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有効焦点距離とディストーション焦点距離の違いについて

https://www.zemax.jp/blogs/news/tech-tips-june-2021?_pos=1&_sid=f2fa35af3&_ss=r 有効焦点距離とディストーション焦点距離の違いについて多くの光学定義において、焦点距離は比較的使われる数値です。ただし、計算によって、求める焦点距離の定義が変わる事を注意しなければいけません。このブログ記事では、近軸の焦点距離の計算の違いを、有効焦点距離とディストーション焦点距離で説明します。ディストーション (歪曲) 収差とは、光の実際の焦点が「期待される」焦点位置と一致しないことです。 では、「期待」とは何を意味するのでしょうか。 ほとんどの撮像装置の「期待値」は、h=f tanθです。これは、焦点距離に対する像高の正接に入射角をかけたもので、当たり前のことですが、f tanθの物体-像の関係は、直線を撮影しても、直線が見えることを保証しています。まず、f tanθを例にして、ディストーション収差の本来の定義式を説明します。ここで「f」とは、有効焦点距離(EFFL)ではなく、ディストーション焦点距離 (Distortion Focal Length) です。OpticStudioでは、近軸光線を追跡して光軸との交点を求め、EFFLを算出します。近軸光線とは、光学設計の言葉で言えば、0視野、非常に小さな瞳です。 例えば、(Hx, Hy, Px, Py) = (0, 0, 0, 1E-8) となります。EFFLの大きさは、明らかに像面の位置とは関係ありません。しかし、このディストーション収差の大きさは、明らかに像面の位置に関係しています。歪曲収差の焦点距離を定義する際には、小さな視野の主光線(Chief Ray)を追跡することになります。すなわち、(Hx, Hy, Px, Py)=(0, 1E-8, 0, 0)となります。視野が0に近づくと、収差はデフォルトで0、つまりyref = ychief = ftanθとなり、ychiefとθはどちらも実光線を追跡して得ることができます。 上の式から逆算して、この時点での焦点距離fを求めることができます。この焦点距離はディストーション焦点距離であり、明らかに像面位置に関係しています。ディストーション収差のfはそのままEFFLを使うことができないのはこのた

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