球面レンズと非球面レンズって何が違う？収差とは？|【楽しく学べる！OWNDAYSメガネ塾】

Summary

この動画は球面レンズと非球面レンズの違いについて解説しています。球面レンズは設計が簡単で歴史的にも最初から作られてきましたが、完全な一点集中が難しいという欠点があります。一方、非球面レンズは片方を球面でない形状にすることで、光線がより一点に集まるよう設計されています。実際に球面レンズと非球面レンズを比較すると、非球面レンズの方が形状の歪みが少なく、画質の向上につながることが分かります。このように球面レンズと非球面レンズにはそれぞれ一長一短があり、用途に合わせて使い分ける必要があるのです。

Takeaways

• 😎 球面レンズは歴史的にレンズ設計の最初から使われてきた形で、理論上前面と背面のカーブの差から度数が決まる。
• 😕 球面レンズに強度をつけていくと、光が1点に集まらない現象「収差」が生じてしまう。
• 👨‍🔬 収差の種類は7つあり、球面収差の1つで周辺部から入射した光がより強く屈折する現象がある。
• 🤔 球面レンズの収差を改善するには、片面のカーブを球面でない設計にして光をより一点に集められるよう非球面レンズを使う。
• 🔍 実物のレンズで比較すると、球面レンズと非球面レンズの厚みが異なり、同じ度数でも違いが目視で確認できる。
• ☝️ 球面レンズは下部の正方形が正方形に見えるが、非球面レンズは周辺が歪んで見えるという「歪曲収差」の違いがある。
• 🤓 球面レンズはスフェリカル(spherical)、非球面レンズはアスフェリカル(aspherical)という英語表現がある。
• 🙂 最終的に球面レンズの歴史的理由と特性、収差の改善のため開発された非球面レンズの設計思想と特性を比較して説明した。
• 🧠 難解な光学的説明も、実物のレンズを見ながら具体的な違いを説明することで理解を深められた。
• 🙌 球面レンズと非球面レンズの違いを実際の事例を交えて分かりやすく説明し、視聴者の理解を促進した。

Q & A

球面レンズとは何ですか？

球面レンズは、レンズの前面と後面のカーブが同じ半径の球の一部であるように設計されたレンズです。この設計は製造が比較的簡単で、古くから使用されています。

非球面レンズとはどのようなものですか？

非球面レンズは、レンズの一部が球面ではなく、光をより効率的に一点に集めるように設計されているレンズです。これにより、光の収束性が向上し、歪曲収差などの問題を減少させることができます。

なぜ非球面レンズが必要なのですか？

非球面レンズは、光の収束性を向上させ、球面レンズでは発生しやすい像の歪みや収差を減少させるために必要です。特に高度数のレンズや精密な光学機器においてその効果が顕著です。

レンズの度数はどのように決まりますか？

レンズの度数は、レンズの前面と後面のカーブの差によって決まります。カーブが強い場合はプラスレンズ、カーブが弱い場合はマイナスレンズとなります。

プラスレンズとマイナスレンズの違いは何ですか？

プラスレンズは遠視や老眼に用いられ、前のカーブが強くて後ろのカーブが緩やかです。マイナスレンズは近視に用いられ、前のカーブよりも後ろのカーブの方が強い設計になっています。

光の屈折率が色によって異なるとはどういう意味ですか？

光の屈折率が色によって異なるというのは、異なる波長の光（つまり色）が物質を通過する際に異なる角度で曲がる現象を指します。これは色収差の原因となり得ます。

シの仲間とは何ですか？

シの仲間とは、光の収束に関連する様々な収差のことを指しており、球面収差や色収差など、光学レンズにおける7つの主要な収差タイプを含みます。

球面収差とは具体的に何ですか？

球面収差とは、レンズを通過する光がすべて同じ点に集まらず、レンズの中心近くを通過する光と周辺部を通過する光が異なる焦点を持つことにより生じる像の歪みのことです。

非球面レンズが球面レンズに比べて持つ利点は何ですか？

非球面レンズは球面収差を減少させ、より鋭い像を提供することができます。また、同じ度数のレンズでも、非球面レンズの方が薄くて軽く作ることが可能です。

歪曲収差とは何ですか？

歪曲収差とは、レンズを通過した光が理想的な像ではなく、歪んだ像を形成することです。特に、画像の端に近い部分で顕著に現れ、直線が曲線として映ることがあります。