2012/03/06(火)超望遠レンズの分解能
天体望遠鏡の性能で重要なのは、倍率ではなく口径の大きさだということは、少し光学理論をかじったことのある人なら知っていると思います。メーカーが宣伝に使っている最高倍率がオーバースペックだということも・・・
人間の眼で２つの点を分離して見ることができるのは、角度にして 60 ″（１度の 1/60）程度と言われています。一方、天体望遠鏡のカタログに使われている分解能は、「ドーズの限界」という経験則に基づく数値です。115.8 ″を有効開口径（mm）で割った値が分解能の限界となります。口径 80mm の対物レンズは 1.4475 ″です。
これらの数値を元にすると、口径 80mm の望遠鏡は 42 倍程で人間の眼の限界と同じになります。実際には、像がだんだんボケていくのと、より大きく見られるのとの見合いで、この２倍から４倍程度の倍率までは有効とされています。口径 80mm なら 80～160 倍あたりが限度となります。ただし、これは眼視での話です。
では、写真撮影の場合は、口径の何倍までの焦点距離が分解能の限界かというと、明確な答えを出すのはかなりやっかいです。経験則から割り出された「ドーズの限界」を基準にするとしても、撮像素子（あるいはフィルム）の解像力が絡んでくるからです。
仮にニコン D800E（フルサイズ・3600 万画素）に、口径 80mm、合成焦点距離 10000mm のレンズをつけたとします。写る範囲は、角度にして 740×495 ″になるはずです。7360×4912 ピクセルだと、１素子あたりわずか約 0.1 ″です。
２素子あればふたつの点を解像できるとして、１素子あたり 0.72375 ″で口径 80mm の分解能と同じになります。焦点距離に直すと 1382mm です。
解像力を測る白黒の線は２素子あれば分離できますが、ふたつの白点を明確に分離するには、間にもう１素子必要との考え方もあります。この場合は倍の 2764mm となります。
これらはローパスフィルターなどは無視した単純計算の数字で、あくまで参考値です。それでも口径 80mm のレンズで、合成焦点距離 10000mm は、分解能の限界を超えているのは間違いないようです。