光学系
投写ランプからデバイス、プリズム、レンズ、ミラーなどを総合して光学系と呼ぶ。この光学系を抜本的に見直すことによって、画質を飛躍的にアップさせることも可能。人気の液晶プロジェクター、ソニーVPL-VW11HTはその一例だ。
（執筆：オーディオビジュアル評論家 麻倉怜士）
※この情報は「1999～2002年」に執筆されたものです。
光学
(光学系 から転送)
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2025/12/22 13:30 UTC 版)
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光学（こうがく、英語: optics[1]）は、光の振舞いと性質および光と物質の相互作用について研究する、物理学のひとつの部門。光学現象を説明し、またそれによって裏付けられる。
光学で通常扱うのは、電磁波のうち光と呼ばれる波長域（可視光、あるいはより広く赤外線から紫外線まで）である。光は電磁波の一種であるため、光学は電磁気学の一部門でもあり、電波やX線・マイクロ波などと類似の現象がみられる。光の量子的性質による光学現象もあり、量子力学に関連するそのような分野は量子光学と呼ばれる。
光学の分野
光学の分野は、独自の学会を持っており、また独自の学術集会を開催している。
純粋科学としての光学は光科学または光物理（英語: photophysics[2]）と呼ばれる。応用指向の光学は応用光学または光工学と呼ばれ、特に照明に関する応用は照明工学と呼ばれる。それぞれの分野は、その応用・技術・指向性などが異なりがちである。光工学における、近年進展が著しい分野には、フォトニクスあるいは光エレクトロニクス（オプトエレクトロニクス）と分類される分野もある。 これらの分野と「光学」との間の境界はしばしば不明瞭であり、地域や産業分野によって異なった使われ方をする。
光の実世界への応用は幅広いため、光学は他の科学技術の分野と相互に関連しあう傾向がある。このため、電子技術・物理学・心理学・薬学などいろいろな分野の一部として光学に出会うことがある。
幾何光学
幾何光学は、光の伝播を光線に基づいて記述する。光線は異なる媒質の接合面で折れ曲がり、また媒質の屈折率の位置による変化によって曲がる。
波動光学
波動光学は、光を波動として扱い、諸現象を説明する。幾何光学の光線は物理光学の波面に垂直である。とくに、光は波動の中でも電磁波であるということを重視し、マクスウェル方程式に基づいて光の性質を論ずる光学を電磁光学という。電磁光学は波動光学の一部とみなされることもあるし、波動光学よりも一歩進んだ光学とみなされることもある。
現代光学
現代光学とは、20世紀に広まった光の科学と技術の領域を指す。これらの光科学の領域は、光の電磁気学的および量子力学的性質に関連する。
他の光学分野
光学現象
光学機器
光学素子
光学機器を構成する素子を、光学素子と言う。基本的なものとしては以下がある。
光学迷彩
サイエンス・フィクションなどに登場する光学迷彩も研究はされているが、実現には程遠い。
脚注
参考用書籍
- 久保田 広：「光学」、岩波書店（1964年8月31日）。
- 吉原 邦夫:「物理光学」、共立出版 (1966年)。
- 久保田 広：「波動光学」、岩波書店（1971年2月2日）。
- 松居 吉哉：「レンズ設計法」、共立出版、ISBN 978-4320030985（1972年11月6日）。
- 小瀬輝次：「フーリエ結像論」、共立出版（1979年10月20日）。
- 石黒 浩三：「光学」、裳華房、ISBN 978-4785321253（1982年4月1日）。
- 草川 徹：「レンズ光学：理論と実用プログラム」、東海大学出版会、ISBN 978-4486010487（1988年12月）。
- 宮本 健郎:「光学入門」、 岩波書店、ISBN 978-4000053778（1995年4月7日）。
- 左貝 潤一：「光学の基礎」、コロナ社、ISBN 978-4339006803（1997年9月1日）。
- 河田 聡 (編)：「超解像の光学」、学会出版センター 、ISBN 978-4762229138（1999年4月）。
- 波岡 武 (編), 山下 広順 (編)：「X線結像光学」、培風館、ISBN 978-4563022488（1999年7月）。
- 松岡 正浩:「量子光学」、裳華房、ISBN 978-4785320935（2000年9月1日）。
- 青木 貞雄: 「光学入門」、共立出版、ISBN 978-4320034198（2002年11月1日）。
- ユージン・ヘクト：「ヘクト 光学 2：波動光学」（原著OPTICS,4版）、丸善出版 、ISBN 978-4621301463（2003年3月1日）。
- 牛山 善太、草川 徹：「シミュレーション光学：多様な光学系設計のために」、東海大学出版会、ISBN 978-4486016083（2003年6月1日）。
- ユージン・ヘクト：「ヘクト光学 3」、丸善出版、ISBN 978-4621083123（2003年7月1日）。
- 応用物理学会光学懇話会:「幾何光学」 POD版、森北出版、 ISBN 978-4627840294（2003年11月15日）。
- ユージン・ヘクト：「ヘクト光学 1：基礎と幾何光学」、丸善、ISBN 978-4621073483（2004年2月1日）。
- ユージン ヘクト：「ヘクト光学 2：波動光学」、丸善、 ISBN 978-4621074480（2004年9月）。
- Max Born, Emil Wolf, 草川 徹 (訳):「光学の原理 1」、東海大学出版会; 第7版、ISBN 978-4486016786（2005年6月1日）。
- Max Born, Emil Wolf, 草川 徹 (訳):「光学の原理 2」、東海大学出版会; 第7版、ISBN 978-4486016793（2006年2月1日）。
- Max Born, Emil Wolf, 草川 徹 (訳):「光学の原理 3」、東海大学出版会、第7版、ISBN 978-4486016809（2006年6月1日）。
- 大津 元一、田所 利康：「光学入門―光の性質を知ろう」、朝倉書店、ISBN 978-4254215014（2008年10月1日）。
- 谷田貝 豊彦：「例題で学ぶ光学入門」、森北出版、ISBN 978-4627154414（2010年6月29日）。
- 辻内 順平 (編), 大木 裕史 (編), 河田 聡 (編),他：「最新 光学技術ハンドブック」、朝倉書店; 普及版、ISBN 978-4254210392（2012年6月10日）。
- M.フォックス、木村 達也 (訳)：「量子光学」、丸善出版、ISBN 978-4621085868（2012年9月1日)。
- Joseph W.Goodman、尾崎 義治 (訳)：「フーリエ光学」第3版、森北出版; ISBN 978-4627154339（2012年10月19日）。
- 川田 善正：「はじめての光学」、講談社 ISBN 978-4061532878（2014年3月28日）。
- 山本義隆：「幾何光学の正準理論」、数学書房、ISBN 978-4903342771（2014年9月15日）。
- 白井 宏:「幾何光学的回折理論」、コロナ社、ISBN 978-4339008777（2015年4月1日）。
- 井上 恭:「工学系のための量子光学：量子力学の基礎から量子情報通信まで」、森北出版; POD版、ISBN 978-4627154193（2015年10月1日）。
- 谷田貝 豊彦:「光学」、朝倉書店、ISBN 978-4254131215（2017年5月31日）。
- 大津 元一:「これからの光学：古典論・量子論・物質との相互作用・新しい光」、朝倉書店、ISBN 978-4254131246（2017年10月10日）。
- 花村 榮一：「量子光学」、岩波書店、（オンデマンド）ISBN 978-4007306846（2017年10月12日）。
関連項目
- 光
- 公立千歳科学技術大学 - 光科学を研究対象とする大学として開学した
- 東京工芸大学 - 1923年に創立された日本初の写真学校である小西寫眞専門学校（旧制専門学校、現在の単科大学）が母体となっており、伝統的に光学分野に強い。また、光学分野の大手企業と深い関わりがある
- 光エレクトロニクス
外部リンク
- 光学(こうがく)とは - コトバンク
- “一般社団法人日本光学会”. 2016年11月21日閲覧。
- 安藤幸司 (2010年9月28日). “Lights and their recording methods 光と光の記録 --- 光編”. Anfoworld. 2011年10月3日閲覧。
- アドコム・メディア（株）. “OplusE”. 2011年10月3日閲覧。 - 月刊誌
- アドコム・メディア（株）. “波動光学の風景”. 2011年10月3日閲覧。 - OplusE連載記事、2005年8月号より
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物理学の分野
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| 古典・量子 | |
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| 基礎理論 | |
| 研究対象 | |
| 境界領域 | |
| その他 | |
光学系
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/06/03 00:39 UTC 版)
撮像 基本的な光学系は銀塩カメラとそれほど差はない。同じ画角で同じF値のレンズを作る際に、撮像素子が小さいほど短い焦点距離のレンズ、つまり小さいレンズで済む。ほとんどのデジタルカメラの撮像素子は、35 mmフィルムに比べて小さいため、レンズは35 mmフィルム式のカメラのものよりも小さい。デジタルカメラの中でもコンパクトデジカメの撮像素子は特に小さいため、高倍率のズームレンズが小型の本体に搭載できる。 コンパクトカメラの多くが沈胴式のレンズ を備えることで、携帯性を高めている。 一眼レフカメラやミラーレス一眼カメラではレンズ交換に対応するために、カメラ本体と交換レンズとの接続に関して規格があり、これは「レンズマウント規格」と呼ばれる。カメラの本体側には「レンズマウント」と呼ばれる交換レンズの接合基部が設けられ、光路となる大きな開口部とその周囲の円環状の金属部分から構成される。レンズマウントには交換レンズ内の絞り機構やズーム機構などを駆動・制御するための配線用接点が設けられており、レンズマウント規格では物理形状だけでなくこういった電気信号類も規定している。 銀塩カメラのシャッター機構は機械式のみであったが、デジタルカメラでは機械式と電子式（電子シャッター）の2種類がある。一般に一眼タイプでは機械式、コンパクトデジカメでは電子式が採用される傾向がある。最近は機械式と電子式を組み合わせたハイブリッド方式のものも増えてきている。 ファインダー ほとんど全てのデジタルカメラには本体の背面に液晶ディスプレイによる画像表示器が備えられており、これが撮影時の画像情報を得るファインダーとしても用いられることが多い。また、従来型の小穴を覗き込む透過形式のファインダーを搭載するものや、電子式の表示面が備わっている電子ビューファインダーを搭載するものもある。一眼レフカメラではペンタプリズムなどを用いた光学式のレフレックスファインダーが搭載されており、背面の液晶ディスプレイと合わせてそれぞれの役割の違いがメーカー各社ごとの特徴である。 光学信号である画像を電気に変換する撮像素子（光学センサ）は、CCDイメージセンサかCMOSイメージセンサが用いられる。この点が光化学反応を用いる銀塩フィルム式のフィルムカメラと異なる。撮像素子の受光面の大きさは、通常のフィルムカメラで用いられる35 mm判フィルムの1コマよりも小さいものが大多数である。半導体素子そのものである撮像素子は、その大きさが部品価格の主要な決定要素であるため、比較的廉価なコンパクトデジカメでは1/3インチから2/3インチが、上位価格帯を占める一眼レフタイプではより大きなAPS-Cサイズが用いられる。また、一部の高級機種や業務用機種には35 mmフルサイズや中判など、銀塩フィルムと同等サイズの撮像素子を搭載する製品もある。 撮像素子は2000年頃までCCDが主流で、画質が劣ったCMOSは一部の安価な機種に搭載されるのみだった。その後、CMOSイメージセンサの性能が向上して多くの問題点も対処が進められた。CMOSの特徴である低消費電力性や低価格なこともあり、一眼レフを中心にCMOS搭載機種が増えてきている。CMOSによるデジタル回路を同じシリコン基板上に構築しやすいので高機能な駆動回路をセンサ側に作るのに向いており、例えばA/D変換回路を内蔵するものがある。 一般に撮像素子が大きいほど色再現性、感度、ノイズ、ダイナミックレンジなどあらゆる点で有利である。とくに同じ時代に設計された撮像素子同士の比較ではサイズにより画質の差があり、測定値にも表れる。また、同じ画角・同じF値における被写界深度が浅くなるため、対象物だけにピントを合わせて背景から浮き上がらせるボケの効果が得られやすい。反面、撮像素子が大きいとボディが大型化し、高価になる。また画素数が多いほど描写は精細になり、大きなサイズでのDPE依頼やフォトプリントでも精細な画像が得られる。撮像素子のサイズを変えずに画素数を増やすと、1画素あたりの面積が小さくなる。ダイナミックレンジが狭くなる、電気的なノイズ・歪みが多くなることからむしろ画質を損なう場合もあるので、撮像素子や処理回路でノイズを抑える設計が必要であるため、画素数を増やすことには限界がある。コンパクトなボディに大きな撮像素子を搭載した機種も存在する。 2010年現在用いられている撮像素子の多くが、1つの画素で多様な色の識別は行えず、画素を構成するそれぞれのフォトダイオードの上に RGB(CMY) の内のいずれか1色のフィルターを配置することでそれぞれの色を検出する。このため、多様な色が検出できる最小単位は、少なくとも3画素である。続く画像処理部では、それぞれの画素には本来測光しなかった他の2色分の色情報を周囲の色から作り出すという処理が行われる場合があり、「偽色」と呼ばれる、誤った色情報を生成したり不自然なノイズが生じる原因である。このようなノイズや画素数の実質的な減少を避けて、可能な限り画素数を増やしたいプロ仕様の上級機種では、入射光を3個ほどのプリズムによって CMY(RGB) という波長帯別に分離してから、それぞれの光を1枚ごとの撮像素子で電気に変換する仕組みを備えるものもある。
※この「光学系」の解説は、「デジタルカメラ」の解説の一部です。
「光学系」を含む「デジタルカメラ」の記事については、「デジタルカメラ」の概要を参照ください。
「光学系」の例文・使い方・用例・文例
- 鮮明な画像を作り出すように調整された光学系の（例えば、視覚またはオペラグラス）
- 一種の歪曲的な光学系に関して
- 光学系で描画される画像の、最大の透明性と明瞭性
- 質のよい像を作るはずのレンズや鏡にできた欠損から生じる光学系の現象
- 光学系の収差によって生じる火面という曲面
- 光学系における共役点である2点
- 光学系という,光の径路を調整するための体系
- レンズや球面鏡から成る光学系における光軸
- 光学系によってできた物体の像の上下が実物と同じもの
- 光学系において,光軸上の一組の共役点
- 光学系における主要点
光学系と同じ種類の言葉
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