レンズ設計 ・ 変化表 etc




○ レンズ設計の手順

レンズ設計においては、先ず最初に使用目的を決め、光学系の概略を想定、それに適合する仕様のサンプルをデータベースから選択し、収差補正をするのが良好です。(2枚玉は
基礎公式 で計算)

収差補正を進めるにあたり、最新のレンズ設計ソフトでは、自動設計機能で最適解を計算しますが、簡易ソフト(自作等) では、自動設計機能の代わりに、紙・又はエクセルで変化表を作成して、レンズのパラメータを連立方程式を解くように修正することになります。




○ レンズ設計の流れ


1.レンズ系の基本仕様を決定 (口径・焦点距離(F値)・解像度 etc)

2.データーベースより修正改良 (変化表) → 収差の最適化

3.球面収差図、スポット図等で、基本性能の確認

4.公差解析 etc 、光学総合性能の評価・テスト

2. に戻り、修正改良


実際のレンズ設計においては、様々な要素での性能バランスが必要な為に、2 → 3→ 4 →2 の手順を何度も繰り返し、設計を詰めていくことになります。




○ 変化表の作成


変化表は、レンズパラメータ (曲率、レンズ間隔、ガラス種類 etc) が変化した時の、5収差(球面・コマ・非点・湾曲・歪曲)+ 横収差 etc の変化との相関関係を把握する為に作成します。エクセルで作成すれば、解析機能でその方程式の相関式・グラフ等を、計算出力することが可能です。


変化表 (例)  新型 ペッツバール系

r1 (o) r7 (o) L 3-4 間隔 (o) 球面収差 (o) 非点収差 (o)
164.3 -141.0 33.0 0.22 0.25
164.5 -142.0 34.0 0.22 0.24
164.7 -143.0 35.0 0.21 0.24
164.9 -144.0 36.0 0.21 0.23
165.1 -145.0 37.0 0.20 0.23



レンズ構成図  380mm F 5.0 (口径 76mm)  
スポット 2 






対物レンズ・実光線追跡 


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