レンズの収差＆理想のレンズ

質問

レンズの収差って何ですか？教えて下さい。

あと理想のレンズについても教えて下さい。
理想のレンズは何処で見ても歪んで見えないレンズということしか
わかりませんでした。他にも何かあるのでしょうか？

専門用語くらいは自分で調べるので、解答お願いします。

回答No.5

noname#11476

レンズの一番基本的な働きは一つの点から出た光を集めて、別の対応する場所の一点に集めるという働きです。
（平行光を一点に集光するのも、平行光が無限遠の点から出た光と透過なので同じ事になります）
ところが、これが実際にそういう働きのレンズを作ろうとするとなかなか難しく、完全に一点には集まらないとか、集まる位置がずれるということがおきます。
これを収差と呼びます。原因は大きく２つあります。
１）幾何学的に（つまりレンズの形状の関係で）うまく収束しない
２）材質（具体的には波長毎の屈折率の差＝色分散といいます）に起因して収束しない。
２は色収差と呼び波長毎に材質の屈折率が違うために、色んな波長の光を同時に入れると波長によって収束する点がことなることでおきます。

１については、ザイデルという人がまとめた収差論があり、そこではザイデルの５収差と呼ばれる分類によって収差の内容が規定されています。
詳しくはザイデルの収差について書かれた書物を読むと良いでしょう。（５収差は、球面収差、コマ収差、非点収差、像面湾曲、歪曲です）
収差論はザイデルだけではなくて、他の分類方法でまとめたものなどいろいろです。

この１の収差が発生する原因について簡単に述べますね。
レンズは通常球面で構成されています。またたとえ非球面でもその厚みを持っています。が、実際に任意の点（物体側の一点）を対応する反対側の点（像側の一点）に集めるレンズ形状を求めようとすると、現実には解がありません。
（つまり理想的なレンズが作れない）
この収差は、光線が光軸に近いほど（つまり物点が光軸に近い）、また光線が光軸に平行に進むほど小さくなる傾向があり、収差はこの近軸の光線の集まる点（これを近軸焦点位置といいます）からのずれ量で表します。
理想レンズは、厚みが０で放物型（だったはず）の屈折率分布をもったレンズであり、厚みが０なので現実には作れませんが、計算上は作ることが可能です。

Peskoさんの疑問にお答えして。
テレセントリックとは光軸より離れた主光線が光軸と平行なことを言います。
テレセントリックレンズと単純に行っても像側（片側又は像側テレセントリックといいます）、物体側（こちらも片側又は物体側～）、あるいは両方（これは両側～といいます）ある場合もあり、要するにレンズ又はレンズ群の機能を表す言葉でしかありません。
レンズはその機能によって色んな名前が付けられていますので、レンズそのものの名前ではなくて、レンズの機能を表す名前と理解すると良いと思います。
これ以外にもｆθレンズ、フーリエレンズなどなど、機能から名図けられている名前が多数あります。
非球面レンズは機能ではなくて、その形状から名前が付けられてるものです。
topgunさんの言われるのは、照明系の光学系でテレセントリックな照明をするものを通称そう呼んでいるということですね。これは別名落射照明とも言われています。

まあ、sasamaruさんの質問からはちょっとはずれてしまいますが。

お礼

res遅れてすみません。
大変ためになりました。
ありがとうございました。