凸レンズは、異なる波長の平行光線を異なるポイントに収束させますか？

カメラとレンズの研究を始めています。説明を読んで凸レンズでビデオを見ると、平行光線が焦点と呼ばれる単一点に収束することがわかりました。

現在、スネルの法則によれば、さまざまな波長の光（さまざまな色など）はさまざまな角度で屈折します。だから、色が違うと焦点も違うように思えます。

凸レンズは、異なる波長の平行光線を異なるポイントに収束させますか？

はい。光の異なる波長の分離は分散と呼ばれます。透明な媒体の屈折率は周波数に依存するため、異なる波長の光は異なる角度で屈折します。多くの場合、クラウンガラス、フリントガラス、ダイヤモンド、水などのさまざまな材料を「an」屈折率を持つと説明しますが、その特異指数は単一波長での屈折を表すだけです。たとえば、ウィキペディアの屈折率リストでは、材料の屈折率の多くが589.29 nmの波長で指定されています。

^{さまざまなガラスの波長に対する屈折率のプロット。材料の分散は、特定の材料の陰影領域（光波長）の境界での屈折率を通る線の勾配です。DrBobから、ウィキメディアコモンズ。CC BY-SA 3.0}

特定の屈折媒質における分散の量の 1つの定量化は、その材料のアッベ数と呼ばれます。おおよそのアッベ数は、特定の青と赤の波長での屈折率の差に対する特定の黄色の波長での材料の屈折率の比です。アッベ数が大きいほど、材料が示す分散が少なくなります。

分散は、レンズの縦方向の色収差の原因です（色収差とは？も参照）。これにより、異なる波長の光が異なる焦点距離で焦点を結ぶようになります。

^{ダイアグラムで、軸上色収差を証明DrBobからウィキメディアコモンズ。CC BY-SA 3.0}

これは、異なるアッベ数を持つ2枚（またはそれ以上）のガラスを結婚させることで修正されます。たとえば、色消しダブレットは、クラウンガラス凸要素とフリントガラス凹要素を使用して、光学波長の焦点距離の変動を低減します。

^{無彩色は、によって、色収差を補正ダブレットDrBobからウィキメディアコモンズ。CC BY-SA 3.0}

アポクロマートやスーパーアクロマートなど、他の補正要素が存在します。

星のような遠距離の物体からの光は、平行光線としてレンズに到達します。レンズを横切ると、方向を変えざるを得なくなります。それらは内側に曲がります。ラテン語からのこの屈折を後方に曲がると呼びます。これらの光線のトレースを描くことができます。円錐の形状をトレースします。私たちが見つけたのは、光の紫の円錐の頂点がレンズの近くに形成され、緑、黄色、オレンジ、赤など、つまり画像が下流に形成されますが、各色は異なる距離にあるということです。最悪の場合、最大の赤い投影距離は青い画像よりも大きくなります。一度に1色だけに集中することはできません。そのため、他の色は焦点が合っていません。これを色収差（色誤差）と呼びます。

今説明したことは、縦色収差と呼ばれます。これを緩和するには、それぞれが反対の色収差を持つ2つのレンズを一緒に挟んでレンズを構成します。アクロマティックダブレットを使用します（カラーエラーなしの英語）。弱い凸面（凹面）と組み合わされた強い凸面（正の屈折力）レンズ。また、使用するガラスはそれぞれ異なります。このような配置は、赤と紫の頂点を結び付けます。終わりません。

赤と紫を一緒にしますが、レンズシステムを通るそれらのパスはまだ異なる長さを持っているので、それぞれの焦点距離は非常に小さいです（異なる）。これは、横色収差と呼ばれます。この焦点距離の違いの結果、星を見ると、色の虹に縁取られた物体が見えます。

次に、さらにいくつかのレンズを使用して作業を行い、すべての色収差を軽減することはできますが、消すことはできません。ただし、ミラーレンズでは、ガラスの外側に銀メッキが施されています。光が強力な対物レンズ（メインレンズ）のガラスを横切る必要はありません。したがって、色収差はありません。

それだけだとは思わないでください。対処すべき単色収差がさらに5つあります。

はい、彼らはやる。これが色収差の原因です。実際には2つの方法で起こります。軸方向の色収差（縦方向CAとも呼ばれる）は、異なる波長が異なる距離に焦点を合わせるために発生します。横の色収差（または横方向のCA）は、異なる波長が異なる方法で拡大および変形されるために発生します。

しかし、カメラレンズは単純なレンズではありません。これは、この収差やその他の収差を最小限に抑えるために特別に設計されたさまざまな要素の複雑な組み合わせです（他の例については、どのような画質特性がレンズの良し悪しを示しますか？）

設計が特に色収差の最小化に焦点を合わせていることを示す指標として、アクロマートまたはアポクロマートとして指定されているレンズを探します。