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2009年11月30日 (月)

フレネルレンズの原理と仕組み

灯台は沖合を航行する船舶に光を送ります。光を絞って遠くに送るためには、大きな明るい光源と、その光を集めて送るための大きなレンズが必要になります。ところが、そんなに大きなレンズは作ることができません。

遠くまで光を送ることができる灯台用のレンズはどうしたら作ることができるか?

これを考えたのがフランスの物理学者オーギュスタン・ジャン・フレネルです。

Augustin_fresnel

彼は1822年に、下図のように、ガラスの板に、のこぎりの歯のような、ぎざぎざの段差をつけたレンズを考案しました。

フレネルレンズはレンズの表面を細かく分解して平面に配置したような断面をしています。球面レンズの表面部分を細かく分解して平面上に配置することになるので、レンズの厚さが薄くなります。まるでプリズムを並べたような形になります。

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こうしたレンズは望遠鏡などの物を見るための道具には使えません。なぜならば、像が綺麗にできないからです。光を集めるために使われることが多いです。例えば、カメラのストロボの前についているギザギザの透明な板がフレネルレンズです。

ただし、簡易のルーペとして目の細かいフレネルレンズはあります。プラスチック板に同心円状の模様がついたレンズを見たことがあるでしょう。あれがフレネルレンズです。

灯台のような大型のフレネルレンズの光の進み方を見てみましょう。

ガラスの表面に削られた、ひとつひとつのギザギザがプリズムと同じような働きをします。レンズの中心部分と、円周部分では、光の進み方が異なります。

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