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。

レンズ

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。

[編集] 凸レンズ

虫眼鏡（凸レンズの代表的利用例）

[編集] 基本的性質

中央がふちより厚いレンズ。(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)

図１-１

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

${1 \over f}={1 \over a}+{1 \over b}$ ‥‥‥(1-i)

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,

$m={b \over a}$ ‥‥‥(1-ii)

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、

$m={f \over a-f}$ ‥‥‥(1-iii)

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。