レンズを通過する光の進路(光路)(JavaScript版)

■ レンズを通過する光の進路(光路)(JavaScript版)

 単一レンズや1直線上に配置されたレンズ群に各種の光を投射したときの光の進路(光路)を表示します。

・光は左から右に向かって投射されます。
・レンズの断面形状(両側面)は凸、凹、平のいずれかです。各レンズの形状を左から順に指定します。
・各レンズについて、左右の曲率半径R1, R2と断面位置X1, X2を次の要領で指定します。
  曲率半径の符号は曲率中心が後側(レンズの右側)にある場合は+、左側(レンズ手前)にある場合は- とします。
  また X1 < X2 です。
・屈折率nは各レンズ毎に異なる値を指定できます。
・入射角αi、屈折角αrの欄には各レンズ前面での入射角、反射角の計算結果が表示されます。
  平行光線など複数の光線がある場合は緑色の光線に対する角度です。
・レンズ口径(直径)はここでは全レンズに共通としています。
・条件を設定し、「光線投射」、「平行光線投射」、「放射光線投射」、「物体投射」ボタンを押して下さい。
 ①光線投射: 指定された投射点から指定方向に光が1本投射されます。
 ②平行光線投射: 指定された投射点の高さ(h)に対して、±hの範囲内で複数の平行光線を投射します。
      これにより、球面収差の状況が確認できます。
 ③放射光線投射: 指定された投射点から、第1レンズの口径全体に複数の放射状光線を投射します。
 ④物体投射: 指定された投射点の高さ(h)に対して、0~h内の各点で複数の放射光線を投射して
      各点の像位置を求めて高さhの物体の像を表示します。
・「データ消去」ボタンを押すと、レンズに関する表中の全データが消去されます。
・「データ選択」欄で、予め登録されている数種のレンズデータの中から選択することができます。
・単一レンズに平行光線を投射した場合には焦点距離 が算出され、表示されます。
・単一レンズに放射光線を投射した場合には像位置(Bx, By)が算出され、表示されます。

レンズNo.R1X1R2X2屈折率n入射角αi屈折角αr
1
2
3
4
5
レンズ口径光投射角物体位置Ax物体位置Ay像位置Bx像位置By焦点距離f
投射点設定 投射角設定 Zoom中心 & -/+設定 grid on/off




・「平」は曲率半径が∞ですが、ここではRi = 0と入力します(Ri = 1010のように大きな値でもよい)。
・grid on/off により、画面上に表示される格子の表示ON/OFFができます。
・マウスクリックにより、図の拡大縮小(Zoom)ができます。
 拡大縮小の中心点をクリック後、Z- / Z+で拡大縮小します(「0」で標準サイズに戻る)。
・「Gra表示更新」ボタンを押すと、最新のレンズデータに基づいて標準サイズでグラフィック表示します。
・レンズ後面に到達しない光線や残りのレンズを通過しない光線は短い線分で表示されます。
・レンズ後面に対する光線の入射角が臨界角を越えると全反射します(短い線分で表示)。
・「パラメータ変更」ボタンで、幾つかの内部パラメータの変更ができます。
 (1)光線の数: 平行光線、放射光線の本数(初期値:11本)
 (2)物体の分割数: 物体投射時の分割数(初期値:10分割)
 (3)f計算方式: 焦点距離の計算方式、0:レンズ中心から、1:主点から(初期値は0)
 (4)グラフィック画面背景色: 0(白、初期値)、1(黒)

● 絞りと歪曲収差
・「絞り」はレンズの特殊なものとして次のように入力します。
   X1: 絞りの位置(X座標)
   R2: R1と同じ値を入力
   X2: X1と同じ値を入力
   屈折率n: 0(ゼロ)を入力
・「絞り」の位置(レンズの前か後か)により、像の歪曲の様子が変化することがわかります。
・「歪曲収差」ボタンをクリックすると、指定されたレンズ構成(絞りの有無に関係なく)に対して、
  像面での像の歪み(歪曲収差)が算出され、表示されます。
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