インスタントカメラの焦点距離についてです。
インスタントカメラって、晴れの日なら、撮影可能距離は、1~∞mまで、って表記してるんですが。学校では、焦点距離は、レンズによって決まると聞きましたが、それならばなぜインスタントカメラの焦点距離にはこんなにも幅があるのでしょうか。
どなたか高校生にもわかるように教えてください。お願いしますm(_ _)m

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A 回答 (3件)

レンズの焦点が合っている範囲の事を「被写界深度」と言います。


これは、丁度焦点が合っている距離の前後では多少のボケは合っても認識できない範囲があり、その範囲ではピントがあっていると言っても良い範囲です。
さて、この性質を利用して、距離の長い方の被写界深度が丁度無限大となる焦点位置にレンズを合わせると、そのレンズのピントが合う(被写界深度内)の範囲は、その焦点距離の1/2から、無限大までになります。
この焦点距離のことを「過焦点距離」と呼んでいます。
つまり、インスタントカメラの過焦点距離は丁度2mなので、1m~無限大までが被写界深度となり、ピントが合うことになります。
(通常カメラの場合はボケの量が0.03mm以内の範囲をピントが合っているとします。この範囲のことを許容錯乱円と言います)

さて、この過焦点距離Hは、

H=f ^2/(δF)

f:焦点距離。ここでは一般にカメラのレンズでf=50mmとかいう数値を差します。
F:Fナンバー 絞りの値のことでF=2.8とかF=5.8とかの数値です。
δ:許容錯乱円。通常35mmカメラの場合は0.03mmを使います)

という式で求めることが出来ます。
この式の意味するところは、望遠レンズより広角レンズ、絞りは出来るだけ絞った方が(つまりFは大きく)、ピントの合う範囲は大きくなります。

これを知っていると、一眼レフカメラでも、f=28mmでF=8とかにすると、

H=28^2/8/0.03=(約)3.3m

となりますので、レンズのピントを3.3mに合わせれば、1.65m~無限大までピントが合った状態を作れます。

では。
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この回答へのお礼

ありがとうございました。
1つだけ質問なんですが、数式の途中にある「^」は何ですか??

お礼日時:2002/03/11 14:19

>数式の途中にある「^」は何ですか


f^2 -> f*f つまり2乗のことです。
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この回答へのお礼

ありがとうございましたm(_ _)m

お礼日時:2002/03/11 14:48

レンズの口径が小さいと、ピンホールカメラに近くなります。

どこでもピントが合う状態で、「パンフォーカス」といいます。
どこでもピントが合う、と書きましたが、厳密に言うとどこでもピントが合ってるようで、どこにもピントが合っていない状態なんですよ。

インスタントでない、ちゃんとしたカメラでは、レンズの口径が大きいのでピントが合う範囲が狭くなります。レンズの焦点距離を動かしてピントを合わせる必要があります。絞りを絞っていくと「パンフォーカス」に近い状態になります。

この回答への補足

「パンフォーカス」についてはわかりました。
でも、その仕組みがよくわからないんですが。。。(^^;
どうしてレンズの口径が小さくなると、どこにでもピントがあうようになるんでしょう・・・?
なにか分かれば教えてください

補足日時:2002/03/11 14:10
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この回答へのお礼

ありがとうございました

お礼日時:2002/03/11 14:20

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【質問】

「コップに汲んだ濁った水に綺麗な水を加えていくと最後には、完全に綺麗な水になる」という現象を「~の法則」と呼ぶらしいのですが、何という法則だったか分かりません。

確か人の名前が付いていたような気もするのですが、どなたかお知りの方はご指導くださいませ。10年来の疑問です。

またこういう法則の載っているHPなどをご存知の方もお教え下さいませ。

なにとぞよろしくお願いいたします。m( _ _ )m

Aベストアンサー

「シュルツ・ハーディの法則」かな?
HPは検索すれば出てきます。

参考URL:http://www.google.co.jp/

Q焦点距離とカメラ

中学生の理科の参考書を読んでいてわからないこと
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ここが一番の疑問なのですが、物体が焦点距離と
同じときに像はできないとありました。

でも、カメラではどんな距離にやってもピンボケで
ありながら物体は写ります。カメラの仕組みで
制御しているのでしょうか?

わかりづらい質問ですが、よろしくお願いします。

Aベストアンサー

 
 
>> 焦点距離の位置にある物体もピンボケでありながら写ります、これってなんですか? <<

 フーリエ変換された「像」です。
フーリエ変換とは「周波数成分に分ける事だ」程度にご存知だと仮定してお答えします。 焦点距離の位置に置かれた物(ぶつ object)を、レンズの場所から眺めた光景(=空間的な明暗の分布)を、周波数成分に分解した成分表、成分の多い少ないを明暗で表した像(ぞう image)が、写っています。



1.
↓まずレイアウト的に把握を。
http://grad.physics.sunysb.edu/~yzhang/Projects/OR1/webpages/fourier%20transform%20imaging.htm
左半分がフーリエ変換で、レンズの前焦点距離の位置に入力「物」があります。 後焦点距離の位置にある中央スクリーンにフーリエ変換結果の「像」ができます。 右半分はまったく同じレイアウトですが、変換像を入力として後焦点距離の位置に逆変換で元に戻った出力「像」ができます。
 中央スクリーンの像が ご質問の「ボケなりに何かが写るけど?」の正体です。



1.光線、幾何光学、波動
光の実体は波動です。(電磁気学で言えば電磁波です。) 体にあたると暖かかったり、眩しかったり、携帯電話やテレビが受信できたり、とにかくエネルギを運んでます。そのエネルギが輸送されてる「向き」を線で描いて、行き先を追跡するテクニックが幾何光学です。 とうぜん矢印は「光そのもの」ではない。幾何光学は宅急便のトラックが走った筋道を地図上に矢印で書いた業務日誌と同じで、実体=トラックとは別ものです。 光も、ほとんどの場合は矢印で抽象化して間に合いますが、「うむ?イミフメだ」にぶつかったら実体レベルで考えないといけません。今の場合がそうです。他に光の屈折や吸収などもそうです。

 コンピュータ上の画像は画素で構成されてますね。自然の光景を構成してる「画素みたいなもの」は光の波長です。光=電磁波の実体は球状に広がってます。(静止水面の一点を突くと 波動が同心円状に広がるように、です。) 日常の自然光は球状なんかでなく平行光線が入り交じってるっぽいですが、
↓その平行光線の正体は
http://farside.ph.utexas.edu/teaching/302l/lectures/img1349.png
ただ球状の広がりが一斉に存在してるだけなのです。お隣さんを向いた成分は、お隣さんと逆向きだから相殺されてしまう、真っ直ぐ前を向いた成分しか残らない、ゆえに「エネルギ輸送の矢印」は図で右向きです。

 ところが、↓たとえば穴を通ると 正体がポロリと出てしまう。
http://www.lems.brown.edu/~leymarie/WaveRender/Figures/FigHuygens2.jpg
↓穴二つの干渉縞の図は見たことがあると思います。
http://www.weidemyr.com/com/physics_optic-interferencef.gif
http://physics.weber.edu/carroll/honors_images/TYoung.jpg
↓穴の間隔が広い場合と、
http://hypertextbook.com/physics/waves/interference-two-three/double-slit-2.gif
↓近い場合
http://hypertextbook.com/physics/waves/interference-two-three/double-slit-1.gif
穴の間隔が近いと 縞の間隔が広い。
つまり「空間的な周波数」が縞の間隔に変換されてます。ここが肝です。レンズは この結果をスクリーン上に 整然と並べる(そうなるような光路を形成する)役目を分担してます。 これゆえ「光線」だけいくら考えても無理でして、それプラス「数学の三角関数の和の公式」で明暗を考える必要があります。ご質問の「何かボケた明暗が」の明暗は三角関数公式が作ってます。



2.
↓再び最初の図です。
http://grad.physics.sunysb.edu/~yzhang/Projects/OR1/webpages/fourier%20transform%20imaging.htm
左側の「物」の一点から出た光線はレンズ通過後に平行光線になる、これは納得済みですよね。つまり中央のスクリーンを一様に照らします。物の他の場所から出る光も同様です。一様ゆえ周波数成分の分離がくっきりクリアになります。
 で、
右半分は左と同じレイアウトなのに逆変換ができちゃうのです!? ここから話は意外な方向へ;
左半分の図を忘れてください、右側のレンズは「何か平行光線が入って結像してる図」です、これって「カメラなどで風景がフィルムに結像してるありふれた図」と同じですよね? 人間の眼もまったく同じですよね?(*)
 レンズは 平行光線が何に由来したものか区別してるわけが無いから『 自然の遠景からの光線と‥フーリエ変換での平行光線は‥同じなのか? 』ということになりませんか?つまり『身の回りの光景からの光はすべてフーリエ変換されたものなのか?』と。 じつはそうなのですw 普通に屋外に立って例えば影を見るとぼんやりしてますよね、ご質問の「ボケなりに何かが写ってるけど‥」と同じなのです。
以下は↓
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=1116186



(*)
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=1852495
↑のNo8「単レンズの倍率の定義は 物体を焦点距離の場所に置いて眼で覗く というレイアウトです。」これって、フーリエ変換されたものが眼の中に‥眼のレンズが逆変換して網膜上に復元画像ができてるってことです。眼の持ち主がフーリエ変換をよく理解してなくても眼は勝手に逆変換をやるという賢い‥w



(回答付けがしんどそうな質問はパスしてましたが、これはFourierへの言及が無さげなので書きました。他レスにリンクで終わらせてご免なさいです。)
 
 

 
 
>> 焦点距離の位置にある物体もピンボケでありながら写ります、これってなんですか? <<

 フーリエ変換された「像」です。
フーリエ変換とは「周波数成分に分ける事だ」程度にご存知だと仮定してお答えします。 焦点距離の位置に置かれた物(ぶつ object)を、レンズの場所から眺めた光景(=空間的な明暗の分布)を、周波数成分に分解した成分表、成分の多い少ないを明暗で表した像(ぞう image)が、写っています。



1.
↓まずレイアウト的に把握を。
http://grad.physics.sunysb.edu/~...続きを読む

Q監視カメラの焦点距離

セキュリティ用の監視カメラのスペックについてご教示ください。

1)1/2インチCCDレンズ、NFマウント6mmレンズ、F1.4からF16,マニュアルアイリス とカタログに記載されています。好天候の場合、だいたい何メートルくらい先の対象物を監視(被写界深度というのですね?)できるのでしょうか?(正確な数字が保証しにくいことは承知していますのでだいたいの検討で結構です)
2)質問(1)に関連して、F値や焦点距離から被写界深度を計算することができるのでしょうか?その計算式等あればお教えください。

F値や被写界深度といった用語もWEBで調べてはじめて知ったレベルです。WIKIでも調べたのですがよくわかりません。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

>1)だいたい何メートルくらい先の対象物を監視(被写界深度というのですね?)できるのでしょうか?

一般的な監視カメラであれば解像度は良くても640x400程度です。1/2インチCCDの場合には撮像面サイズは6.4 x 4.8 mmですから、画素サイズは6.4/640=0.01mm程度となります。
さて、過焦点距離Hを求めると、

H=f^2/(N×p)

ここでf:レンズ焦点距離、N:レンズ絞値、p:許容錯乱円=画素サイズです。
N=8程度で使用することを考えると、

H=6^2/(8×0.01)=450mm

となります。この過焦点距離Hというのは、レンズのピントを無限遠方がぎりぎりピントに入るようにしたときに、どれだけ近くのものまでピントがあうのかという数字ですから、0.45m~無限円までの範囲でピントが合うように出来るということがわかります。

>2) 質問(1)に関連して、F値や焦点距離から被写界深度を計算することができるのでしょうか?

はい。1)の答えのとおりです。

一般的に随時焦点距離を調節しないカメラのピントは、無限遠方がぎりぎりピントがあう位置に合わせます。

>1)だいたい何メートルくらい先の対象物を監視(被写界深度というのですね?)できるのでしょうか?

一般的な監視カメラであれば解像度は良くても640x400程度です。1/2インチCCDの場合には撮像面サイズは6.4 x 4.8 mmですから、画素サイズは6.4/640=0.01mm程度となります。
さて、過焦点距離Hを求めると、

H=f^2/(N×p)

ここでf:レンズ焦点距離、N:レンズ絞値、p:許容錯乱円=画素サイズです。
N=8程度で使用することを考えると、

H=6^2/(...続きを読む

Qカメラの焦点距離とピント合わせに関して

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。

A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。

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...続きを読む

Q焦点距離について

超初心者です、勉強していて疑問に思いました。教えてください。

焦点距離が0の凸レンズというのは存在するのでしょうか?
それとも、凸レンズと表記すれば、もともと焦点距離が0のものは、含まれないものなのでしょうか?

レンズ内焦点式の平凸レンズは、レンズが分厚ければ、レンズ内に焦点が存在することがあるらしいのですが、そうすると、レンズの厚さや形状によっては、焦点距離が0ということもあり得るのでしょうか?

また、存在するのでしたらどのような形状になりますでしょうか?

Aベストアンサー

大気中で使う屈折型のレンズの場合、焦点距離が正の時には凸レンズになり、焦点距離が負の場合は凹レンズになります。つまり焦点距離が0ということはどちらにも属しません。
現実には焦点距離0の屈折型レンズを作ることは不可能ですし、またそもそもそれをレンズとは呼びませんね。

ご質問にあるレンズ内部に焦点があるというのは、単に焦点の位置がレンズの内部にあるだけです。
決して焦点距離が0というわけではありません。
焦点距離とは、主点から焦点までの距離を言います。
レンズの主点位置はレンズ内部にあることもあればレンズの外にあることもあります。
同様に焦点距離もレンズ内部にあることもあれば外にあることもあります。

ただし主点位置=焦点位置ということはレンズである限りありません。

では。


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