収差（しゅうさ）は、光学系や光学機器において生じる光の像の歪みや不正確さを指す言葉です。光学系は、光を集め、結像させるための複数の要素から成り立っていますが、これらの要素の形状や特性によって、光学系全体の性能に収差が生じることがあります。本記事では、収差の種類とその影響について解説します。
- 収差の種類 収差には、以下のような種類があります。
- 屈折収差（Spherical Aberration）：球面レンズなどの曲面で生じる収差で、光が焦点で集まる位置が球面上の複数の点に分散してしまう現象です。
- コマ収差（Coma Aberration）：非軸上の光線が焦点で集まる位置が軸上の光線と異なる場合に生じる収差で、星や点状の光源を円形ではなく鳥の羽のような形に結像させる現象です。
- アストィグマティズム（Astigmatism）：軸上の光線と非軸上の光線が焦点で集まる位置が異なる場合に生じる収差で、点状の光源を焦点で完全な円形に結像させることができない現象です。
- 曲率収差（Curvature of Field）：光学系全体が平面ではなく曲面で構成されているため、焦点が平面上ではなく曲面上になる現象です。
- 等倍収差（Distortion）：画像の拡大縮小率が周辺と中心で異なる場合に生じる収差で、直線が曲がったり、画像が歪んだりする現象です。
- 収差の影響 収差は、光学系の性能にさまざまな影響を与えます。
- 解像度の低下：収差が存在すると、光学系が正確に像を結像できなくなり、画像の解像度が低下します。細かい詳細や構造を正確に再現することができなくなるため、画像の鮮明さや細部の再現性が損なわれます。
- 画像の歪み：収差によって画像が歪んだり、形状が変形したりすることがあります。直線が曲がったり、円が楕円になったりする現象が生じます。
- 光の損失：収差が大きい場合、光の集光効率が低下し、光の損失が生じます。これによって、画像の明るさやコントラストが低下することがあります。
- 収差の補正 収差は光学設計の重要な課題であり、収差を最小限に抑えるための設計や補正が行われます。特殊なレンズ形状やレンズ組み合わせ、レンズコーティング、非球面レンズ、補正レンズなどが使用され、収差を最小化する努力がなされます。また、高品質な光学素材や精密な加工技術も収差補正に貢献します。
収差は光学系や光学機器において重要な要素であり、正確な像の再現や高品質な画像の取得に影響を与えます。光学設計や製造プロセスにおいて、収差を最小化することは、光学系の性能向上と高品質な光学機器の実現に向けた重要な取り組みです。
