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レンズ設計の基礎と実際 〜レンズの光学設計で必要な基礎知識〜

【 講座のポイント 】

収差やMTFの基礎的な話からはじめ、レンズの光学設計の手順に沿って、非球面を含むズームレンズを例に3次収差補正、光線収差最適化、MTF評価、偏芯感度と一連の設計作業をご紹介します。 
受講生がレンズの光学設計での必要な収差補正やMTF評価判断が習得できることを最終目的とします。
 
「非球面を含むズームレンズを例に一連の設計作業を解説!
  レンズの光学設計で必要な知識を基礎から習得し実務に活かそう!」

【習得できる知識】

 レンズの光学設計で必要な知識 : 近軸理論、3次収差、光線収差、最適化方法、MTF評価

【受講対象】

 現在レンズ開発を行っている方、これから始められる方。
 また、大学などで光学に関係した研究、勉強されている方でレンズの設計に興味のある方。

 【 これまでに受講した方の感想 】

  • カメラ、ビデオのレンズに関して基礎的なことを聞くことができ、よかった。
    プロジェクター(映写機)のレンズ選定方法についてもう少し聞きたかったです。(10/10)
  • 具体的な設計データ及び検証データを見せていただいた事が非常によく分かりやすく、
    貴重な時間でした。(10/10)
  • 色々なパラメータが何に効果的かが分かりやすかった。
    実際のレンズ例の説明があれば分かりやすかった。(10/10)
  • 自らレンズ設計をする訳ではないが、設計の実際が分かって良かった。
    ただ、後半はまったく知識が内分難しかった。(2015/4/17)
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  • 横収差図の時間をとっていただきたかった。
    実際のソフトを使用して実演があった方が良かったと思います。(11/8)
  • 補正の方法は一般的な光学技術書にも記載されているが、内容が理解できなかった。
    本日の受講で、その意味を理解することができた。
    時間が不足していた。
  • 予想通り難しかったです。
    レンズ設計がどの様なものなのか、少し感覚がつかめた様な気がします。(8/23)
  • 具体的に3次収差係数により収差補正を行った例が良かった。
    MTF評価で30〜40%で満足できるのか、仕様によるのでしょうけれども、最適化をどこまで
    するのか聞いてみたかった。
    周辺減光はもう少しくわしい話がききたかった。(7/29)
  • 3次収差係数の説明部分が数式とビジュアル両面からわかり易くためになりました。(6/30,7/1)
  • 実例を挙げて説明いただいて良かった。
    周辺主光線高さと主光線高さに基いた収差補正の部分が良かった。
    今まではやみくもにパラメータを動かして最適化することが多かった。(6/30,7/1)
  • 非常にむつかしい内容であったが、ていねいに説明していただき、ありがとうございました。
    ゆっくりテキストを読みなおして、理解を深めたいと思います。(2014/4/14)
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  • 収差補正について、ノウハウ的な事が分かって良かった。
    実際に光学ソフトを動かして説明いただけると更に良かった。(9/14)
  • 収差に関する内容については、概ね理解できたと思うが、収差の改善方法や非球面の設計方法
    に関して、もう少し厚い内容を聞きたい。
    (非球面の形状がどう光線に効くかetc.) (9/14)
  • レンズ設計は実務でやっていないが、今後取り組みたいと思う内容。
    今日学んだ内容を使えるツールで試してみようと思う。
    実際にZmaxなどのプログラムを動かして説明があると良いと思いました。(9/14)
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  • 非常に関心をもって受講させて頂きましたが、少しボリュームに比べて時間が足りないような
    気がします。
  • 私にとっては難しい内容でした。
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  • レンズ設計をする者にとって身近な内容で良かったです。
  • 基礎的なレベルから実際まで一連の流れを概視できて良かった。
    ただそのレベル→実際の設計には飛躍があると感じた。
  • ちょっと勉強しただけではわからないところの最適化のノウハウとのつながりを勉強させて
    頂きました。予備知識がないとちょっと難しいかも。
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  • レンズ設計の一端をかいま見る事ができました。
  • 後半は少しむずかしかったですが、収差のことを知りたかったので前半はとても参考になり
    ました。もう少し専門用語についての説明があるとありがたいです。
  • 前半は理解できたが、後半は難しかった。
  • 午後の授業は非常に面白かったです。ありがとうございました。
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  • 少々わかりにくい部分もありましたが、質問もしやすく、不明点ない状態で終えることが
    できました。土曜開校、短時間、少人数と非常に受けやすかったです。
    今後もこの形式を期待します。
  • 私のレベルでは非常に難しくついて行くのは大変でしたが、レンズ設計のイメージは
    つかめたと思います。また、レンズについてもっと勉強してみようという興味がでた
    ので良かったです。
  • わかりやすく良かった。
  • 収差補正の詳細な説明が良かったです。
  • 各収差についてのわかりやすい解説とその補正方法をレンズ群を用いての説明がよく分かった。
    まだまだ素人なのでもっと勉強したいと思いました。
  • レンズ設計の基礎ということでしたが、基礎のさらに基礎、予習が必要だったなと思いました。
  • 実際では、ムービーのメカ設計をさせてもらっていますので、レンズ設計の基本的なものが
    わかれば、今後の業務にも参考になるかと思っていましたが、私の知識不足も有り、少し理解
    できないところがありました。
  • 直接業務に関係無いのですが、非常に興味のある内容でした。

【 セミナー講演項目 】

レンズ設計の基礎と実際 午前の部
1. レンズ設計の基礎
 1 - 1. 像質
 1 - 2. 光の屈曲
 1 - 3. 球面収差
 1 - 4. コマ収差
 1 - 5. 横収差の表し方
 1 - 6. 非点収差
 1 - 7. 像面湾曲
 1 - 8. 歪曲収差
 1 - 9. TV表示歪曲度
 1 - 10. 軸上色収差(縦の色収差)
 1 - 11. 倍率色収差(横の色収差)
 1 - 12. スポットダイアグラム
 1 - 13. 開口絞りと瞳
 1 - 14. 構成の進展
 1 - 15. 構成の進展(続)
 1 - 16. 光学ガラス地図とガラス選択
 1 - 17. 幾何光学的MTF
 1 - 18. MTF特性の表現形式
 1 - 19. レンズの最小錯乱円と解像
 1 - 20. レンズの理想MTFと実測MTF
 1 - 21. 投影解像度検査
 1 - 22. 射影方式
 1 - 23. 光学設計フロー

2. 光学設計資料の見方
〜投射レンズ(球面系固定焦点)の例
 2 - 1. 光学仕様
 2 - 2. レンズデータ
 2 - 3. 光路図
 2 - 4. 縦収差図
 2 - 5. 横収差図
 2 - 6. MTF図(デフォーカス特性)
 2 - 7. 周辺光量比

3. レンズの偏芯感度
 3 - 1. 薄肉単レンズ結像式
 3 - 2. 多数の薄肉単レンズ追跡式
 3 - 3. 近軸偏芯感度
 3 - 4. ズームレンズ光学仕様
 3 - 5. レンズ構成データ
 3 - 6. ズーム/フォーカス方式

〜CCTV用レンズ(非球面を含むズーム系)の例
 3 - 7. レンズ群ディセンター感度
 3 - 8. レンズ群ティルト感度
 3 - 9. レンズ群シフト感度
レンズ設計の基礎と実際 午後の部
4. 3次収差係数による収差補正
 4 - 1. 単レンズの近軸諸値
 4 - 2. 波面収差と3次収差係数
 4 - 3. 薄肉単レンズ3次収差係数
 4 - 4. アプラナティックレンズ
 4 - 5. 無収差レンズ(2次曲面)
 4 - 6. 非球面のテイラー級数展開
 4 - 7. 薄肉単レンズの近軸追跡による光路

〜投射レンズ(球面系固定焦点)の例
 4 - 8. 軸上色収差(L)
 4 - 9. 倍率色収差(T)
 4 - 10. 球面収差(SA)
 4 - 11. コマ収差(CM)
 4 - 12. 非点収差(AS)
 4 - 13. サジタル像面湾曲(CV)
 4 - 14. 歪曲収差(DT)
 4 - 15. 薄肉単レンズの近軸追跡による光路

〜CCTV用レンズ(非球面を含むズーム系)の例
 4 - 16. 広角端;コマ収差
 4 - 17. 中間位置;球面収差
 4 - 18. 中間位置;非点収差
 4 - 19. 望遠端;軸上色収差

5. 光線収差の最適化
 5 - 1. D.L.S.法

〜CCTV用レンズ(非球面を含むズーム系)の例
 5 - 2. 近軸制御
 5 - 3. 変数選択
 5 - 4. 目標と結果(広角端:縦収差)
 5 - 5. 目標と結果(広角端:横収差)
 5 - 6. 目標と結果(中間位置:縦収差)
 5 - 7. 目標と結果(中間位置:横収差)
 5 - 8. 目標と結果(望遠端:縦収差)
 5 - 9. 目標と結果(望遠端:横収差)

6. 光線収差とMTF評価
 6 - 1. 最良像面位置
 6 - 2. レンズ系のレスポンス関数
 6 - 3. コマ収差による劣化(広角端)
 6 - 4. 球面収差による劣化(中間位置)
 6 - 5. 非点収差による劣化(中間位置)
 6 - 6. 軸上色収差による劣化(望遠端)