焦点距離計算ツール

物体距離と像距離から薄レンズの式を使い、焦点距離、倍率、屈折力を求めます。

薄レンズ計算ツール
収束レンズの光学中心から測った正の距離をメートルで入力してください。

焦点距離の計算について

焦点距離は、光学系が光をどの程度収束・発散させるかを表します。薄い収束レンズでは、物体距離、像距離、焦点距離は薄レンズの式で結ばれます。焦点距離の逆数は物体距離の逆数と像距離の逆数の和です。変形すると焦点距離は両距離の積をその和で割った値になります。本ツールは両距離が正で、メートル表記の場合にこの式を使います。 結果には横倍率も含まれます。倍率の大きさは像距離を物体距離で割った値で、物体に対する像の大きさを表します。0.2 なら像は物体の五分の一、1 より大きければ拡大です。完全な符号規約では、収束レンズによる実像は倒立するため倍率は負になります。この実用ツールは相対的な大きさを読みやすいよう絶対値を表示します。 屈折力はメートル単位の焦点距離の逆数で、ジオプトリで表します。焦点距離 0.5 メートルのレンズは 2 ジオプトリ、0.1 メートルなら 10 ジオプトリです。つまり焦点距離が短いほど屈折力が強くなります。近接した薄レンズの屈折力は直接加算できることが多いため、眼鏡処方、拡大鏡、各種光学系で広く使われます。 正確な入力には、鏡筒前面やカメラ本体ではなくレンズの光学中心からの測定が必要です。薄レンズモデルは、レンズ厚さが各距離に比べて十分小さく、光線が光軸近くを通ることも仮定します。実際の写真レンズは複数のレンズで構成されるため、表示焦点距離は単純な物理距離ではなく有効な光学モデルに基づきます。 光学の授業、撮影実験、顕微鏡の計画、プロジェクター設定、レンズの初期選定に利用できます。空気中の理想的な薄レンズで最も信頼できます。厚レンズ、曲率の強い素子、虚物体、虚像には適切な符号付き距離と完全な光学設計モデルを使ってください。

焦点距離の計算例

距離結果用途
u = 1 m, v = 1 mf = 0.5 m、屈折力 = 2 D物体と実像がレンズから等距離にあると、倍率の大きさは一になります。
u = 0.5 m, v = 0.1 mf = 0.0833 m、屈折力 = 12 D短焦点レンズが倍率 0.2 の縮小像を作ります。
u = 2 m, v = 0.5 mf = 0.4 m、屈折力 = 2.5 Dプロジェクターに似た配置で倍率 0.25 になります。

焦点距離計算ツールの使い方

  1. レンズの光学中心から物体距離を測り、メートルで入力します。
  2. 同じ光学中心から像距離を測り、メートルで入力します。
  3. 「計算」を選び、薄レンズの式を適用します。
  4. 焦点距離、倍率、屈折力を確認します。

焦点距離計算のよくある質問

薄レンズの式とは何ですか?

焦点距離と物体距離・像距離の関係を表す式です。各距離に比べて厚さを無視できる理想レンズを仮定します。

なぜメートルで入力する必要がありますか?

焦点距離をメートルにすると、その逆数がそのままジオプトリ単位の屈折力になります。センチメートルやミリメートルは入力前に換算してください。

倍率は何を意味しますか?

像の大きさと物体の大きさを比較します。絶対値が一未満なら縮小、一を超えれば拡大です。

ジオプトリとは何ですか?

屈折力の単位で、一メートルの逆数です。4 ジオプトリのレンズの焦点距離は 0.25 メートルになります。

カメラレンズにも使えますか?

カメラ光学の理想化した概算に使えます。複合レンズを正確にモデル化するには、主平面位置とメーカーのデータが必要です。