光学設計ノーツ13 波面収差について1
点光源から射出した多数の光線がどうしても像面上で再び点として集まらず、ある面積の範囲に散らばり存在する現象が一般的な光学系において起こる。これら、散らばりを収差と呼び、光学系を設計する際には、必ず考慮せねばならない量であり、また、この収差量を、光学的要素の適切な設定により、光学系の使用目的に応じた程度に押え込むことは光学設計者の重要な仕事の一つである。
収差というものは、多数の光線追跡の結果などからすると、一見、捉えどころの無い、無秩序なものの様に感じられるが、様々な基本的なタイプに分類・整理され、それらの性質が検討されていて、そこから生み出される理論は、光学系の設計、製作、そして利用に際して非常に重要な役割を果たしている。本稿ではこの様な収差論の基本と成る、また、幾何光学とより精密な波動光学的評価を結び付け、その基礎となる波面収差について述べさせて頂く。
1. 波面収差の定義
点光源から光線が出発し、光学系を通過し結像が起きている場合を考えよう。光学系に入射する光線は、上記波面の定義からすると、物界で球面状の波面を形成しつつ光学系に入射し、もし無収差の幾何光学的理想結像が起きているとすれば、光学系を射出し、理想像点に向かう光線も理想像点を中心とする球面状の波面を形成するはずである。この波面は理想像点からの等位相面として、像点から等しい距離を保ちつつ、一点に収束して行く・・・・・。
