レンズの仕組み説明の図を理解したい

レンズの説明をしているときにしれっと二種類の図が登場します. ・ある点から注目したときに光の流れを説明した図 ・ある焦点面に物体をおいたときに光の流れを説明した図 ちゃんと把握していないと二つの図の違いを理解できないので、ここにまとめておきます.ここではピンホールのことは考えません。レンズのみについて説明します.

一つ目の図は以下です. 被写体(ボケずに写したいもの)とカメラのセンサをボケないところに置いています. これはある点から色々な方向に出ている光のうちレンズを通ったもののみについての代表の光を書いています. 物体のあるところから出た複数の光がどこにまた集められるのかを書くために書かれています. カメラのセンサはこの光の集まったところにおくことで被写体をボカさずに撮ることができます.

この図を描くのは難しくありません.レンズを通る光の特性を使うと容易に描くことができます. レンズを通る光の特性 ・平行光はレンズの焦点を通る ・レンズの中心を通る光は曲がらない 上記に従って描くだけです.もし平行光を描くときレンズの長さが足りなくても仮にあった状態で描けばどこに像ができるかわかります.

いつもこの図を見るときは、常に像が合ったものだと思います.ろうそくを左側においたら右側にろうそくのボケてない絵が書かれています. ではこのときに結像している点からはずれているところにカメラのセンサ(紙でもいい)を置いたらどうなるのかを見ておきましょう. 下の図のように光がレンズを通して集まったところの前後にセンサをおくと、点がぼやけて写ってしまいます.そのため2番目しか適切にボケずに撮れません. よく勘違いがありますが、レンズの左側にあるどこの点も右側のどこかに必ず結像します.常に1/f=1/a+1/bに従って、レンズの左側aの距離のところにあるものはレンズの右側bの距離のところに像ができます. たまたまここで注目している赤い点は絵の位置にあるだけで、どこに置いても同様にどこかに光が集まります.そしてその光が集まったところにカメラのセンサをおけばいいのです.

さて次の二つ目は、適当な位置に被写体を置いて、これまたその被写体がボケないところににカメラのセンサがあるときの絵です. このときの図は、その距離にある点から本当はたくさんの光が出ているが、レンズの中心を通る一筋の光のみを書いて反対側に結像することを説明しています. 本当はたくさんの光が出ているのに代表しか書かないので、 像の位置がどう決まっているのかわかりにくくなっています.

そのため、もしちゃんと書くのであれば、以下のようにたくさんの光がでていることになります.