ものづくりレンズ屋

非球面レンズ

「非球面レンズ」とは、たとえば光軸の中心から離れるにしたがって曲率が緩くなるなど 複雑な表面形状を持つレンズです。 球面レンズには収差*1 があるため、光を1点に集める事 ができませんが、高い収差補正を持つ非球面レンズを使うと、構成枚数を少なくしたコンパクトな 光学系でも優れた結像性能を実現できます。

補足事項

*1:収差(Aberration)

  レンズの理想的な結像は、以下の三条件をみたす。

   1. 物体上の 1 点から発した光は、像面上の 1 点に集まる(収束する)
   2. 物体が光軸に垂直な平面のとき、像面も光軸に垂直な平面である
   3. 物体と像の形が相似であるところが現実には、レンズには光の屈折の法則そのものに
      起因して生じる結像の欠陥が存在する。この欠陥を「収差」という。
      「収差」の代表的なものには、光が単色光(特定の単波長)であっても発生する
      ザイデルの5 種類の収差
*2 と、光の波長が単一でなく異なることによって生ずる
      2 種類の色収差がある。すべての「収差」を完全になくすことはできないが、レンズ
      の設計に際しては、レンズの用途に即してこれら7 種類の「収差」をバランス良く
      抑制できるように、硝種(光学ガラスの種類)、形状、配置などを決めていく。

  [→本文]

*2:ザイデルの 5 収差

  ドイツの L. Von SEIDEL(1821~1896年)が1856(安政5)年にレンズの結像性能を研究・
  解析して明らかにした 5つの単色収差つまり球面収差
*3 コマ収差*4 非点収差*5
  像面湾曲
*6 ディストーション(歪曲)*7 のことをいう。 [→本文]

*3:球面収差

  一般的なレンズは球面(スフェリカル)光学系(対語:非球面(アスフェリカル)光学
  系)によって構成されているために、光軸上に入射する光束(=写真のごく中心部分に
  到達する光の束と考えれば良い)は、像面(=ここではフィルム面)上の1点のみには
  集まらない。これが「球面収差」である。目に見える現象としては、ハロ(=入射高の
  比較的高いところから入射する軸上光線によるフレア)をともなってボケ、シャープネス
  の低下をもたらす。

   「球面収差」は、レンズの口径が大きいほど発生しやすくなる。
   「球面収差」は、絞りを絞り込む事によってかなり改善できる。
   「球面収差」は、凸レンズと凹レンズを適切に組み合わせることで改善できる。

  [→補足事項]


*4:コマ収差

  球面収差を良好に補正しているレンズであっても、画角を持った光束(=光軸に対して
  斜めに入射する光の束=軸外光束)からはこの「コマ収差」が発生する。

  目に見える現象としては、画角を持った光束(軸外物点からの軸外光束)がフィルム
  面上で、まるで尾をひく彗星のように非対称なボケを形成し、シャープネスの低下を
  もたらす。
  このボケを総称して「コマフレア」ともいう。

  光軸に対して放射線方向(=メリジオナル方向)に広がり、彗星のようなあるいは
  涙滴状の点像になるフレアを「メリジオナル コマフレア(Mコマフレア)」と呼ぶ。

  また、光軸に対して同心円方向(サジタル方向)に広がり、カモメやトビが飛ぶ姿の
  ようなあるいは菱形の点像になるフレアを「サジタル コマフレア(Sコマフレア)」
  と呼ぶ。

  「コマ収差」は、絞りを絞りこむ事によってある程度まで改善できる。 [→補足事項]


*5:非点収差

  軸外光束に対して、光軸に対して放射線方向(=メリジオナル方向)と同心円方向
  (=サジタル方向)との焦点(=結像位置)が一致しないで、点が点に写らずにボケて
  しまい、シャープネスの低下をもたらす収差が「非点収差」である。

  目に見える現象としては、背景や近景の著しい流れ(点像が楕円形にボケて流れて
  みえる) [→補足事項]


*6:像面湾曲

  球面収差、コマ収差、非点収差と異なり、点は点には写るが、写真の中心部分と周辺部分
  とのピント面が一致せず、ピントの結ぶ位置が画角によって徐々にずれて湾曲していく
  という収差が「像面湾曲」である。

  目に見える現象としては、たとえば、光軸と直交する平面を撮影した場合に、画面中心の
  ピントは合っているのに周辺部はピントが外れている(あるいはその逆も)といった
  ケースがある。

  「像面湾曲」は、絞り込む事によって目立たなくなるが、本質的には改善されない。

  [→補足事項]


*7:ディストーション(「歪曲」)

  球面収差、コマ収差、非点収差と異なり、点は点には写るが、被写体の形状が変形する
  収差。

  目に見える現象とし以下3種類の代表類型がある。

   1. 「タル型」(ビヤ樽のように変形する。たとえば、方形を撮影すると、その四隅の
      角度は、本来の90度を超えて太ったように変形する。
   2. 「糸巻き型」(くびれた糸巻きのように変形する。たとえば、方形を撮影するとその
      四隅の角度は本来の90度には満たずに端が尖がるように変形する)
   3. 「陣笠型」(「タル型」と「糸巻き型」が合わさった形。陣笠の形状)

可視光用非球面ガラスレンズ

 

ステンレス鏡筒にレンズを一体化、高結合効率・高信頼性を実現。

  
特長
  • レンズと鏡筒を一体化したことにより、抵抗溶接、レーザ溶接などで強固なレンズ固定が可能。
  • 球面レンズが持つ収差をなくし、ばらつきを低減。
  • 高結合を目的とした高NA品、周囲部品との複合品など、目的に合わせたレンズを準備。
  • 可視光帯用専用に非球面を設計。
  • 適合波長以外の可視光波長の反射防止膜にも対応可能。

 

問い合わせ TEL:042-706-8970

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