Ray Optics
Aberration


色収差

5つの主要収差あるいはザイデル収差を、単色光に関して考えてきた。

が、光学系が十分補正されていたらその影響は極めてわずかである。

しかし、光源が広いスペクトル幅を持っていたら、
色収差(chromatic aberration)があり、こちらの補正のほうが重要になる。

この収差の起源は屈折率の大きさが波長によって変化する、つまり色分散があることに原因がある。

薄肉レンズの公式で言うと、屈折率nと焦点距離fとレンズの曲率Rから以下の式となる。

                    

であり、屈折率が波長に依存するために焦点距離が波長に依存することを示唆している。

屈折率nは物質の波長に対する応答と考えてもよく、波長が長いほどエネルギーが小さいため応答しない。

そのため、光に対する反応が弱く屈折力(1/f)が小さい。つまり屈折率nが長波長ほど小さいことを意味する。

下の図を見てみよう。軸上での波長による集光位置が異なる様子を示している。



上図のように波長によって焦点距離が異なるため焦点位置が軸上で異なる

このような収差を
軸上色収差(axial chromatic aberration)と呼ぶ。

さらに、軸上ではなく軸外の点の像は周波数ごとに軸から異なる高さに形成される。

本質的にfの周波数依存性は横倍率にも周波数依存性をもたらす。

2つのこのような像点は間の光軸に垂直におろした距離の差は
横色収差(lateral chromatic aberration)と呼ばれる収差である。



肉眼には相当な色収差があるが、いくつかのセイシン物理的な気候で補償されている。しかし、眼の色収差は小さな円形図形の紫色で

確かめることができるらしい。眼の近くにあれば中心部は青く周辺部は赤く見え、離れていたら中心部は赤く周辺部は青く見える。

お試しあれ(おれは見えなかった)