「光学の基礎」

(第8回)


7.写真レンズ
    最近のカメラはシャッターボタンを押せば写真が写るものがたくさんあります。
    でもどんなカメラでも基本的には図のようにレンズ、絞り、フィルムという組み合わせ
    でできています。
     写真レンズはいろいろな収差を取り除くため、数枚のレンズを組み合せて作ります。
     いま写真レンズの焦点距離をf、絞りの直径をDとするとf/DをFナンバーといいます。
     写真レンズには絞りを最も大きく開いた(D0)ときのFナンバーが記入されています。
     F/2とか1:2とかが書き込んであるのがその例です。実際に絞りを大きく開くと像は
     明るくなるのですが、その関係は
     となっています。この式から、絞りの直径が√2倍になると、像の明るさが2倍になる
     ことがわかります。このために写真レンズの絞りの目盛は、1.4、2.0、2.8、…
     のように√2の等比級数になっているのです。
     また、写真レンズの分解能は、遠方にある2つの点光源が像面上で分かれて見える最小距離を
     分解能の限界としています。光の波長をλとすると、その距離dは、

d=1.22λ×(Fナンバー)

     となります。この式から、Fナンバーが小さいほど、別の言い方をすると像点に集まる 
     円すい形光束の頂角θが大きいほどdが小さくなることがわかります。たとえば緑色光
    (波長550nm)においては、F/1.4のとき1μm、F/16のとき11μmと
     なります。

(次回はレーザー光学系の話です)

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