各種レンズの特徴から最適なレンズの選定方法までを解説！
・レンズの種類（広角、望遠、拡大、特殊光学系等）
・焦点距離と撮影倍率について
・どのようにレンズを選定するか（撮影距離、被写体サイズ、使用カメラをふまえて）
・絞りと被写界深度について
このカタログについて
| ドキュメント名 | ハイスピードカメラの基礎知識 レンズ編 |
|---|---|
| ドキュメント種別 | ホワイトペーパー |
| ファイルサイズ | 7.5Mb |
| 登録カテゴリ | |
| 取り扱い企業 | 株式会社ナックイメージテクノロジー (この企業の取り扱いカタログ一覧) |
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このカタログの内容
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映像が劇的に変わる?!
ハイスピードカメラの
基 礎 知 識
レンズ編
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⽬次
・撮影レンズの種類
形状、マウント
・焦点距離
撮影距離と焦点距離の関係
撮影倍率
・基本的な操作
着脱/フォーカス調整/絞り調整
・被写界深度
・その他 フィルター等について
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レンズ
結像光学系
被写体（観察⾯）の光（像）をカメラのセンサー⾯に結像させる光学系
・1点からさまざまな⽅向に放射される光の⼀部がレンズに⼊り、1点に集められることにより像ができる。
像のある場所のスクリーン（カメラのセンサー）を置くと像を⾒ることができる。
・全ての光が重なり合い、光が強い部分と弱い部分ができ、それが像になる。
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レンズ
レンズの焦点距離
・無限円（インフ∞︓infinity）からくる光は無数の平⾏な光線の束︓平⾏光
・レンズに⼊射した平⾏光束は焦点に集光される。
・焦点距離 f とはレンズの位置（主点H）から焦点までの距離。
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撮影⽤レンズの種類
撮影⽤レンズ
カメラ撮影で使⽤されるレンズの種類
単レンズ 焦点距離 「ｆ」mm
絞り、フォーカス調整機構なし
カメラ⽤レンズ 焦点距離 「ｆ」mm
絞り、フォーカス調整機構あり
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撮影⽤レンズの種類
撮影⽤レンズ
カメラ撮影で使⽤されるレンズの種類
顕微鏡レンズ 撮影倍率 「ｎ」倍
/拡⼤レンズ 作動距離「L」mm
撮影倍率が⾼くなるほど作動距離が短くなる
硬性鏡
/ファイバースコープ 撮影視野⾓ 「θ」度
作動距離「L」mm
＊作動距離︓レンズ先端から被写体⾯までの距離
撮影距離︓結像⾯（センサー⾯）から被写体⾯までの距離
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撮影⽤レンズ
撮影距離/作動距離
撮影距離 ︓結像⾯（センサー⾯）から被写体⾯までの距離
センサー⾯
撮影距離
作動距離 ︓レンズ先端から被写体⾯までの距離
ワーキングディスタンス（W.Dともいう）
作動距離
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撮影⽤レンズ
焦点距離と画⾓
レンズ 撮像素⼦
撮影視野
画⾓
焦点距離
レンズ 撮像素⼦
撮影視野
画⾓
焦点距離
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レンズ形状
レンズマウント
マウント︓カメラとレンズの取り付け部の形状
カメラにより異なる
Fマウント、Cマウント、EFマウント 等
マウント毎にフランジバック⻑も異なる。
カメラのマウントに適したレンズ選択が必要
マウント毎取り付け部の構造、機構が異なるため、
レンズ着脱時には注意が必要
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レンズ形状
レンズマウント
参考 ハイスピードカメラで使われているマウントのフランジバック⻑
ニコンFマウント ︓46.5mm
キャノンEFマウント ︓44mm
マイクロフォーサーズマウント ︓19.25mm
Cマウント ︓17.526mm
NFマウント ︓12mm
など
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レンズの種類
レンズ/光学系
撮影距離 望遠レンズ レンズの種類と視野幅
∞ ・特殊光学系
標準レンズ ・シュリーレン光学系
10000mm ・耐熱・耐圧ボアスコープ
・耐Gレンズ
マクロレンズ 等
1000mm 接写リング/
ベローズ
100mm
⻑作動
顕微鏡
10mm
硬性鏡/ファイ 顕微鏡
1mm バースコープ
0.001倍 0.01倍 0.1倍 1倍 10倍 100倍 撮影倍率
10000mm 1000mm 100mm 10mm 1mm 0.1mm 視野幅
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レンズ着脱
レンズ取り付け
Fマウントレンズ
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レンズ着脱
レンズ取り外し
Fマウントレンズ
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フォーカス調整
⼿動フォーカス
撮影距離指標
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焦点距離と撮影範囲
レンズ/焦点距離
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焦点距離と撮影範囲
レンズ/焦点距離
f 70mm f 50mm
f 35mm f 24mm
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レンズ選択
レンズ/計算式
レンズの焦点距離/ 焦点距離 f
視野幅/倍率の関係 S s
1/a + 1/b = 1/f ・・・①式
a b
M = b/a = s/S ・・・②式
L = a + b ・・・③式 L
a : レンズ主点から被写体⾯までの距離
b : レンズ主点から結像⾯（カメラセンサー⾯までの距離）
a = f×（1 + 1/M） L : 撮影距離（結像⾯から被写体⾯までの距離）
b = f×（1 + M） M : 撮影倍率
F : レンズ焦点距離
L = a + b = f×（2 + M + 1/M） S︓ 被写体⾯の⼤きさ
s : 結像⾯（センサー）の⼤きさ
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レンズ選択
レンズ/光学系
撮影倍率 結像⾯
被写体
S´ S
対物レンズ
カメラ撮像⾯（受光⾯）の⼤きさを S´
被写体の⼤きさを（撮影エリア） S
対物レンズの撮影倍率を M
とすると M＝ S / S´ （S及びS´は⽔平、垂直、対⾓いずれか⼀辺の⻑さ）
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カメラセンサー
センサーサイズ
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カメラセンサー
センサーサイズ
カメラ毎に、センサーサイズは異なる。
センサーサイズ 例
⾼速度ビデオは撮影速度によって記録画素数がかわるため、センサー有効エリア
サイズも変わる。
有効エリアサイズ
１画素のピクセルサイズ（μm）×記録画素数（pixel）