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開口数 NAって どんな数字のことですか??

レンズとかで 開口数 NAっていう数字を聞きますが、 (1)どんな意味なんでしょうか? (2)その数字が大きいとどうで、小さいとどうなんでしょう? (3)たとえば、一般的なものでは、どのくらいの数字が常識で どのくらいの数字だと 限界だとか、すごいレンズだってことになるんでしょうか? ------ 光学関係の本をちょっと見れば載っているのかもしれませんが、 不精ですいません。ここで質問させてください。 _

  • u16
  • お礼率40% (100/250)

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noname#11476
noname#11476
回答No.2

NAの定義は、 NA = n * sinθ です。(nは光路の屈折率) いまレンズがあって、その先に焦点があるとします。 レンズを通った光が焦点に結ぶことを考えますと、レンズのどの位置の光も焦点一つに集まります。 ここで、レンズの両端から出た光が焦点に集まるとき、円錐状に光が集まる図を書くことが出来ますよね。 (イメージできます?円錐の頂点が丁度焦点です) このときの、円錐を横から見た時の頂角が2θになります。 つまり、θは0より大きく、90度よりは小さくないといけません。 従って、NAも普通は0<NA<1の間の数値となります。 簡単には、焦点距離がfで、レンズの半径がrとすると、tanθ=r/fですから、これからθを求めてsinθを求めれば良いわけです。 さて、この数値は色んな目的に使われます。 一つは明るさです。一つの点から出た光は通常四方八方に進みますが、NAが大きいと取り込む角度が大きいので明るくなります。 もう一つは焦点深度です。NAが大きいと焦点から像がずれたときに、大きくぼけます。 最後に、解像度です。これの説明はちょっとやっかいですが、基本的に光は絶えず広がろうとする性質(回折)があると思って下さい。 そのため、もし非常に小さく絞り込もうとすると大きな角度θで絞り込まないと、光の広がろうとする性質がレンズに打ち勝ってしまって、絞り込め無くなります。 これまでの話で大体おわかりと思いますが、NAが小さい方は特別すごいことではありません。NAが大きい方はすごいことです。 用途によってすごさは変わってきますが、顕微鏡だと0.7位は特別ではないでしょう。0.8以上だと高解像度になってきます。 中には1.0とか、1を越える場合もあり、これはすごいことです。 ちなみに、1を越えるためには、光路を屈折率1以上の物質(実際には水溶液)でレンズと被測定対象物を満たしてあげます。 別の用途として、高精度レンズといえば半導体の回路を焼き付けるステッパー用レンズでしょう。これはNA=0.65位が普通、NA=0.7, 0.75だと高解像度、中にはNA=0.8という超高解像度のものもあります。 では。

u16
質問者

お礼

大変分かりやすい解説でした! ありがとうございます。 図を書けない中で、コトバだけで理解できたので大変感謝しております。 もう少し待ってポイントを発行します。 _

その他の回答 (1)

  • ubonoti01
  • ベストアンサー率20% (43/211)
回答No.1

下記URLに図入りで詳しく書いてあります。

参考URL:
http://member.nifty.ne.jp/akaoka/microscope9908/

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