一眼レフカメラのレンズの収差

ずんだもん: 「ずん子ちゃん、レンズって何？」
ずん子: 「カメラについているレンズは、写真を撮るときに光を集めたり、光を通したりするパーツだよ。」
ずんだもん: 「あー、そういうことなのね！」
ずん子: 「でも、レンズの性能が悪いと、光がズレたり、映りがおかしくなったりすることがあるんだ。それが収差っていうものなんだよ。」
ずんだもん: 「収差って何？」
ずん子: 「収差っていうのは、レンズの形が悪かったり、素材が変だったりすると、光の進む方向がおかしくなって、画像がおかしくなってしまう現象のことなの。」
ずんだもん: 「それって、カメラで写真を撮るときに、イマイチな写真ができるってこと？」
ずん子: 「そうそう！だから、レンズの性能がいいものを選ぶと、キレイな写真が撮れるんだよ。」
ずんだもん: 「なるほどなのだ！ありがとうずん子ちゃん！」
ずん子: 「どういたしまして！」

収差の種類

単色収差

• 球面収差（ズームレンズや望遠レンズで多く生じる）

ずんだもん: 球面収差って何だろうなのだ？
ずん子: 球面収差っていうのは、レンズの球面形状が理想的じゃないと、光がレンズの中心と外側では進む方向が異なってしまう現象のことなの。
ずんだもん: へー、つまりどんなレンズで生じやすいの？
ずん子: ズームレンズや望遠レンズでよく生じるんだよ。それは、レンズが薄くて大きくなって、球面形状が複雑になったり、レンズの中心と外側で光路が大きく違うからなの。
ずんだもん: なるほどなのだ！でも、球面収差があると、写真の画像がぼやけたりしちゃうの？
ずん子: そうなんだ。球面収差があると、特に周辺部分がぼやけたり、歪んだりしてしまうことがあるんだ。
ずんだもん: ふーん、難しいなのだ。
ずん子: でも、その球面収差を補正する技術があるんだよ。それが、アスフェリックレンズっていうものなんだ。
ずんだもん: すごいなのだ！今度、アスフェリックレンズを使ったカメラで写真を撮ってみたいなのだ。
ずん子: いいね。その写真、見せてね。

• コマ収差（広角レンズで多く生じる）

ずんだもん: 「コマ収差って、どんな収差なのだ？」
ずん子: 「コマ収差っていうのは、レンズの中心と周辺部分で、光が焦点に集まる位置が異なってしまう現象のことなの。」
ずんだもん: 「なるほどなのだ！どんなレンズで生じやすいの？」 ずん子: 「広角レンズでよく生じるんだよ。それは、レンズが薄くて大きくなって、光の屈折率が大きくなってしまうからなの。」
ずんだもん: 「薄くて大きいレンズ、広角レンズってことは、画角が広いレンズってことなのだね？」
ずん子: 「それだね。画角が広いレンズで、中心と周辺部分の光路が違うから、コマ収差が生じやすくなるんだよ。」
ずんだもん: 「なるほどなのだ！でも、コマ収差があると、写真の画像がぼやけたりするの？」
ずん子: 「そうなんだ。コマ収差があると、中心と周辺部分の画像がくっきりと写らなかったり、周辺部分がぼやけたりすることがあるんだ。」
ずんだもん: 「ふーん、難しいなのだ。」
ずん子: 「でも大丈夫！コマ収差を補正する技術があるんだよ。最近のレンズは、コマ収差を抑えた設計になっているものが多いんだ。」
ずんだもん: 「すごいなのだ！カメラの技術って、どんどん進化してるんだね！」
ずん子: 「そうだね。だから、レンズを選ぶときは、収差補正の性能もチェックしてみるといいよ。」
ずんだもん: 「わかったなのだ！ありがとうずん子ちゃん！」
ずん子: 「どういたしまして！」

• 非点収差（広角レンズや望遠レンズで多く生じる）

ずんだもん: 非点収差って何なのだ？
ずん子: 非点収差というのは、光の入射角度によって焦点の位置が異なってしまう現象のことなの。
ずんだもん: ふむふむ、どんなレンズで生じやすいの？
ずん子: 広角レンズや望遠レンズでよく生じます。入射角度が異なると、レンズの中心部分と周辺部分で焦点がずれてしまうから、明るさや色が異なることがあります。
ずんだもん: なるほどなのだ！でも、補正はできるの？
ずん子: そうです。最近のレンズは、特殊なガラスやフィルムを使って、非点収差を補正するように設計されています。また、カメラのソフトウェアによる補正機能もあります。
ずんだもん: すごいなのだ！技術って、どんどん進化してるんだね。
ずん子: そうですね。でも、レンズを選ぶときは、非点収差の補正性能もチェックするといいですよ。特に、夜景や星空の写真を撮影する場合には、非点収差に対する補正が重要になることが多いです。
ずんだもん: なるほどなのだ！
ずん子ちゃん、ありがとう！ ずん子: どういたしまして！また何かあったら聞いてください。

• 像面湾曲（広角レンズや望遠レンズで多く生じる）

ずんだもん: 「ずん子ちゃん、像面湾曲って何なのだ？」
ずん子: 「像面湾曲っていうのは、レンズの中心から外側に向かって、画像の平面が湾曲してしまう現象のことなの。」
ずんだもん: 「へー、どんなレンズで生じるの？」
ずん子: 「広角レンズや望遠レンズなどでよく生じるんだよ。特に、広角レンズは、画角が広くなるために、レンズが薄く大きくなっています。そのため、光路が直線にならずに湾曲して、画像が歪んでしまうのさ。」
ずんだもん: 「なるほどなのだ！でも、像面湾曲があると、写真の画像がどうなるの？」
ずん子: 「像面湾曲があると、画像の周辺部分が歪んでしまったり、まっすぐな線が曲がってしまったりすることがあるんだ。」
ずんだもん: 「ふーん、難しいなのだ。でも、像面湾曲って、どうやったら補正できるの？」
ずん子: 「像面湾曲を補正する方法はいくつかあるんだけど、最近のレンズは、特殊なガラスやフィルムを使って、像面湾曲を補正するように設計されているんだ。それに、ソフトウェアを使った補正機能が付いたカメラも多いよ。」
ずんだもん: 「すごいなのだ！技術って、どんどん進化してるんだね！」
ずん子: 「そうだね。でも、レンズを選ぶときは、像面湾曲の補正性能もチェックしてみるといいよ。特に、建築写真や風景写真を撮影する場合には、像面湾曲に対する補正が必要になることが多いからね。」
ずんだもん: 「わかったなのだ！ありがとうずん子ちゃん！」
ずん子: 「どういたしまして！また、何かあったら聞いてね。」

• 歪曲収差（広角レンズで多く生じる）

ずんだもん: 「ずん子ちゃん、歪曲収差って何なのだ？写真が歪んだりする現象ってこと？」
ずん子: 「そうだよ。歪曲収差というのは、広角レンズを使ったときに、写真の周辺部分が歪んでしまう現象のことなんだ。」
ずんだもん: 「へー、なんで歪むの？」
ずん子: 「それは、広角レンズが、中心部分と周辺部分で、光路の長さが違うために、画像が歪んでしまうからなの。広い範囲を写すために、レンズが薄く大きくなっているんだ。そのため、光路が短い中心部分と長い周辺部分で、像の歪みが生じてしまうのさ。」
ずんだもん: 「へー、なるほどなのだ！でも、歪曲収差があると、写真の画像がどうなるの？」
ずん子: 「歪曲収差があると、周辺部分が歪んでいたり、まっすぐな線が曲がっていたりして、写真がイマイチになってしまうことがあるんだ。特に建物を撮影する場合には、歪曲収差が目立ってしまうことがよくあるよ。」
ずんだもん: 「ふーん、難しいなのだ。でも、歪曲収差って、どうやったら補正できるの？」
ずん子: 「歪曲収差を補正する方法はいくつかあるんだけど、最近のレンズは、特殊なガラスやフィルムを使って、歪曲収差を補正するように設計されているんだ。さらに、ソフトウェアを使った補正機能が付いたカメラも多いよ。」
ずんだもん: 「すごいなのだ！技術って、どんどん進化してるんだね！」
ずん子: 「そうだね。でも、レンズを選ぶときは、歪曲収差の補正性能もチェックしてみるといいよ。特に、建築写真や風景写真を撮影する場合には、歪曲収差に対する補正が必要になることが多いからね。」
ずんだもん: 「わかったなのだ！ありがとうずん子ちゃん！」
ずん子: 「どういたしまして！また、何かあったら聞いてね。」

色収差

• 軸上色収差（単焦点レンズで多く生じる）

ずんだもん: 「軸上色収差って、なんだろうなのだ？」
ずん子: 「軸上色収差っていうのは、レンズの中心部分と周辺部分で、光の波長によって、焦点の位置が異なってしまう現象のことなの。」
ずんだもん: 「へー、どんなレンズで生じやすいの？」
ずん子: 「単焦点レンズでよく生じるんだよ。それは、レンズの素材が光の波長によって屈折率が異なるために、光路が違ってしまうからなの。」
ずんだもん: 「なるほどなのだ！でも、軸上色収差があると、写真の画像がどうなるの？」
ずん子: 「軸上色収差があると、中心部分と周辺部分の画像の色が違ったりすることがあるんだ。」
ずんだもん: 「色が違うのか・・・。でも、軸上色収差って、どうやったら補正できるの？」
ずん子: 「最近のレンズは、特殊なガラスやフィルムを使って、軸上色収差を補正するように設計されているんだ。」
ずんだもん: 「すごいなのだ！技術って、どんどん進化してるんだね！」
ずん子: 「そうだね。でも、レンズを選ぶときは、軸上色収差の補正性能もチェックしてみるといいよ。」
ずんだもん: 「わかったなのだ！ありがとうずん子ちゃん！」
ずん子: 「どういたしまして！」

• 軸外色収差（広角レンズで多く生じる）

ずんだもん: 「ずん子ちゃん、軸外色収差って、何なのだ？」
ずん子: 「軸外色収差っていうのは、レンズの中心部分と周辺部分で、光の波長によって、色がズレる現象のことなの。」
ずんだもん: 「へー、どんなレンズで生じやすいの？」
ずん子: 「広角レンズでよく生じるんだよ。それは、広角レンズは、光路が広くなるため、中心部分と周辺部分で色がずれてしまいやすいからなの。」
ずんだもん: 「なるほどなのだ！でも、色がズレると、写真の画像がどうなるの？」
ずん子: 「軸外色収差があると、中心部分と周辺部分で色が違って見えることがあるんだ。」
ずんだもん: 「ふーん、難しいなのだ。でも、軸外色収差って、どうやったら補正できるの？」
ずん子: 「広角レンズは、特殊なガラスやフィルムを使って、軸外色収差を補正するように設計されているんだ。」
ずんだもん: 「すごいなのだ！技術って、どんどん進化してるんだね！」
ずん子: 「そうだね。でも、レンズを選ぶときは、軸外色収差の補正性能もチェックしてみるといいよ。」
ずんだもん: 「わかったなのだ！ありがとうずん子ちゃん！」
ずん子: 「どういたしまして！」

収差補正技術

• アポクロマートレンズ（軸上色収差を補正する）

ずんだもん: 「ずん子ちゃん、アポクロマートレンズって何なのだ？」
ずん子: 「アポクロマートレンズっていうのは、軸上色収差を補正する特殊なレンズなんだよ。」
ずんだもん: 「へー、軸上色収差って何なの？」
ずん子: 「軸上色収差っていうのは、光の波長によって像の位置がずれてしまう現象のことなんだよ。アポクロマートレンズは、特殊なガラスやフィルムを使って、光の波長を均一化することで、色収差を補正するんだ。」
ずんだもん: 「すごいなのだ！でも、アポクロマートレンズって、そんなに高いんじゃないの？」
ずん子: 「確かに、アポクロマートレンズは、通常のレンズに比べて高価なものが多いよ。でも、プロのカメラマンや写真愛好家にとっては、高い性能が求められる場合もあるからね。」
ずんだもん: 「なるほどなのだ！でも、普通の人が使うレンズには、アポクロマートレンズってついていないんだろうなの？」
ずん子: 「そうだね。普通のレンズであっても、最近のレンズは、軸上色収差を抑えた設計になっているものが多いんだよ。」
ずんだもん: 「わかったなのだ！ありがとうずん子ちゃん！」
ずん子: 「どういたしまして！また、何かあったら聞いてね。」

• 屈折率の異なるレンズを組み合わせた複合レンズ（球面収差を補正する）

ずんだもん: ずん子ちゃん、屈折率って何なのだ？
ずん子: レンズの中を光が通るときに、光の伝わり方が変わるんだよ。
ずんだもん: へー、どういうことなのだ？
ずん子: 例えば、空気とガラスでは、光の伝わり方が違うから、ガラスを通るときに光が曲がるんだよ。
ずんだもん: なるほどなのだ！そうすると、レンズを作るときには、屈折率を考慮しないといけないのだね？
ずん子: そうだね。屈折率が違う複数のレンズを組み合わせることで、収差を補正することができるんだ。
ずんだもん: すごいなのだ！レンズって、こんなに複雑な仕組みがあるんだね。
ずん子: そうだね。でも、理解すると、よりキレイな写真を撮ることができるよ。

• アスフェリックレンズ（歪曲収差を補正する）

ずんだもん: 「ずん子ちゃん、アスフェリックレンズって、何なのだ？」
ずん子: 「アスフェリックレンズというのは、歪曲収差を補正するためのレンズなんだよ。」
ずんだもん: 「歪曲収差って、何なのだ？」
ずん子: 「歪曲収差っていうのは、広角レンズを使ったときに、写真の周辺部分が歪む現象のことなんだ。」
ずんだもん: 「ふーん、どうやったら補正できるの？」
ずん子: 「アスフェリックレンズには、球面部分と非球面部分のレンズが組み合わされているんだ。そうすることで、歪曲収差を最小限に抑えられるんだよ。」
ずんだもん: 「すごいなのだ！でも、アスフェリックレンズがあると、写真がキレイに撮れるんだね！」
ずん子: 「そうだね。レンズの性能がよくなれば、写真の画質も向上するよ。」
ずんだもん: 「なんだか、カメラって、奥が深いなのだ！」
ずん子: 「そうだね。カメラの世界は、まだまだ広がっているんだよ。」

まとめ

ずんだもん: 「あのー、ずん子ちゃん、すごく難しいことを話していたけど、結局どうしたらいいの？」
ずん子: 「うん、確かに難しい話だったね。でも、大切なのは、レンズを選ぶときに、収差補正の性能もチェックするってことだよ。」
ずんだもん: 「収差ってお金がかかるの？」
ずん子: 「そうね、収差補正の性能が高いレンズは、多少値が張ることがあるけど、それでも、収差が少ないレンズを選ぶことで、写真のクオリティが格段にアップするから、それに見合う価値があると思うよ。」
ずんだもん: 「なるほどなのだ！じゃあ、どうせなら、全部の収差を補正してくれるレンズが欲しいなのだ！」
ずん子: 「そうだね、でも、完全に収差を補正することは、難しい現象のひとつなんだ。だから、レンズを選ぶときは、自分が撮影する被写体に合わせて、収差補正の性能をチェックするといいよ。」
ずんだもん: 「わかったなのだ！ありがとうずん子ちゃん！」
ずん子: 「どういたしまして！」
ずんだもん: 「ずん子ちゃん、お金がないから、収差があることで逆に面白い写真がとれたりしないのだろうか？」
ずん子: 「そうね、確かに収差があると、ちょっと変わった写真が撮れることもあるかもしれないけど、それはあくまでもアートとしての表現としての話だと思うわ。普通の写真としては、収差はできるだけ少ない方がいいとされているのよ。」
ずんだもん: 「なるほどなのだ。でも、やっぱり収差があっても面白い写真が撮れそうな気がするなのだ！」
ずん子: 「それはあくまでも、個人的な感想だと思うわ。でも、カメラによっては、収差を意図的に加えることができるものもあるから、そういうカメラを使ってみるのも面白いかもしれないわね。」
ずんだもん: 「へー、そうなのだ！それって、どんなカメラがあるの？」
ずん子: 「例えば、レンズに特殊なフィルターを付けたり、カメラに収差を補正しない設定をしたりすることで、収差を加えた写真を撮ることができるわ。ただし、そういう写真は、あくまでもアートとしての表現として受け止める必要があるわね。」
ずんだもん: 「なるほどなのだ！すごく面白そうだね！」
ずん子: 「そうね、カメラの世界には、まだまだ面白いことがたくさんあるわ。」

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台本作成:
Notion AI
https://www.notion.so/ja-jp/product/ai
イラスト（人物）:
Stable DiffusionBRA(Beautiful Realistic Asians)
https://github.com/Stability-AI/stablediffusion https://civitai.com/models/25494/brabeautiful-realistic-asians-v2
イラスト（光学図）:
Wilson's quarter century in photography : a collection of hints on practical photography which form a complete text-book of the art, by Wilson, Edward L. (Edward Livingston) https://archive.org/details/wilsonsquarterce00wils
音声読み上げ: VOICEPEAK 東北ずん子/ずんだもん/フリモメン
https://www.ah-soft.com/voice/zunko/index.html
立ち絵素材: 坂本アヒル様
https://seiga.nicovideo.jp/seiga/im10788496 https://seiga.nicovideo.jp/seiga/im11135374