レンズの話

　写真というとアプローチに二つあって、絵画の一分野としての「絵筆をカメラに持ち替えた扱い」では、あまり深くは

切り込まないようだが、物理屋が電磁波の一部として事に向かう場合は、ちょっと拘る内容が「レンズの結像特性」である。

　ただ、「レンズの結像特性」は、物理屋が芸術家に持ちかけても好かれない議論でもあって、巷では聞かない内容かも

しれない。

　真空中の光速は知っての通り、約 秒速 30万キロメートルなのだが、多くの人は、「真空中の」という条件を覚えていない。

つまり、ガラスなどの媒質中における光速は、真空中に比べて遥かに遅いのである。

　えぇ〜っ！？　　　ホントです！　ガラスの場合だと 約 秒速 20万キロメートルです。　だから理屈では、メガネをかけている

野球選手のバッティングは、どうしても裸眼の選手に比べて「振り遅れる」はずなんですが、秒速 10万キロメートルくらい

違ったって、メガネの厚みは２ミリ程度だから、通過時間の差が非常に小さいので影響が無いわけです。

　わずかな例外を除いて、光は２点間を最短時間で到達する光路を採るため、均一媒体中は直線を通るわけだが、

媒質が変わると、伝播速度の差を埋めるべく光路が変わる。例えて言えば、赤道付近を飛ぶ飛行機は

蛇行する方が赤道上をトレースするよりも、早く到着するのに似ている。　これが光の屈折現象である。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　参考　　真空（空気）　　　　　　　の屈折率 ： １.0

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　代表的なガラス（ＢＫ７）の屈折率 ： 1.51633

平行平面のガラス板を通過する光は、結果的に入射角と射出角が等しくなるが、上図に示すように光路が平行移動する。

光路の平行移動は、収差と言われる結像特性の改善に寄与する現象なので、あながち悪いわけではない。

　　なお、一般的なガラスは珪酸を主原料に微量の添加剤を加えて作るが、添加剤の処方によって、屈折率 が

1.45 〜 1.95 の範囲で 250種類以上が有る。　光学設計者は １枚目：LAK12 　２枚目：LASF03　　３枚目：SF13

といった具合に、最適な組み合わせを選択してゆくのである。

上図では平行平面のガラス板を扱ったが、球面がある場合は下図のように接線と法線を考えると、屈折の法則がそのまま

適用できる。

更に、球面のガラスに光が入射した場合、１点を通過した光は、１点に集まるので、光の収斂作用が期待できる。

（読者は、下図のように紙に描いて、屈折の法則に従って光線を追跡してみる事を推奨する）

これを踏まえて、実際のレンズで考えてみると下図になる。

　　ここまで反射光については触れてなかったが、屈折する所には必ず反射が付いていてまわる。周知の如く反射角は

入射角ｉ と同じである。また、コーティングが無い場合、反射率は各界面で４％程度だが、夜の電車で窓に室内が写るので

解かるとおり、各界面で４％程度の反射率は侮れない。一般的にゴーストだのフレアだのと言われるものの正体は、

鏡筒内で起こる乱反射であって、マンガに出てくる「夏の陽射し」（空に浮かぶ六角形の模様）は、「絞り」のゴーストである。

　不具合原因の調査で、現役時代に内部反射（複数回反射）の追跡計算をやらされたが、正直なところピンボールの軌道と

同じで、それこそ百年目の迷宮物語だった。

 （Fulcrum 著）