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まだ間に合う!! 夏休みの楽しい工作 超望遠AFレンズを作ってみよう その3

【望遠鏡の原理】
虫眼鏡で小さい文字を見てみましょう。
虫眼鏡と文字との間の距離を変化させると文字がはっきりと見えるところがあります。
0736.jpg

そうですね、こんな感じで文字が拡大されて見えますね。
次に遠い場所を見てみましょう。
今度は景色がはっきりと見えるように目と虫眼鏡の間距離を変化させてみましょう。
すると今度は景色が上下逆になって見えました。
0737.jpg


この二つの違った性質が望遠鏡を生み出しているのです。
目から遠いところに置いた虫眼鏡で見えるサカサマの文字を目に近いところにある虫眼鏡で見るとどうなるでしょうか?
もっと大きく見えるはずですよね。
つまり、虫眼鏡を2個使えば遠くの物が大きく見えるわけです。

これが望遠鏡の原理。
これはケプラー式望遠鏡と言って、中世の天文学者で惑星が太陽の周りを回る時の法則を発見したヨハネス・ケプラーが考え出した物。
ケプラーと親交のあったガリレオは地動説で有名ですが、彼もまた望遠鏡を考え出しました。ガリレオ式と言いますが、ケプラー式の方が優れているので現在も使われています。

先ほど作った望遠レンズは筒の先に虫眼鏡、筒の根元に前玉を取り除いたカメラのレンズを使っているので、ケプラー式望遠鏡と同じです。
では何故見えなかったのか?
それは虫眼鏡の焦点距離を考えていなかったからです。
先端に付けた虫眼鏡が像を結ぶ距離に後側のカメラレンズの焦点が来ないと見えるはずがありません。
先端の虫眼鏡の焦点距離を測らずに適当に作ったのでこんな結果になりました。
虫眼鏡の焦点距離がわかればいいのですが、お高い虫眼鏡ならいざ知らず100円ショップの虫眼鏡には焦点距離なんか書いてありません。
自分で測ってもいいのですが、ここはもう一工夫してみましょう。
筒をもう一本作ってカメラのレンズ側に付けて、先に作った虫眼鏡側の筒を少し切り詰めてカメラ側の筒にはめてみましょう。

こんな感じですね。
0735.jpg

虫眼鏡側の筒を前後に動かせば焦点距離がわからなくても適切な長さに調整できます。
これをドローチューブといいます。
余談ですが、カメラのレンズのように回転させながらレンズを繰り出してピント調整をする機構をヘリコイドといいます。

さっそく外に持ち出してカメラを覗きながら先端の筒を前後させて遠くの風景がはっきり見えるところを探しましょう。
(※望遠レンズとしてはかなり焦点距離が長くなるため、近くの物ではどんなに調整しても焦点が合わないので注意)
適当なところまで調整したらあとはカメラ側のAFを作動させてみます。
「ピッ」という合焦を知らせる合図とともにきれいに見えました。
0724.jpg

これは20mくらい先のスズメです。
ピンボケだろ? って思わないように。100円のレンズなんだから多くは望めません。
さてこのレンズ、いったいどのくらいの焦点距離があるのでしょうか?
別の被写体でとり比べてみましょう。

70mmで撮ったもの
0727.jpg

500mmで撮ったもの
0726.jpg

作ったレンズで撮ったもの
0725.jpg
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※カメラのレンズや市販の望遠鏡で見える像が上下逆にならないのは、先っぽのレンズと手前のレンズの間にもう一枚レンズを入れてさらに上下を逆転させているからです。
実際にはカメラのレンズに使われるレンズはもっと多くて10枚以上を組み合わせている場合も多いです。
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どうです? 結構きれいに写っているでしょう?
これを見る限り700mmの望遠レンズ相当くらい?
ちなみに昨今の高性能800mmAF望遠レンズは100万円以上しますので、コスト1/1000で作れてしまったわけです。
元のレンズは80-210mmですが、撮影は80mmで行いましたのでざっと8.75倍になったわけです。
カメラの場合、35mmフィルムカメラ換算で、レンズの焦点距離50mmが標準、倍率1.0倍とされますので、このレンズはおおよそ14倍と言うことになります。しかもAFもAE(自動絞りのこと)も効きます。
さらに驚くべきことは、使っているカメラがSONYのα350なので手振れ補正まで働いている点です。
上の写真はいずれも手持ち撮影です。
500mm以上のレンズなのに手持ちでも文字がはっきりと見えるのはかなり驚異的。

いやはや作った本人もビックリの結果でした。

どうです、結構凄いでしょう?

夏休みの自由研究&工作にいかがですか?

なお、本文中、原理や歴史などの記載は検証をしていません。
私のあやふやな知識で書いていますので、間違っているかもしれません。
この内容を利用する場合はきちんと調べてからにしましょう。
さらに、このブログの内容を利用することにより損害が発生しても当方は一切責任を持ちませんので、必ず自己責任の範疇で行うようお願いします。
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