拡大するときのピント 焦点の範囲？

質問

顕微鏡観察などするとき、ある程度高さのあるもの（出っ張り等）
の頂点とかに焦点をあわせると、周囲はぼやけますよね。
高いところに焦点を合わせれば低いところに焦点が合わないのは
当然と思っていました。

　ところが深被写体深度とかいって、全体がボケないように
する方法があるようなのです。（そうゆう方法でとった
という写真を見ました。）

　どうゆう光学的テクニックを使っているのでしょうか？
レンズの専門家ではないので、できるだけ解かりやすく
お教え頂きたいのですが。

回答No.5

noname#11476 · ベストアンサー

多少であれば、像は暗くなりますが、対物レンズのＮＡを小さくすることにより焦点深度を深く取る事は可能です。
ＮＡというのは、物体からの光というのはその点から周囲に放射状に広がっていますが、そのうちどれだけの範囲をレンズに取り込むのかという数値で、ＮＡ＝ｓｉｎ（θ）で求めます。
物体の一点からレンズに取り込まれる光の進路は円錐状になりますが、θはその円錐の頂角の１／２になります。
しかしＮＡを小さくすると顕微鏡の分解能も落ちてしまうので、限度があります。

これを解決する一番メジャーな方法は、共焦点光学系をつかう方法があります。
これは光源側と観察側で共通又は対物レンズの焦点に対して対象の位置のピンホールを通った光のみで、物体を照射、また観察を行うものです。
（図がないと構造が説明しにくいですね。参考ＵＲＬをご覧ください。光源はレーザが多いですがそれのみというわけでもありません。）
この構造になっているものを共焦点顕微鏡といいます。

焦点の合っていない部分からは光が全く返らず、焦点部分しか光が返ってきません。
そこで、高さ方向にスキャンして複数画像をとり、全部を足し合わせるとどこでも焦点の合った一枚の画像が作られるというものです。

他にも、複数の距離で観察した像を使い画像処理で復元するもの（顕微鏡の構造にも工夫があったと記憶しています）、一枚の画像で単にデコンボリューションという画像処理で元画像を復元しようとするものなどがあります。
詳細はかなりややこしい話なので勘弁してください。

では。

参考URL：

http://www.sci.kumamoto-u.ac.jp/bio.iden/takano/14_jyugyo/14_tokuron/ishibashi.html

お礼

有難うございます。
自分でもいろいろ調べたのですが
どうも私が見たのは以下のＵＲＬの
方法のようです。
http://www.keyence.co.jp/microscope/product/vh8000/VH8000_03.html

＞他にも、複数の距離で観察した像を使い画像処理で復元するもの

　そうです。それにあたるもののようです。

深度合成機能とかいうそうで、
ピントの合う位置を少しづつ変えて録画した複数の画像を合成し、
１つの深度の深い（ピントの合っている範囲が広い）画像を
作り出す機能だそうです。

　ピントは点。そのピントが広い範囲で合うというのが
理解できなかったのですが、デジタル合成技術だったんですね。

　でも光学的方法もご紹介頂き、大変参考になりました。

回答No.6

tocoche

＞（そうゆう方法でとったという写真を見ました。）
たぶん写真家の栗林氏の「虫の眼レンズ」で有名になった「超深度レンズ」のことだと思います。

超深度レンズは、焦点の短い第一のレンズによって物体までの距離が変わっても結像位置があまり変わらないように結像させ、第二のレンズによってその像を拡大するものです。　これにより比較的大きなレンズ径で、広い範囲にピントの合う写真が撮れます。（もちろんどこにでもピントが合うというわけではありません）　しかしこの方法では、第一のレンズによって像を小さくしてしまうので、拡大することを目的とした顕微鏡にさらに大きな倍率が要求されますし、大きく拡大するほど超深度の効果が消されてしまいます。　しかも大きく見るためには物体に極力近づかなくてはならないので、第一のレンズの焦点距離が数十μｍ単位になり作るのが困難です。

「虫の眼レンズ」も「写真家の撮った写真」としての画質を得るために、とても苦労したと聞きます。　「超深度レンズ」は接写写真には使えても、顕微鏡に応用するのは無理ではないかと思います。

お礼

Ｎｏ．１のお礼の欄にも書いたのですが、
デジカメにも凝っているので、その方面
でも非常に参考になります。

＞超深度レンズ

ですか・・・・

その方面もいろいろ調べてみたいと思います。

有難う御座いました。

回答No.4

wolv

回答ではないですが、アドバイス：

確かに、被写体という言葉はありますが、
深度がついた言葉は、
「被写「界」深度」ですよ。

被写界という言葉があるのかどうかは知りません。

単なるミスタイプだったらごめんなさい。

お礼

そのとおりでした。

私のミスタイプです。

被写界深度です。

ピントが全体合うという仕組みが分からないわけ
でして・・・

回答No.3

ikkyu3

光学も写真も専門ではありませんが、趣味でいろいろな写真を撮っています。

顕微鏡を使用せずカメラで直接拡大撮影するようなときには、Ｎｏ．１の方の言われるように、カメラのレンズの絞りを絞って開口を小さくしてやれば、被写界深度が深くなります。
この場合、絞ればレンズを通過する光の量が少なく暗くなるので露出の時間を長くする必要があります。

顕微鏡で、このレンズに当たるのは対物レンズになります。
対物レンズに絞りのついたものがありますが、この絞りを絞ると同じように焦点深度が深くなります。
限度を超えて絞るとカメラでもそうですが解像力は落ちるようになります。
倍率が高いと絞った場合非常に暗くなりますから、長時間露出で写真は撮れても、人が眼で見るのは難しいのではないでしょうか。
ケースバイケースで被写体を、どのように照明するかの研究が必要と思います。
また顕微鏡は、プレパラートなど下から透過光で照明することが多いと思いますが、この場合は非常に浅い焦点深度のものしか見たことがありません。絞ると解像力が落ちたりコントラストも低下するようです。

ご覧になった写真は、どのような場面で、どのように照明し、どのように撮ったか興味があります。

回答No.2

hikki-hikki

顕微鏡を使ったのは中学ぐらいまでなので、最近の顕微鏡がどうなっているのかは良く分かりませんがカメラの知識で・・・。

　深被界深度は光の通る量を小さくすることで深くすることができます。顕微鏡に絞りがあれば簡単に調節できますが・・・。

　絞りが無い場合、対物レンズの前に小さな穴を開けた物をかぶせて光の通る量を小さくし、その分暗くなるので観察物を通常より明るくしてやればよいかと・・・。

　素人考えなので出来ないかも、対物レンズって出っ張ってたような・・・？

お礼

＞深被界深度は光の通る量を小さくすることで深くすることができます

　それって、焦点が絞り易くなるだけのような・・・

回答No.1

nitto3

写真の場合ですと
シャッターを早く、絞りを開けば被写界深度は深くなります。
シャッターを遅く、絞りを絞れば被写界深度は浅く背景がぼやけて
クローズアップなどに効果が出ます。

お礼

最近デジカメにもこっているので、別の意味でも
参考になりました。

　ただ、焦点って、点ですから、それが顕微鏡で見る
ようなレベルで幅を持つ原理が分からないわけでして・・・