レンズの球面収差を解決する手法が考案される 78
ストーリー by hylom
これに忠実なレンズを製造できるのだろうか 部門より
これに忠実なレンズを製造できるのだろうか 部門より
レンズの球面収差を解消する手法が考案されたそうだ（GIGAZINE、Applied Optics掲載論文）。
この手法は、Monterrey Institue of Technology and Higher Education（ITESM）に所属する博士課程大学院生が考案したもの（ITESMの発表）。
これを応用することで、カメラなどにおいて映像のボケやゆがみを軽減できることが期待できるようだ。
斜め読みしただけだけど… (スコア:3, 参考になる)
単レンズの2面のうち1面の形状が任意に与えられたときに
球面収差を無くすためにはもう1面はどういう形状であるべきか？
がわかったってことだよね。
他の収差は残るわけだから実用上は大して約に立たない気が
するけど。
エウレカ！ (スコア:2)
入浴中に思いついていたら現代のアルキメデスが誕生したかも。
Re: (スコア:0)
何気ないことを解決方法の糸口として見つけるのは、真剣に考えてる天才の特性かもしれませんね。
もしくはIQ180の高校生探偵。
Re: (スコア:0)
もしくは天才少年料理人 … ミスター味っ子
もしくは天才少年寿司職人 … 将太の寿司
もしくはMITを卒業した天才エンジニア … インデペンデンス・デイ
Re: (スコア:0)
何気ないことを解決方法の糸口として見つけると言うよりも
「ある日の朝食で一切れのパンにヌテラを塗っていた」くらい何気ない時でさえ、
「レンズの球面収差を解消する」方法に関して考え続けていた と言うことなんじゃないかな
つまり、
天才＝何気ないことから解決の糸口を見つける人
ではなく
天才＝何気ない日常のひと時でも、ある一つの問題を考え続けている人
Re: (スコア:0)
天才とかそんな大げさな話かな
何日も何か月も同じ問題考えてたりすると、こういうこと結構あるだろ
Re:エウレカ！ (スコア:3)
問題の難易はともかく(そこが大事だけど
ずっと考えてるとこういう全然違うことやっていてふっと気づく事ありますね
無意識でもどっかで考えてるんだろうな
Re:エウレカ！ (スコア:1)
なるほど…
Re:エウレカ！ (スコア:2)
あなた天才じゃないですか
Re: (スコア:0)
だけどこの場合は人類初の問題なのでそのたとえは通用しない
Re: (スコア:0)
ふむ、その昔、IQ1,300とか発言していた将軍がいてな‥‥。
Re: (スコア:0)
アルキメデスのエピソードは風呂に入ってお湯があふれるなり体が軽くなるなりが浮力に関する
アイデアの元になったってことらしいから「何気ないことを糸口にする」ですが、
パンにヌテラ（チョコクリームみたいなものらしい）を塗ってらあ、は今回の解に何か寄与したんですかね？
パンに塗る時の塗り方がヒントになった、とか、クリームに含まれるナッツの粒が研磨剤の配置のヒントになった、
とかかと思ったけど関係なさそうだし。
ヌテラって商品名らしいから、フェレロ社からいくらか掴まされてたりして。
Re:エウレカ！(オフトピ） (スコア:0)
エウレカというとどうしてもマンドラゴラみたいな謎生物が思い浮かぶ
Re:エウレカ！(オフトピ） (スコア:2)
エウレカといえば、禁断の地。
BGMも聴こえてくるレベル。
Wikipediaのリンク (スコア:2, 参考になる)
レンズの球面収差 [wikipedia.org]を解消する手法が考案されたそうだ
と「収差」の概論へのリンクが貼られているが、これは「球面収差」についての話なのだから、
そこ [wikipedia.org]へのリンクを貼った方が適切じゃねーの？
アブストラクトがスカスカで内容がわかんないけど (スコア:2)
レンズの断面見る限りにおいて、軸外からの光線がちゃんと収束するの？っていう印象かな。
ま、レーザ用の工学系と、（いろんな意味で）ひろがりのある光をあつかう撮像・照明の光学系は別物。
Re:アブストラクトがスカスカで内容がわかんないけど (スコア:1)
他の収差はガン無視って感じですからねぇ。
ザイデル５収差＋軸上色収差、倍率色収差の計７収差のうち、球面収差だけに特化した感じか。
たしかに単波長で軸上平行光束だけ扱うレーザーなどには使えそうだけど…。
とはいえ、論文の主旨は計算式見つけたよ、ってことだろうと思うので、写真用レンズへも応用できそうではありますね。
球面収差はあえて残したりするから、今時の設計では意味が薄い気もするけども。
数学者でもあったニュートンは放物面について知っていたはず (スコア:1)
当時はグレゴリー式やカセグレン式など、反射望遠鏡の設計がいくつか出た頃です。
いずれも放物面を主鏡に採用しています。
gigazine [gigazine.net]で
「反射鏡を使っているために当時では球面収差をどうしても完全に補正できませんでした」
と書いているのは、半分間違いですね。言い直すなら、
「放物面に研磨する技術がなかったため、当時では球面収差をどうしても完全に補正できませんでした」あたりでしょうか。
半世紀後、ハドリーが回転放物面のニュートン式反射望遠鏡を制作 [wikipedia.org]した後、天体望遠鏡はしばらく反射望遠鏡が主流となります。
Re: (スコア:0)
昔読んだ伝記では「ニュートンは球面鏡では球面収差が発生すること
（放物面では発生しないこと）を知らなかったので…」と読める既述に
なっていたので、『昔の人はそんなことも知らなかったのか！』と子供心に
思った記憶がある。
でもニュートンが気づいてなかったわけないですねぇ。
変曲点がたくさんあってウネウネ (スコア:0)
ガルウィングどころか口ひげ？
Re: (スコア:0)
自然の法則や数学から導かれる完璧なものは、シンプルで美しいものになるかと思いきや、おもいっきりイビツで意外。
神はレンズが有ることを望まれなかったのか？
Re: (スコア:0)
口髭に見えて仕方ない。
#神の口髭
Re: (スコア:0)
神はイデアとしてのレンズ形状は示してるんですよ。
ヒトが再現できそうもないものとして。
そこを、特別な数式により解析的に”ほぼ同等の機能を持ったウネウネ”で克服しようとしているのがヒト。
神の威光を傷つけず、一方で神の御業に迫る技術ということでなにとぞ。
とは言っても、ある種の美しさを持った形状だとも思うのですが。
貝殻とか花とかそういう方向性で。
あれ？今まで解決してなかったの？ (スコア:0)
> レンズの球面収差を解決する手法が考案される
世にあまたある非球面レンズ採用を謳う製品は、あれ何なんだ？
Re: (スコア:0)
キャノン、ニコン・ソニーなどあまたある会社の技術者は、一大学院生のひらめきに勝てなかった？実は、昔特許が取得されていて、どの会社にも使用を許可していない一個人の研究者の技術だったりして。
Re:あれ？今まで解決してなかったの？ (スコア:1)
こういう複雑な形状だと量産する(写真用)レンズには向かないから、こういう方向に解を探さなかった、あるいは、見つけても利用しようと考えなかったのでしょう。
しかも解決するのは球面収差だけなので、他の収差を合わせレンズで補正するとなったら計算量が膨大で数十年以前の研究者や技術者なら製造以前に設計の検討すら手に負えなかった思われます。
望遠鏡やカメラの世界だと、それこそニュートンの時代から、こうすれば性能は上がるよ、でも現実的に無理でしょ、そういう連続ですね。
Re: (スコア:0)
実はレオンハルト・オイラーがとうの昔に気づいていたというオチ、だったり。
Re: (スコア:0)
以下、限定的な一般論ですが。
理論上、レンズの場合は楕円面や双曲面など(今手元に吉田先生の本がないので、ちょっとうろおぼえ)を用いることにより、一枚のレンズで球面収差の発生しない光学系になります(ただし球面より製造コスト高くなりがち)。
反射鏡は、放物面により一枚の鏡で球面収差を除去できます。
色収差と球面収差は像の中央でも発生するので、その補正は光学設計上重視されるようです。
(他の諸収差は、中央からはずれるほど目立つことが多いので、場合によっては無視できることも)
目的や予算によっては、さらに複雑な数式で表現される非球面も実装例があります。
Re: (スコア:0)
あれらは一枚で収差を消して居ないよ。
収差自体が複数あるんで、それらトータルで考えて複数のエレメントつかってやっているの。
Re: (スコア:0)
6群9枚とか書かれてるやつか。意味わからんけど多いほうが良いのかねぇ
Re:あれ？今まで解決してなかったの？ (スコア:1)
多いほうが設計の制約が少ないとはいえます。
でも、レンズの光透過率は100%ではありません。
また、光が散乱したりもしやすくなります。
大きく重く複雑になり、設計値に近い実装が困難になります。
あまり多いと損になることもあります。
Re:あれ？今まで解決してなかったの？ (スコア:1)
ステッパーにはボケ味なんか要求されないし、光透過率も露光するのに必要十分あればよいので、収差をなくす方向に全振りできるわけで。
Re: (スコア:0)
解析的（数式として球面の式をガリガリ書く）に解けてなかっただけで、コンピューター上の力技を使えば、これまでも数値的に解決できていたということなんじゃなかろうか。
どっちかというと色収差（光の色によって屈折する角度が変わるので、画像が虹色ににじむ）の修正のほうが大変そうだし、これからもコンピュータ使ってレンズをデザインすることには変わりはないだろう。
Re: (スコア:0)
あと、「球面収差」って専門用語をきちんと理解してなくて混乱したんですが、「球面レンズの収差」という意味ではなく、ある種の収差を、レンズの形状に関係なくそう呼ぶんですね…。
年輪ボケが酷くなるだけですよね (スコア:0)
Re:年輪ボケが酷くなるだけですよね (スコア:3)
一般にいうところのボケ味というより、ソフトフォーカスレンズですかね。
ソフトフォーカス的な表現は、デジカメ時代になってからは、レンズではなくソフト的な処理（←ややこしいな！ 軟焦点のSoftではなくて画像処理Software）で実現してしまうケースが多くなってきているかも。
Re: (スコア:0)
この先、ソフトウェア処理がさらに高度になって行きつくところまで行くと、
個々の物体を認識して再構成する（画家が絵を描くような感じで）ようになり、
もうレンズの収差とか合焦とか関係ないことになるかも。
Re:年輪ボケが酷くなるだけですよね (スコア:1)
そう言えば、計算で収差を取り除く話もあったよね。
the.ACount
Re: (スコア:0)
古いプラナーとかだっけ。
ただそのせいでフォーカスシフトが起こるから、動画も考える現代ではどうなんだろうか？
静止画だけってのならもちろん、好みの描画優先で事足りるのだろうが。
実用化するとなにができるの？ (スコア:0)
半導体の露光装置の性能があがたりする？
正直よくわからん (スコア:0)
一般人に身近なものでなんかうれしいことある？
近眼&老眼の俺が使う眼鏡に革命が起きたりする？
Re: (スコア:0)
すぐには起こらないでしょうけど、「気がついたら当り前になっていた」可能性はありますよね。
昔、眼鏡を借りてかけたら、モノがグラグラ動いて驚いた。
今、眼鏡を誂えてかけたら、モノが裸眼同様に安定しているのを見て驚いた。
Re: (スコア:0)
> 昔、眼鏡を借りてかけたら、モノがグラグラ動いて驚いた。
> 今、眼鏡を誂えてかけたら、モノが裸眼同様に安定しているのを見て驚いた。
脳が補正している可能性も大きいですよ。
眼鏡を新調(度数を強く)すると、最初は視界がグニャっと歪んで見えたのが、
一週間もすると平気になったりしました。
Re: (スコア:0)
白内障治療のための眼内レンズの加工に応用されたら嬉しい人は多いはず。
Re:部門名で言われてた (スコア:1)
> 最初から球面ではないレンズを作ればいいのでは。
で、その「球面ではないレンズ」はどういう形にすれば理想的なのかというのがこの研究なのに、話理解してない？
Re: (スコア:0)
レンズの研磨というとお椀とか茸の傘みたいなのでクルクルと円を描くように磨いているイメージだけど、
今回のレンズ形状だと難しそう。
とはいえ、職人さんはなんとかしてしまう気がする。
Re: (スコア:0)
> レンズの研磨というとお椀とか茸の傘みたいなのでクルクルと円を描くように磨いているイメージだけど、
今量産されている非球面レンズはそんな作り方じゃないから。
天文台に設置するような大型天体望遠鏡のような一品ものなら、そういうのもあるかもしれないが。
Re: (スコア:0)
非球面レンズは型抜きしたり、非球面(に成形した?)プラスチックを貼ったりするようですが、球面レンズはまだ職人芸の世界っぽいですね。
以下、 レンズメーカーのブログ記事 [tamron.co.jp]より引用。
非球面レンズには、ガラスレンズを材料にする非球面レンズ（ガラスモールド非球面）、プラスチックとガラスレンズを使う非球面レンズ（複合非球面）、この2つがある。交換レンズに使用される複合非球面レンズは球面レンズにプラスチック非球面を貼り付けて仕上げるのが一般的である。
Re:デマ 釣りばかりのGigazine ネタはやめような。 (スコア:3, 参考になる)
> 波長による屈折率の変動に起因する収差は
球面収差の話をしているのに色収差の話を持ち出して煙に巻くあんたの方が、デマ、釣りだろうｗ
Re:デマ 釣りばかりのGigazine ネタはやめような。 (スコア:1)
とは言っても球面収差だけの話なのにカメラメーカーの技術を揶揄しているのとかは、
その辺りを理解していない人が多々居るってのを表しているよなあと。