不完全な機器の作図を直して像の誤りを診断しよう

このレッスンの役割

ここまで、カメラ・目・虫眼鏡・投影機を正しい作図で説明しました。このレッスンでは、光線が一本足りない、スクリーン位置がずれている、虚像を実線で描いているなどの不完全な図を修正します。誤りを直すことは、規則を本当に使えるか確かめる方法です。

知る・理解する

機器の作図は、次の順で点検します。

1. 光軸、レンズ中心、左右の焦点Fを確認する。
2. 物体の先端から光軸に平行な光を引き、反対側のFへ進める。
3. 物体の先端からレンズ中心を通る光を直進させる。
4. 実線同士が交わるなら実像、広がる光の後方延長が交わるなら虚像とする。
5. 受像面が像位置にあるか、向きと大きさが機器の用途に合うか確かめる。

スクリーンを好きな場所に描き、その位置へ光線を曲げてはいけません。まずレンズの規則で光線を引き、交点が決まってから受像面の正しい位置を判断します。

具体例で使う

あるカメラ図では、二本の光線がセンサーより後ろで交わっていました。このときセンサー上では光がまだ一点へ集まり切っていないため、像はぼけます。改善案は、レンズを調節して交点を前へ移すか、可能な装置ならセンサーとの距離を交点に合わせることです。

虫眼鏡図で、焦点内の物体から出た光をレンズ後方で無理に交差させている場合も誤りです。実際の光は広がるので、実線を広げ、その線を物体側へ破線で延長します。

誤答を直して次の学びへつなげる

作図の見た目を機器の目的へ合わせるのではなく、光の規則から像を決めます。「カメラだからセンサー上に像があるはず」と先に結論を置くと、ぼけの原因を説明できません。

また、破線は実際の光ではありません。破線上へスクリーンを置いても光は集まりません。次は、正体の分からない機器の図から用途を判定し、改善案まで考えます。

自分で確かめよう

クイズと理解チェックは、アプリで挑戦できます。