カメラの焦点距離とピント合わせに関して

質問

カメラの焦点距離に関して
　カメラ、ＣＣＤ等でピントをあわすために
　レンズをまわす（伸ばしたり、縮めたり）作業をしますが

　この際、光学計算的にはどの数値を変更している考えれば良いのでしょうか？

　いわゆる、光学系のfは物体への距離、
　カメラのピント調整の際はどの距離（変数）を動かしていると考えたら良いのでしょうか？

　私の直感では、物体距離が変わっても
　ｆ値は変更せずに計算しても、影響がないのかなぁ？と考えているのですが・・・。
　如何なものでしょうか？

　どなたか教えてください。

回答No.1

noname#11476 · ベストアンサー

ご要望により登場しました。

レンズ全体を一つのレンズとして見た場合には、レンズ全体の焦点距離を変更していることになります。
通常レンズの焦点距離と言っているｆは、レンズの焦点距離を無限遠に合わせたときの焦点距離となります。

>ｆ値は変更せずに計算しても、影響がないのかなぁ？と考えているのですが・・・。
前回のご質問に関しては、その通りです。
その理由はレンズと像面との距離を物理的に変更しているわけでは無いからです。

もう少し詳しく言うと、
焦点距離という以上、ある２点間の距離になります。これは、カメラのレンズの場合、まずピントを無限遠に合わせます。
次に、そこに平行光線を入射すると一点に像を結びます。この結像点はは像面にあります。
さて、この結像点から焦点距離ｆだけレンズ側に戻った点、これを主点と呼びます。
（本当は主点と結像点から焦点距離が求まります）
ここでは、レンズ全体の実際の焦点距離は通常言われるレンズの焦点距離ｆと同じになります。

さて単レンズの場合は、この主点Ｈｂは動きません。ズームレンズの場合はこの主点が動いて倍率が変わるわけです。
ここで、ピントを調節すると、レンズ全体の焦点距離は当初のｆより短くなって行きますが、この主点の位置は移動せずに焦点距離が変わっていきます。
そのため、像の倍率は変化することがありません。
これは、見方を変えると、物体側が無限遠の焦点距離ｆのレンズの前に、新たに焦点距離ｆｘのレンズをおいてピントを合わせたと考えると理解しやすいでしょう。
（これは写真を撮るときなどでも、非常に近い距離をとるときに使う接写用レンズなどがその働きをしますね）

先のご質問の計算では、簡易的に主点位置＝瞳位置として計算していますので（厳密には一致する場合もあれば異なる場合もあります）、ピントを動かしてもこの主点位置は変化せずまた瞳位置も変化しないので、無限遠での焦点距離ｆをそのまま使います。
（要するに、レンズの実際の焦点距離が問題なのではなくて、主点位置と像面の距離が重要なので）

テレコンバータのような、既存のレンズの焦点距離を２倍とかにするものは、この主点の位置を変更する働きがあります。このレンズの特徴は、焦点距離は無限大（つまりピントに寄与しない）ですが、入射角に対する出射角が２倍とかになるようになっているものです。
このようなレンズを入れると、もとのレンズの主点位置がずれて、望遠効果が出るわけです。

では。

お礼

ありがとうごさいます。
お礼がおそくなってすみません。

一度、これを機に光学のところを
　復習してみます。