません。テストターゲットの画像で撮像システムを計測するもので、資料の画像をどのように作るかについての規則は定めていません。
はい、完成した画像としては認めます。raw フレームから Photoshop、Helicon Focus、Zerene Stacker でスタックを作り、出てきたもの、つまり TIFF か、露出をレイヤーとして持つ PSD を取り込みます。レイヤー付きのファイルは、手を加えずにご自身のコンピュータに残り、PHOTARCH はそれを TIFF として書き出します。どちらの場合も、他の画像と同じように判定されます。スケール、資料上の解像度、資料のうちピントが合っている割合、色、そしてクリッピングされている部分です。
- RAW フレーム — 画像の横に保管
- スタック — Photoshop、Helicon Focus、Zerene Stacker
- TIFF、または PSD — フレームをレイヤーとして持つ
- PHOTARCH — PSD のマスターを TIFF として書き出す
Metamorfoze の規則は、それが書かれた目的には合っています。そのマスターは、劣化しつつある平面の原本の代わりを務め、デジタル化後は撤去されるため、マスターは第一世代の証拠、つまり手を加えていない 1 回の撮影でなければなりません。立体的な資料では、分野の事情がすでに異なります。フォトグラメトリで作った 3D モデルも合成物です。何十枚もの重なり合う写真から作られ、そのどれも資料全体の写真ではありませんが、そうしたモデルは資料の記録として認められています。フォーカススタックは、同じ種類のより小さな合成物であり、そのすべてのフレームは、資料の 1 つの層にピントが合った本物の写真です。
どちらも信頼できるものにするのは同じことで、FADGI がステッチした画像に求めることでもあります。フレームを保管し、その画像が合成物であると明記することです。PHOTARCH では、スタック、つまり TIFF またはレイヤー付きの PSD が完成した画像であり、一度取り込んだら変更しません。それを作った raw フレームは、フォトグラメトリのモデルが写真を保管するように、その横に保管し、記録にはフォーカススタックであると明記してください。
チェックリスト
- センサーの数倍までの資料にはマクロレンズ、それより大きな資料には優れた単焦点レンズ。
- スタンドと部屋が許す最も長い焦点距離。カメラが下がって立てるようにする。
- 左上のライトのための空間を、レンズが邪魔しないように確保する。
- 資料はフレームの中央に置く。
- 出発点は f/8 から f/11。縁は等倍で確認する。
- シリーズのすべての資料で、同じレンズ、距離、絞りを使う。
PHOTARCHアプリは、資料のうちピントが合っている割合を資料に対する比率として計測します。公開用写真は 80 % 以上、複製写真は 95 % 以上で、どちらも暫定です。判定するにはテクスチャが少なすぎる領域は、除外したうえで報告します。スタンドでは、Sharp ライトが、シャッターを切る前にフレームの中央がシャープかどうかを示します。ピントと絞りは、引き続き撮影者が設定します。