レンズ
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レンズ (lens) とは、狭義には光を屈折させて拡散や集束などをするためのもので、一般的には球面と球面、または球面と平面を両側面とする透明体。球面を使わない非球面レンズのほか、光の回折作用を用いる回折レンズも存在する。
素材としてはガラス、プラスチックなどが用いられる。中央部の厚いものを凸（とつ）レンズ、中央部の薄いものを凹（おう）レンズという。レンズの語源はレンズ豆 (ヒラマメ、英: Lentil peas) で、当初作成されたレンズがレンズ豆の形状に似ていたことからこの名前が付いた。顕微鏡として微細な世界とそこに潜む微細な生命を発見させたり、望遠鏡として地球外の世界を見せるなど、レンズは科学の発展に大きく関与している。写真撮影用のレンズを単にレンズと言うことも多い。また、眼の水晶体も同様にレンズと呼ばれる。
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[編集] 凸レンズ
[編集] 基本的性質
中央がふちより厚いレンズを凸レンズという。(1) 軸に平行な光線は凸レンズを通ったのち軸上の一点 (焦点) に集まり、(2) 逆に焦点から出た光は軸に平行な光線となる。(3) さらにレンズの中心に向う光は直進する。(図1-1)
レンズの厚みが無視できる程度に薄い（薄レンズ近似）ならば、レンズから物体、像、焦点までの距離をそれぞれa,b,fとすると
という関係が成り立つ。物体が焦点より外側にあれば (つまりa>f) レンズに関し物体と反対側に倒立実像ができ、焦点より内側にあれば (a<f) (1-i) 式でbは負となり、物体と同じ側に正立虚像ができる。像と物体の大きさの比 (倍率)mは,
レンズの両面の形により両凸、平凸、凸凹 (メニスカス凸) の各種がある。
[編集] 虫眼鏡のしくみ
図1-2のような光学系を考える。前節で述べたように、凸レンズでは焦点よりもレンズ側に物体を置くと正立の虚像をつくる。このとき、(1-i) 式、(1-ii) 式を用いて倍率mをa、fであらわすと、
のようになる。この式から考えれば、焦点に近づけるほど倍率が上がるように思われる。しかし、レンズには分解能、収差というものがあり、拡大されていても人間の眼は視認できなくなってしまう。一般的に虫眼鏡に表示された倍率は明視の距離 (個人差はあるが一般的に250mmとされている) と呼ばれる人間が最も視認しやすい距離における虫眼鏡の拡大倍率が表示されている。
[編集] 用途
[編集] 凹レンズ
[編集] 基本的性質
中央が縁より薄いレンズ。(1) 軸に平行な光線は凹レンズを通った後、入射側にある軸上の一点 (焦点) から出たように、広がって進む (発散)。(2) レンズの後方の焦点に向かう光線は凹レンズを通過した後は軸に平行に進み、(3) レンズの中心を通る光線は凸レンズ同様に直進する。(図2-1)
凹レンズでできる像は常に正立虚像で、物体と同じ側にあり、レンズから物体、像、焦点までの距離をそれぞれa, b, fとすると、
の関係が成り立つ。像と物体の大きさの比（倍率）は
に等しい。レンズの両面の形により、両凹、平凹、凸凹 (メニスカス凹) の各種がある。
[編集] 用途
[編集] レンズの仕様（性能）
[編集] その他のレンズ
屈折率により光路を制御するレンズ以外に様々なレンズが存在する。重力レンズは天体などの重力による時空の歪みによって、光が曲げられる現象である。これにより、遠方の銀河などの像が歪んだり、2つに分裂したりする。
電子顕微鏡は、光の代わりに電子線を用いて試料の拡大像や回折図形を得るが、この電子線を曲げるレンズとして電磁石を用いた磁界レンズや静電場を使った静電レンズが用いられる。
放射光などによるX線回折では、回折によってX線を集光するX線レンズが用いられている。X線レンズの材料として金属多層膜などが挙げられる。
[編集] 関連項目
その他の分野では
- 爆縮レンズ - 原子爆弾に用いられる技術
[編集] 外部リンク
- AnfoWorld 『レンズについて』
