図解入門レンズの基本と仕組み［第2版］－身近な現象と機器に学ぶ光学入門

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レンズの基本と仕組み［第３版］

が出版されました（2020年3月）

図解入門よくわかる最新レンズの基本と仕組み［第2版］

本書はレンズについて知りたいという人を対象に、光の性質から、レンズの基本的な仕組み、種類、収差や性能、眼鏡やカメラなど実際の機器でのレンズの使われ方を図表を使ってやさしく解説します。

【内容】

　カメラや天体望遠鏡には興味があるけど物理は苦手という人でも、レンズの基本について勉強できる本です。

　中学理科から高校物理で学ぶ光の基礎知識を取り上げながら、レンズについてわりやすく解説した本です。

単行本: 291ページ
出版社: 秀和システム; 第2版 (2013/03)
ISBN-10: 4798037354
ISBN-13: 978-4798037356
発売日： 2013/03

目次

はじめに

　21世紀の科学技術は「光の時代」と言われています。現在、光の先端技術を応用したものが、私たちの生活の中にたくさん入ってきています。

　光の技術があるところでは、必ずといってよいほどレンズが活躍しています。レンズはカメラや望遠鏡だけではなく、CD/DVDプレーヤーやコピー機、レーザープリンタをはじめとする、光を使った様々な製品に使われているのです。レンズは光技術の立役者であるといっても過言ではありません。

　本書の構成にあたっては、レンズの専門家ではない人や、物理は少し苦手と思っている人が、「レンズについて知りたい」「勉強したい」と思ったときに、どのような入門書があればよいのかを中心に考えました。

　レンズを勉強するためには、光の基本的な性質を理解しておく必要があります。なぜなら、光とレンズは切っても切れない間柄だからです。この本では、光の基本的な性質についても、ページをかなり割いて説明しました。本書で取り上げたものは、レンズを学ぶ上で必要となる知識です。そこで、本書1冊で光の基本からレンズの仕組みまでを理解できるように、あるいはレンズの専門書で行き詰まったとき、理解を助けるために読んで頂けるように心がけて、執筆を進めました。

　本書は2005年3月に第1版が発売されてから8年の歳月が経過し、ここに第2版を出版することになりました。改訂にあたっては、本書の基本的な主旨は踏襲し、読者の皆さんから頂いた質問や意見などを参考に、よりわかりやすい内容に仕上げることをめざしました。そのため、巻頭のカラー口絵のページや、新しい文章や図を加えて、第1版に比べて約50ページ増量しました。

読者の皆さんが、本書を手にすることによって、光とレンズに関する基本知識を身につけられ、本書がレンズ光学の専門書への橋渡しの役割を果たすことができたとしたならば、著者としてこれほど嬉しいことはありません。

　最後になりますが、本書の作成にあたっては、北海道理科サークルWisdom96の皆さんに、書き上げた文章を読んで意見を頂いたり、写真を提供して頂いたり、お世話になりました。この場を借りてお礼を申し上げます。

　そして、本書の編集作業を担当していただいた秀和システム第一出版編集部の皆さんにお礼を申し上げます。

第１章 レンズとは何か

• 1-01 そもそもレンズとは？

• 1-02 レンズの働きをするものを探してみよう

• 1-03 レンズの歴史

• コラム 世界最古のレンズ？　ニムルドのレンズ

• 1-04 望遠鏡と顕微鏡の歴史

• 1-05 カメラの歴史

• コラム 活動写真の発明

第２章　光の基本的な性質

• 2-01 光はどのように進むのか①　光の直進性

• コラム 鏡の歴史

• 2-02 光はどのように進むのか②　光の反射と乱反射

• 2-03 光はどのように進むのか③　光の屈折と反射

• コラム 光通信と光ファイバー

• 2-04 光はどのように進むのか④ フェルマーの原理とスネルの法則

• 2-05 光の分散

• 2-06 光の回折と干渉

• コラム シャボン玉でできる虹

• 2-07 光が偏るとは？

• 2-08 どうしてものが見えるのか

• コラム 物体はどのようにして見えるのかを研究した人びと

• 2-09 光と色の三原色

• 2-10「光る」とはどのようなことか

• 2-11 光の速度はどれぐらいか

• コラム 光速の測定が光の波動説の完全勝利をもたらした

• 2-12 光の正体は何か

• 2-13 電磁波とは何か

• 2-14 幾何光学と波動光学

• コラム ナノテクノロジーとは

第３章　レンズの基本的な仕組みと働き

• 3-01 影や像のできかた

• 3-02 レンズの仕組みと働き

• コラム 老眼鏡と近視眼鏡のレンズの種類を確かめる

• 3-03 レンズの構成

• 3-04 レンズを通る光の進みかた

• 3-05 レンズでできる像

• 3-06 レンズの式と倍率

• 3-07 レンズの置き方

• 3-08 2枚のレンズを通る光

• 3-09 レンズの簡易な作図方法

• コラム 平行光で凸レンズの焦点距離を求める

• 3-10 凹面鏡と凸面鏡

• コラム 凹面鏡を利用した太陽炉

第４章　レンズの分類

• 4-01 レンズの基本的な分類のしかた

• 4-02 表面で光を屈折するレンズ①　

• 4-03 表面で光を屈折するレンズ②　

• 4-04 表面屈折以外のレンズ

• コラム 光を回折させてみよう

• 4-05 レンズを作る材料

• コラム ガラスはなぜ透明か

• 4-06 光学ガラスの屈折率とアッベ数

• 4-07 光学ガラスの分類

• 4-08 ガラス以外の材料

• 4-09 レンズのつくりかた

• コラム 光学ガラスやレンズの製造工程を詳しく知りたい人は

第５章　レンズの収差と性能

• 5-01 収差とは何か

• 5-02 球面収差

• 5-03 コマ収差と非点収差

• 5-04 像面湾曲と歪曲収差

• 5-05 軸上色収差と倍率色収差

• 5-06 Fナンバー

• 5-07 開口数NA

• 5-08 絞りと瞳

• 5-09 絞りの位置とテレセントリック

• 5-10 焦点深度と被写界深度

• 5-11 レンズの解像力と伝達関数MTF

• コラム 偏心収差　レンズ製造やとりつけで生じる収差

• 5-12 アッベの不変量とラグランジュの不変量

• コラム レンズの設計

第６章　レンズを使った製品と技術

• 6-01 光学系とは何か

• 6-02 眼の働き

• 6-03 眼鏡と眼の屈折異常①　

• 6-04 眼鏡と眼の屈折異常②　

• 6-05 コンタクトレンズの仕組み

• コラム 昆虫の複眼の仕組み

• 6-06 ルーペの仕組み

• 6-07 顕微鏡の仕組み

• 6-08 望遠鏡の仕組み

• コラム 双眼鏡の仕組み

• 6-09 カメラの仕組み

• 6-10 CD-ROMとCD-ROMドライブの仕組み

• 6-11 レーザープリンタの仕組み

• 6-12 バーコードリーダーの仕組み

• 6-13 半導体産業を支えるステッパーレンズ

• 6-14 自然現象とレンズ

索引

参考文献

読者サポートサイト

http://lens.goryoukaku.com/

▼サンプルページ

巻頭口絵（抜粋）

第１章　第１節　そもそもレンズとは

第２章　第３節　光はどのように進むのか③光の屈折と全反射

第３章　第４節　レンズを通る光の進みかた

第４章　第１節　レンズの基本的な分類のしかた

第５章　第２節　球面収差

第６章　第２節　目の働き

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15000リットルの雨水と66000個の紙コップで作ったアート

ひとつひとつの紙コップに色をつけた雨水を入れて、並べていきます。

いったい何ができるあがるのでしょうか。

THE WORLD'S LARGEST ARTISTIC (RAIN)WATER MOSAIC BY ARTIST BELO

１００人以上が６２時間をかけて作ったそうですが、そこに現れたのは紙コップと色水による並置加法混色で作られた胎児の絵でした。

このアートを作成するのために使用した水の量は１万５千リットル、紙コップの数は６万６千個。割り算すると、紙コップ１個あたり約230ミリリットルの水が入っている計算になります。紙コップの円周の合計は５．２キロメートル（１個あたりの円周７．８センチメートル）もなるそうです。

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環水平アーク

　雲が色づいて見える環水平アークという現象があります。これは大気中に浮遊した氷の粒で、太陽光が屈折し、水平な虹が見える現象です。

　写真の環水平アークは、2004年5月の連休に白神に登山に行ったときに撮影したものです。ＪＲ東日本五能線の白神岳登山口で仲間と合流したのですが、そのときに空に出ていました。

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美味しい液体レンズ

美味しい液体レンズを見つけました。

もちろん、日本製です。

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自然哲学の始まり

　世界中に多くの天地創造の神話があることからわかるとおり、古代の人々にとって、この世界がどのように生まれ、身の回りのものが何からできているのかという疑問に対する答えは、神々の存在だったでしょう。しかし、神々による天地創造のような説明は、地域や文化によって内容や解釈が変わり、普遍的なものではありませんでした。

　紀元前６世紀頃、現在のトルコの南西部に存在したイオニアにミレトスという古代ギリシャの植民都市が栄えていました。

紀元前5～６世紀頃のギリシャ周辺の国々

　当時、ミレトスは地中海交易の拠点で、様々な国から多くの人々が訪れ、異文化交流が進みました。すると、人々がそれまで信じていた世界観や価値観は、崩れ始め、多様化し、混乱しました。古代ギリシャの人々にとっては、彼らが信じていたオリンポスの神話が崩れていくことになりました。

　そのような中で、普遍的な真理の追求が行われるようになり、これが哲学となりました。例えば、古代ギリシャでは、地震は海神ポセイドンによって引き起こされると考えられていましたが、哲学者タレスは神による説明を排除し、大地を支える水が振動するから地震が起きるという説を唱えました。

　自然哲学はミレトスで始まったと考えられており、ここで活躍した哲学者たちをミレトス学派と呼びます。やがて、自然哲学はイオ二ア全体に広がり、この地方の哲学者たちはイオニア学派と呼ばれるようになりました。

　後に活躍したアリストテレスはイオニア学派の哲学者たちを「自然について語る者（フィシオロゴイ）」と呼びました。なお、ミレトス学派はイオニア学派に属しますが、思想の違いから、一般に両派は区別されます。

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