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zoom RSS レンズの解像度

<<   作成日時 : 2011/07/20 15:06   >>

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 前回、フィルムの解像度についてお話しましたが、今回はカメラのレンズの解像度について書いてみます。
 レンズの解像度というのは、レイリー限界(2点のスポットが分離する間隔)という値を求めることによって得られます。式は以下のようになっております。
R=0.61×λ/(N・sinα)
 λは波長です。N・sinαのNは屈折率で、通常空気ですから1です。sinαは開口数と呼ばれ、レンズ径Dに対して焦点距離fがある程度大きければ、sinα≒D/(2f)=1/(2F)と表現できます。FはレンズのFナンバーです。よってレイリー限界Rは
R=1.22λF
となります。

 例えば波長550nm(nmはナノメータで1mmの百万分の一、写真を写す際の波長はいろいろなものが含まれてますが、緑色の波長で計算してみます)、F=3のレンズでは、R=0.002mm=2ミクロンとなります。

 但し、これはレンズの誤差(収差と言います)が無い場合の計算ですから、実際にはいろいろな誤差が加わります。原理的にここまでの解像度が計算で得られるという話です。

 一方、一眼用のレンズなどは各レンズの性能がメーカから発表されております。一般的には、1ミリ当たり30本と1ミリ当たり10本の線がどの程度のコントラストになるかという表現でデータを出しております(メーカによっては20本、40本で示しているところもあります)。MTFという表現をしております。これは上記のレイリー限界とは違った表現で、写真にした場合にミリ10本の線はヌケの良さ、ミリ30本の線は解像の良さをそれぞれ表しているそうです。直接の対応は取れないのですが、レーリー限界はコントラストとしてはかなり低い値(10%程度)でのレンズ中心の理想的な解像度を示していると思ってよいと思います。

 レンズのデータを見ていてお気づきになるかもしれませんが、広角に較べて望遠の方がMTFが良い特性になっています。これはMTFがコントラストの定義になっているためで、解像度が良いということではありません。望遠は、Fナンバーが大きくなりますので、コントラストは良くなるのです。しかし、解像度は上の式でお示ししたように、Fナンバーの小さなレンズほど解像度が良くなるのです。

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