基礎から学ぶ光学設計講座

近年、レンズや鏡を用いた光学技術の応用はますますの広がりを見せています。光学素子の製造技術の進歩や光源や光検知器の周辺機器の技術革新も相俟って、究極的な光学性能 (回折限界) を要求する光学系、自由曲面を含む非球面を使った技巧的な光学系、複数の条件で結像条件を満たすズーム光学系など、光学設計者に求められる設計レベルはより高度なものになっています。こうしたハイレベルの光学設計においても、基本である近軸光学の重要度は変わることはありません。洗練された収差補正技術や波動光学的特性を駆使した光学系であっても、そこには一部の例外を除いて必ず近軸光学が成立しているからです。近軸光学の知識を用いれば、成立不能な光学系のために光学設計ソフトウェアと格闘する時間を節約できますし、設計に行き詰ったときに新しい光学系を発想するための羅針盤にもなります。 　本講義では、光学設計の基本である近軸光学の理論と知識のおさらいを行います。近軸光学に現れる公式は、”実はたった一つの法則からすべて導くことが可能”です。それを体感していただくことで、初学者によくみられる近軸光学多くの公式を持て余してしてしまう苦悩からも解放されることでしょう。

1. 光線光学の基礎
   1. 光の表現方法
   2. 光線と波動
   3. レンズと鏡, その役割
   4. スネルの法則と屈折率
   5. スネルの法則の反射への拡張
2. 近軸光学
   1. アッベの不変量
   2. 焦点距離の導出
   3. レンズの主要点
   4. 作図によるレンズの結像
   5. 収差に対するコメント
   6. 回折現象による像点の広がり
3. 近軸量と公式
   1. 横倍率, 縦倍率
   2. ニュートンの公式とレンズの結像公式
   3. レンズ中心を通る光線
   4. 入射画角と像高の関係
   5. いくつかの実例
• 質疑応答