写真とは、レンズ（あるいは針穴）を通った光を結像させ可視化したものです。像の固定方法に関して分類すれば、フィルムを使用する銀塩写真と、電子デバイスを使用するデジタル写真に大別することができます。
カメラの歴史の第1段階は、ギリシャ時代から用いられていたといわれる「針穴をあけた暗い部屋」、いわゆるカメラ・オブスキュラです。
暗い部屋の一方の壁に小さな穴を開けると、外の風景が穴の反対側の壁にさかさまに写し出される（倒立像ができる）という現象は、おそらくそのずっと以前から偶然的に知られていたと思われます。
中世の画家（例えばダヴィンチ）も風景絵画の補助手段としてその原理を利用しており、１７世紀には、イタリアのボルタらが携帯用暗箱を用い、レンズとすりガラスによる暗箱が、18Cから画家の間に普及していたといわれます。
針穴のかわりに凸レンズをつけると集光面積が大きくなり、出来上がる倒立像も明るくなります。像のできる面をすり硝子にしてトレースすれば風景画ができることから、レンズとすり硝子をもつカメラ・オブスキュラは18世紀ごろから画家の間で普及するようになりました。これがカメラの歴史の第2段階です。
歴史の第3段階は、像を自動的に定着させる写真術の発明で幕をあけます。ニエプスのヘリオグラフィー（1824年）、タルボットのネガポジ法 (1835年)、そしてダゲールによるダゲレオタイプ(1839年)。特にネガからポジが複製できるというタルボットのアイデアは、画像の「複製」・「大量生産」を可能にしました。
タルボットによる世界初の写真集 自然の鉛筆(1844)
これらの発明によって多くの肖像画家や風景画家が転職を余儀なくされるほど、それは画期的な出来事でした。そして、後のイーストマン・コダック社のロールフィルム（1888）によって、35㎜スチールカメラの原型が完成します。
以後、100年の歴史を経て、アナログ磁気記録（ソニー マビカ 1981 にはじまる電子スチルカメラ）の10年があり、1990年台からデジタル記録の時代に突入します。フィルムは現在も製造されてはいますが、市場はほぼデジタルに置き換わったと言えます。
カメラの構造は、一般に外界側から順にレンズ・絞り・シャッター・撮像素子（フィルム面）となっており、シャッターの存在を除いては「人」の眼球の構造とほぼ同様です。撮影パラメータ（画角、絞り、シャッタースピード、ISO感度）は、フィルムカメラでもデジタルカメラでも同じですが、露光部分であるフィルムとイメージセンサーについては、まったく別のもの・・として、それぞれに特有の理解が必要になります。ここでは、デジタルとフィルムの違いも強調しつつ、概説します。
カメラという機械にとって最も重要な光学系を構成するのがレンズです。レンズの材質は光学硝子という良質の硝子ですが、一般的にはクラウンガラス（K）、それに鉛を加えて屈折率を上げたフリントガラス（F）の二つになります。光学硝子は当然無色透明で均質であり、光の透過に関して等方であること、またレンズの設計に必要な光学常数、すなわち精巧な屈折率と分散率をもつことが要求されます。実際には、一枚の凸レンズだけでは光の波長による屈折率の差、いわゆる色収差が避けられないため、複数のレンズを群に構成して単体のレンズに見立てています。
レンズには Fナンバーという数値があって、レンズの「明るさ」に関係します。
Fナンバー = 焦点距離／レンズの有効径
レンズの焦点距離が短くなるほど（広角になるほど）、また、口径が大きくなるほど（つまり集光面積が大きくなるほど） Fナンバーは小さくなります。つまり、Fナンバーが小さいほど「明るいレンズ」ということになります。
レンズは、口径の大きなものほど分散・収差が大きくなるので、その分良質のレンズの製造にはコストがかかります。標準画角のレンズで f 1.4 ～ f 2.8 程度、ズームレンズでは f 4 ～ f 5.6 あたりが主流です。
焦点距離はレンズの主点（後ろ側主点）から焦点面（記録面）までの距離のことですが、カメラの機能の問題として焦点距離が重要なのは、この値が画角（具体的には主点から画面の対角線の両端とを結ぶ線のなす角）に直接関わるという点です。フィルム撮影を例にとると、35㎜フィルムの場合は、サイズ36×24㎜で対角線43.2㎜ですから、焦点距離50㎜で画角46度となります。
焦点距離が短くなれば画角は大きく（ワイドに）なり、長くなれば画角は狭く（望遠に）なります。人間の眼に自然に見える角度がほぼ50度であることから50㎜のレンズは標準レンズ、28㎜や35㎜は広角レンズ、じっと見つめる画角にあたる85㎜はポートレートレンズ、135㎜や200㎜などは望遠レンズと呼ばれます。この値が固定的なレンズを単焦点レンズ、この値を一定の範囲で変えられるものをズームレンズといいます。
ただし、焦点距離 XX㎜と記載されていても、記録面（イメージセンサーやフィルム）のサイズが変われば画角も変わるという点には注意が必要であす。例えば 6×6 ㎝ のフィルムでは焦点距離80㎜ が標準画角となるし、35㎜よりサイズの小さいイメージセンサーを用いるデジタルカメラでは焦点距離が非常に短くても標準画角となる場合があります。様々なサイズのイメージセンサーを使用するデジタルカメラのカタログでは、物理的な焦点距離の記載が画角を説明するものとはならないため、従来のカメラの感覚で理解できるよう「35㎜カメラ換算で50㎜」などと記載されています。
絞りはレンズの使用面積つまり明るさを調節する単純な機構です。絞り機構はレンズ群の中間にあって、複数枚の金属羽根で構成されています。レンズ鏡胴の絞りリングで開閉を調節しますが、リング上のF値（絞り値）はレンズの解放 F値から順に公比 √2 の等比数列で並んでいます。すなわち目盛を１段増やすごとに有効径が、1 / √2ずつ小さくなる（採光面積が半分になる）ことを意味します。これは主として撮像面にあたる光量を適正に調節するためのものですが、これは人間の目の虹彩と同様、絞れば被写界深度が深くなり前後のピントも合いやすくなるという映像表現上の効果の大きな機構です。
デジタルカメラとフィルムカメラで種類・仕組みが異なります。
シャッターは、世界をとらえる「一瞬」というものにどの程度の時間を与えるかを決める機構であり、その選択可能性が大きなものほどカメラとしての機能は優れているといえます。一般的なスチールカメラでは4秒から1/4000秒までの間を1/2倍間隔で選択できるようになっていて、これは絞りの1段に対応して撮像面にあたる光量を1/2ずつ調整する目的をもちます。「動くものを止めて写すか、動きを軌跡として写すか」といった、人間の目では直接見ることのできない視覚世界の表現に関わるものであり、写真に特有のものです。
ISO感度は、国際標準化機構（ISO）で策定された感度規格です。
フィルムカメラの場合は、撮影に使うフィルムによって ISO感度が固定となるので*1、絞りたければシャッタースピードを遅く、シャッタースピードを速くしたければ絞りを開ける・・といった調整をしなければ、適正な露出が得られませんが、デジタルカメラの場合、ISO感度は一定の範囲でブーストされるので（フィルムで言うと、コマごとに増感現像ができるので）、撮影の意図を優先して、絞りとシャッタースピードを自由に決めても、ISO感度が自動調整されるので適正露出で撮ることができます。
デジタルカメラには以下の３つの ISO感度があります。
もともと「ISO感度」は、写真フィルムに関する国際標準規格で、デジタルカメラにおける「ISO感度」という表現は、従来のフィルム感度の言い方を継承しているだけです。つまりフィルムを知っている世代の人間にわかりやすいように表現を継承しているだけで、デジタルネイティブの人にとっては逆にわかりにくいものとなっているようです。
デジタルカメラの「ISO感度」は、レンズから入ってきた光をカメラ内でどの程度増幅させるかを意味するもので、「感度」というよりは「入力レベル」と言う方が近いかもしれません。この値は、撮像素子の性能に応じて一定の範囲（つまり常用感度の範囲）で自由に変更できるので、例えば、絞りを変えずにシャッタースピードを２倍にしたい場合、ISO感度が２倍（電気信号が２倍）になれば綺麗に撮影することができます（つまり、撮影意図に応じて絞りとシャッタースピードは自由に選べるのです）。この場合の「ISO感度」は、もはや「感度」と呼ぶにはふさわしくないように思います。デジタル撮影において「適正露出」という概念自体が理解しづらいのも、説明しているの大人が「フィルム世代」だからかもしれません。以下のような表現をよく見かけますが、これはフィルム世代の思考回路による説明だと感じます。
手ブレしないようにするには、ISO感度の数値を上げましょう
これは、そうすることで結果的にシャッタースピードが上がるので、手ブレしにくくなるわけです。デジタル世代の人には、以下のような説明の方が直感的で理解しやすいのではないかと思います。
手ブレしないようにするには、シャッタースピードを上げましょう。 注）シャッタースピードを上げると当然露光量が減りますが、 カメラが自動的にブーストするので適正レベルで保存されます。
撮影時の露出設定には、一般に以下の４つのモードがあります。
個人的な感想ですが、この４つの設定は「ISO感度固定を前提に絞りとシャッタースピードを調整する」というフィルムAEカメラの選択肢が継承されたもので、フィルム世代の「脳」がデザインしたからこうなったのではないかと感じます。デジタル撮影では「絞りとシャッタースピードを撮影者が自由に決められる」という点で「感度」の概念は不要とも言えるので、デジタル特有の新しい発想で撮影モードの選択肢をリ・デザインしてもよいのではないかと思います。RAWデータの画素値を決めるのは、絞り（開光面積）・シャッタースピード（露光時間）・入力レベルの３要因で、「入力レベルは自動調整されるので、絞りとシャッタースピードは、撮影者のお好みでどうぞ」というのがデジタルカメラのモード設定の基本にあるのが自然なのではないかと思います。
されに言えば、デジタルの場合、あらゆる選択行為がソフトウエアレベルで行われるので、わざわざ機械的に見えるダイアル類を作る必要はなく、インターフェイスのすべてをタッチパネルで実現可能です（余計な機構をつくると接触不良などのリスクも増します）。ということは「デジタルカメラの究極の姿はスマホのようなフルパネルコントロールのもの」とも言えるのではないかと・・・。
像を記録する媒体には、デジタル、フィルムともに、様々な規格があります。当然ですが、媒体（素子）の面積が大きい方が画質が良く高価になります。
スマホのイメージセンサーは 1/2.3inch 程度。最新のものでは、1/1.14 inch まで拡大
| イメージセンサーのサイズ | フィルムのサイズ |
 |  |
出典：https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sensor_sizes_overlaid_inside.svg
露出とは簡単に言えば「光のあたる量」を意味します。「感度」自体も自由に設定できる自動露出のデジタルカメラでは、あまり意識することがないかもしれませんが、化学反応を用いるフィルムでは、フィルム感度に応じて露光量を適正に調整しなければ、きれいな像を得ることはできません。
ここでは「感度」が規定されるフィルム撮影を前提として、適正な露出を実現するための、絞りとシャッタースピードの調整について概説します。
ちなみに、機械式の（あるいは露出計が壊れた）フィルムカメラで撮影を行いたい場合は、スマホの露出計アプリを使うと、以下に述べる EV値の計測と、適正な絞りとシャッタースピードの組み合わせの情報を得ることができます。
EV（Exposure Value）値とは、明るさ（露出）を意味する数値で、撮影環境が明るいほど大きな値になります。具体的には、以下のような値になります。
| 絞り値 | 状況 | 設定例 |
| EV=16 | 快晴時の海・山 | |
| EV=15 | 快晴 | ISO400 1/500 f16 |
| EV=14 | 晴れ | ISO400 1/250 f16 |
| EV=13 | 明るい曇り・雪景色 | ISO400 1/250 f11 |
| EV=12 | 曇りの日陰 | |
| EV=11 | 雨天 | ISO400 1/250 f5.6 |
| EV=10 | TVスタジオ | |
| EV=9 | 窓辺・スポット照明 | ISO400 1/60 f5.6 |
| EV=8 | 夕暮れ屋外 | ISO400 1/30 f5.6 |
| EV=7 | 昼間のオフィス・夜間の室内（蛍光灯） | ISO400 1/30 f4 |
| EV=6 | マジックアワー・夜間の室内（電球） | ISO400 1/30 f2.8 |
| EV=5 | 夜景（照明あり） | ISO400 1/30 f2 |
適正な露出で撮影するには、この値に応じてフィルムのISO感度を前提に、絞り・シャッタースピードを決めればよい・・ということになります（自動露出のカメラ（AEカメラ）では、これは自動的に設定されます）。
絞りには AV（Aperture Value）値、 シャッタースピードにはTV（Time Value）値、そしてISO感度には ISO値が定義されています（後述）。これらを使って、以下の関係式を満たすように調整します。
EV値 = AV値 + TV値 - ISO値
例えば、ISO感度100のフィルムで、曇りの日陰（EV = 12）の場合・・
EV12 = AV6（=F8）＋ TV6（=1/60秒）- 0（ISO 100）
ということで、F8 ・ 1/60 秒 という組み合わせで適正露出となります。
同様に、以下の設定でも可能です。
EV12 = AV7（=F11）＋ TV7（=1/125秒）- 2（ISO 400）
以下、それぞれの値の対応表を掲載します。
| 絞り値 | AV値 |
| F1.0 | AV0 |
| F1.4 | AV1 |
| F2.0 | AV2 |
| F2.8 | AV3 |
| F4.0 | AV4 |
| F5.6 | AV5 |
| F8 | AV6 |
| F11 | AV7 |
| F16 | AV8 |
| シャッタースピード | TV値 |
| 1秒 | TV0 |
| 1/2秒 | TV1 |
| 1/4秒 | TV2 |
| 1/8秒 | TV3 |
| 1/15秒 | TV4 |
| 1/30秒 | TV5 |
| 1/60秒 | TV6 |
| 1/125秒 | TV7 |
| 1/250秒 | TV8 |
| ISO感度 | ISO値 |
| 100 | 0 |
| 200 | 1 |
| 400 | 2 |
| 800 | 3 |
| 1600 | 4 |
| 3200 | 5 |
例えば、ISO感度 100の場合、「晴の屋外（EV14）」は f 8 、1 / 250 で適正です。適正露光量を保つには、絞りとシャッタースピードの関係を調整します。
光源である太陽と地球の距離を考えれば、「晴天の屋外」は、世界中どこにいても空間を満たす光の量は同じ。EV=14 の環境では、 f 8 、1 / 250で、設定を固定して撮影することができます。自動露出（AE）のフィルムカメラは、カメラをどこに向けるかで、露出設定を変えてしまうので、「逆光の場合は露出補正が必要」といった話になるのですが、基本的に、光の状態が同じであれば、カメラに入る光の量は、被写体の明るい部分は多く、暗い部分は少なく入る・・という単純な話なので、設定は固定で構わない・・ということになります。
Sunny 16 rule という言葉があります。
快晴の屋外で写真を撮るとき、絞りは f 16 、シャッタースピードの分母は ISO感度に一番近いものにすると適正露光が得られる
快晴（EV=15）の条件下では「 f 16 、シャッターは 1/ISO 」と覚えればいいという極めてシンプルなルールです。
ISO100のフィルムでは f 16、1/100（EV15 = AV8 + TV7 + 0） ISO400のフィルムでは f 16、1/400（EV15 = AV8 + TV9 - 2）
私の場合は（といっても趣味のレベルですが）以下のことだけ覚えていました。
晴天の屋外（EV=14）の撮影（ISO 100 のフィルム）では f 11 、1 / 125
カメラのAE（自動露出）に頼らなくでも、これを基準に調整するだけです。
昭和の（趣味レベルの）写真撮影はとてもシンプルでした。
ちなみに、レンズ付きフィルムカメラ（使い捨てカメラとも言う）は、さまざまな光の状態に対応できるよう「曇天（EV=12）を平均」とみなして、絞り・シャッタースピードは固定・・となっています。
キーライト：主光源(屋外では太陽光)
フィルライト：補助光(屋外ではレフ版による)
バックライト：被写体のエッジを浮き立たせるとともに、
主光源が被写体の背後につくる影も消します。
リングライト：カメラの周囲に円形に光源を配置すると、
被写体の瞳に輝く光の輪が映ります。
GoogleImage: photography studio lighting点光源 線光源 面光源 平行光源 スポットライト 環境光 天空光
特殊な照明（高速道路のトンネル内ネオンなど）を除けば、照明光は連続スペクトル（可視光の広い範囲の波長を連続的に含む）か、あるいは複数の線スペクト ルから成る光で、その分布のかたよりによって赤みや青みを帯びています。
この照明の色みは、一般に色温度という概念で表わされるもので、例えば白熱球やろうそくなどは3000K 以下、太陽光は6500K、国内用テレビは9000K などとなります。
人間の視覚は、通常照明の色温度に対して自動的にホワイトバランスをとりなおしているため、その赤さや青さをあまり感じていませんが、フィルムで撮影する と、その差は歴然とします。
参考：照明の色温度の違いによる色かぶりの問題を解消するには、写真を撮る際に、白い紙等を同時に写し込んでおくとよいでしょう。後からフォトレタッチ ツール等で、簡単にホワイトバランスを取り直すことが可能になります。
したがって色温度の異なる照明の下では同じ白でも異なるものとなり、当然物の見え方の印象などは変わってくることになります。
このような光源の性質を演色性と言い、様々な状況下で適切な色温度の照明を計画することが必要です。学習などの作業に向く照明と、食卓を照らす照明を使い わけるなど、日常的にも経験のあることでしょう。
以下、写真についての「覚書」を列挙します。
歴史的事実は、常に「聖なる一回性」・・定点観測は貴重な資料になります。
写真はコードのないメッセージである
写真を収集するということは世界を収集することである。
デジタルカメラが馴染まない昭和のおじさんの独り言です。ちなみにここで言うフィルムカメラとは、電池がなくても撮影できる機械式カメラのことです。
これ現像しなくていいので、とりあえずスマホに入れて下さい無理です。デジタルネイティブの人にとって、現像とは「RAWデータの調整してJPEGなどの扱いやすいデータにすること」ですが、フィルムというものは、まず化学的な現像処理をしなければ「像」を得ることはできません。デジタルデータ化できるのは、現像処理した後の話です。
何も写ってないみたい・・ダメです。フィルムカメラでは、すべて撮り終えてからフィルムをパトローネに巻き戻すまで、蓋を空けてはいけません。現像処理前のフィルムは、光があたった瞬間にダメになります。