焦点距離測定器

part2 使い方

 レンズをレールのV溝にあてがう。

 そしてスクリーンに像を写す。
 無限遠の対象だと正確な焦点距離が出るので、太陽や月が望ましいということになる。
 しかし、太陽、月がいつでも出ている訳では無いので、遠方の風景や街灯でも代用出来る。

 風景なら水平に設置出来るので安定する

 遠方と言っても、数十メートルも離れていれば無限遠との差は無視出来るほど小さくなるので、問題はない。(*1)
 スクリーンに結像するレンズ位置を確定したら、スケールでレンズ位置を読み取れば、それが焦点距離となる。

レンズ位置をスケールで読み取る

測定したレンズは、チャック付のビニール袋に入れ、測定値を書いたシールを貼って保管する。
このとき、レンズをティッシュのような柔らかい紙に包みたくなるが、時間が経つと劣化してカビやヤケを起こすことがあり、裸のままビニール袋で保護した方がマシなようである。


主点位置の考慮

 ところで、レンズ位置を読み取るとき、レンズの側面(コバ)のどこを測ったら良いのだろうか?
 先端?、後端?、それともコバの真ん中?
 これは実はレンズによって異なり、主点(しゅてん)と呼ばれる位置を見つけなくてはならない。
 主点とは、「厚みが無い仮想のレンズに置きかえた場合の起点」などと光学書で説明されている。
 私が一番分りやすいと思ったのは、以下の図解。
 レンズに平行光線を通すと焦点位置に集光する。


これを拡大して見ると、光は入射と射出の2箇所で屈折している。


入射光と射出光の延長線が交差したところが、主点。 (*2)


これを光学シミュレーションソフトで求めたのが以下の例。
測るレンズに近い物を探し、主点位置がどの辺にあるか、見当を付ける。





以下は双眼鏡の対物レンズを想定したF4のアクロマートの例


 次回は、測定結果とOPT98を使ってレンズ形状を確定する方法をちょっとご紹介

*1: 結像公式で計算可能
 例:焦点距離100mmのレンズで、対象が10m先にある場合、結像位置は無限の場合に比べ1mm伸びるだけ
 *2:実際に作図する場合、中心から離れるにつれ球面収差などの影響を受けるが、原理の説明なので、ここでは無視

参考文献:  「最新レンズの基本と仕組み」(桑嶋幹 著)
(2014-6-23 yamaca)
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