収差

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収差(しゅうさ)とは、レンズによって像ができるときに発生する色づきや、像にボケやゆがみを生じることである。このボケやゆがみは、物体の点が点像にならないことを指す。これらの収差が複合された像ができる。

収差には大きく2つの種類がある。一つ目は、レンズに入射する光が単色でないことに起因する収差で、これを色収差という。もうひとつは、単色でも発生する単色収差がある。像単色収差のうち主要な5つにはザイデル収差という名前がついている。さらに後年ゼルニケらにより研究され、数学的にゼルニケの円多項式(Zernike多項式)[1]で記述することもできる。

収差の補正は、通常は複数のレンズを組み合わせることで行われる。レンズには、組成や製造法の違いによる屈折率分散の異なるガラスを用いた、球面レンズや非球面レンズなどがある。これらは光学設計という技術によって支えられている。コンピューターの発達と計算手法の研究によって、複雑な計算が可能になった。他に、複雑な自由曲面を用いた光学系が、21世紀に入る頃から研究されている。 なお、針穴写真機は原理的に無収差である。

収差を極限まで補正した光学系の使用例には半導体露光装置がある。

電子レンズの場合は、電子の波動性によって強度の広がりが生じ、これを回折収差という。

関連項目[編集]