光学❝深掘り❞トピックス

LED照明ノーツ24.レンズを使う１１ ＜＜張り合わせレンズにおける色収差の除去＞＞
前回は色収差を考えるうえで非常に重要な、アッベ(Abbe)数について解説させて戴いたが、このアッベ数と焦点距離を計算する近軸理論の組み合わせにより、薄いレンズ同志が密着した場合における、焦点距離の色収差除去のための条件を導くことが出来る。この条件は照明系をも含むすべての、多色の状況における、レンズ系配置の基本を示唆するものである。
１．色収差を除去できる条件
前回、触れさせて戴いた通り、ｄ線(587.6nm)を中心として、C線(656.3)、F線(486.13)の焦点距離の色収差を考えれば、

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株式会社タイコ　牛山善太

LED照明ノーツ23.レンズを使う１０ ＜アッベ数について＞
前回、述べさせていただいた様に、色収差とは、一般的に、レンズを通過する光線の色・波長の違いにより、レンズの媒質の屈折率が異なり、それぞれの波長による像面上収束点が一致しないことを言い、画像の乱れを引き起こす。この色収差は、焦点距離計算などにおける、光線追跡計算の一次近似の領域においても存在し、或る意味では、最も基本的かつ構造的な収差であると考えられる。（勿論、高次の領域においても存在する。）
ここでは、この近軸領域における色収差についての重要な係数、アッベ(Abbe)数について解説させて戴きたい。
1.焦点距離の色収差
まず最初に、焦点距離ｆの薄肉系単レンズの焦点距離についての色収差について考えよう。
簡便のためレンズの厚さを０と考え、1面、２面の曲率半径をそれぞれr1、r2、
硝子の屈折率をｎとすれば(図1)….

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LED照明ノーツ22.レンズを使う９＜色収差について＞
前回までに近軸理論による焦点距離、光学系配置、あるいは球面収差について触れさせていただいた。これらの量は一つの波長の光線、単色の光線について考えた量である。今回は、一つの波長の光線だけではなくて異なる波長の光線が入射した場合に結像はどうなるのかを考えさせて戴きたい。波長、屈折率など、光学において重要となる量についても改めて説明させていただく。
１． 光りの波長について
光り波である。従って波長と言うものがある。波と言うのは場が周期的に振動してエネルギーが伝播していくものなので、その性質を語るうえで、周期、振動数、波長と言う量が必要となる。所謂波の形の振動が繰返されて波が進行していく訳であるが、その基本と成る波の形一個分の長さを波長と言う。人間には異なる波長で光るもの、或いは異なる波長の光で照明された被写体からは異なる色を感じる。波長の違いにより人間の受ける刺激が異なり、異なる色感を生む。人間が光を感じることのできる波長領域、可視領域は一般的に、380nmから700nm程度と言われている。この範囲からより短い波長領域の光を紫外線、長い方を赤外線と呼ぶ（であるから赤外線は決して赤くは見えない）。デジタル的な色合成、或いは光学設計においても、これらの単色の色刺激を３色以上混ぜて白色を含む様々な色彩が表現される。この可視領域においても人間の感じやすさ、感度の違いがあって、サンプルデータを基に標準比視感度と言うのが決められている（図1）。緑のあたりの波長が一番高い。…
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LED照明ノーツ21.レンズを使う8＜球面収差について＞
本連載、前回において収差の発生する原因をプリズムによる屈折作用を例にとって解説させていただいた。そこで、発生した収差は広い意味での球面収差と呼ばれるものであった。今回はこの収差の中でも最も基本となる球面収差について解説させて戴きたい。球面収差の補正の原理、球面収差図の読み方についても言及する。
１．狭い意味での球面収差
前回では屈折面が球面であることによる屈折角の違いにより、光が一点に集まらない現象、球面収差（spherical　aberration）について述べさせていただいた。屈折面が球面であることによる収差は、確かに大きく球面収差と呼ばれるが、実際にレンズ設計などが行われる現場ではこの収差についてもう少し狭い定義が用いられる。
光学系は回転対称的な形態を為しているレンズなどの要素から出来上がっている場合が多。その回転対称軸を共通にレンズ等を配置していく訳ではあるが、その回転対称軸を光軸（Optical　Axis）呼ぶ。この光軸上の延長上に点光源があり、その点光源の像が単色でも一点に収束しない、乱れのことを狭義の球面収差（以降、単に球面収差）と呼ぶ。
光学系が回転対称であると考えているので、当然収差の広がりも回転対称な図形になるはずである。これが球面収差の特徴である（図1）。
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