光学設計ノーツ

28.結像光学系によるフラウンホーファー回折像　

光学設計ノーツ28.結像光学系によるフラウンホーファー回折像　
波長0.0005mmを想定して、レイリーの距離を用いれば、その値は、小さい領域で例えばスリットが0.001mm角、つまりD=0.001mmという回折格子のオーダーでZ=0.002mmとなり、D=0.01mmという大き目の粒子のオーダーでは、0.2mmとなる。
この様な領域で観察される回折は通常、フラウンホーファー回折領域のものであることが前回（本連載第27回）の議論からも分かる。
ところが、比較的大きな開口を考えると、例えばD=1の場合、ｚ＝2000mmとなる。
つまり2ｍである。
これはかなり長い距離であるが、D=５mmのさらに大きい開口を考えれば、限界はZ=50mというとんでもない距離になる。
大きな開口によるフラウンホーファー回折像の観察は通常の研究室では不可能であるということになる。
しかしこの困難をレンズを用いて乗り切ることが出来る。
ここでは、少し詳しくこのレンズの作用について考えてみよう。
当然、光学設計を前提にする場合には波動光学中でも重要な検討である。
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株式会社タイコ牛山善太

27.フレネル回折とフラウンホーファー回折　

光学設計ノーツ27.フレネル回折とフラウンホーファー回折　
今回は、回折現象を解析的に取り扱う上で基本となるフレネル回折とフラウンホーファー回折を取り上げさせていただく。
レンズ等による結像を考える際にも重要である。
1.フレネル回折式とフラウンホーファー回折式の導出　
ここでフレネル-キルヒホッフの回折積分式を用いてこれらの回折強度パターンについて検討してみよう。
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26.OTF計算における振動、位相とび等について考える

光学設計ノーツ26.OTF計算における振動、位相とび等について考える
今回は引き続き結像の評価の要となるOTF、MTFそしてPTFについて考える。
ここではより具体的に、OTFの計算過程において一旦０になり、またレスポンスが現われたりするMTFの振動、そして（PTFの）位相飛び、偽解像等の通常レンズ設計時にはあまり問題視されないが、しかしちょっと気になる現象について解説させて戴きたい。
1.MTF、PTF計算の復習
本連載前回において正弦波像の結像の表現について記した。
今回においては論理的に拠り所となる所であるから、要点を新たに整理し、復習すれば（導出の詳細は前回をご参照願いたい）、光学系の点像強度分布（以下PSF）をI(x)とする時、・・・・
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25.結像の評価　正弦波格子チャートとMTF

光学設計ノーツ25.結像の評価　正弦波格子チャートとMTF
今回は正弦波状の格子チャートの光学系による結像を例にとり、OTFそしてMTF、PTFの特質について解説させていただきたい。
1．正弦波格子チャートと線像強度分布の畳み込みにより像強度分布を得る。
ここで任意の周波数ｓを持つ、正弦波格子に着目してみると、この正弦波格子模様に直角方向にｘ座標を採り、この方向の座標に対する物体の１次元の強度分布を考えると、格子模様が乗る、平均的バックグラウンドの明るさをa、正弦波格子の最大振幅をmとすれば、一般的に、物体の強度分布O(x)は…
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24.結像の評価　MTF

光学設計ノーツ24.結像の評価　MTF
写真レンズなどの光学系の結像性能を表わす場合に、解像力とは良く用いられる言葉であり、一般的には、設計値あるいは実測値において、この解像力が高い値を示す場合ほど、そのレンズの性能は高いと考えられている。
白黒の細かい線が、一体どのくらいの細さのものまで、その光学系により再現可能かを示す指標が解像力である。
実際には1mmの中に細かい線が何本解像されているのか、ミリ10本、ミリ100本などの様に言われ、表現される。
この解像力、あるいはその表示方法は直感的に理解し易く、また測定によって実測値も簡単に得られるので、非常に広く光学系の性能を表わす仕様として用いられている。
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