収差にはどんな種類があるの？

収差を語る前にレンズの理想像の定義について説明しましょう。簡単に言えば点は点に、正対する面は、面として結像し、撮影対象とレンズが結ぶ像が完全に相似形になるのが理想像です。ところがレンズはそのほとんどが球面で構成されているので、ある1点から出た光線は完全に1点には結像しないし、さらに光の波長によっても焦点の位置が異なってしまいます。このように理想像から外れ、像の歪みや色づき、色ずれを生じることを収差と呼びます。

収差と言ってしまうとただ1つしかないように聞こえますが、これはこの手の現像の総称であって、その種類はさまざまです。レンズが球面で構成されているがゆえに、屈折で生じる球面収差、コマ収差、非点収差、歪曲収差、像面湾曲の5つは、ザイデルの5収差と呼ばれています。

球面収差は、光軸に近い位置から入る光より、遠い位置から入る光のほうが強く屈折して、レンズに近い位置に結像する現象。コマ収差は、画像周辺部において像が中心方向、あるいは逆方向に尾を引くように結像すること。非点収差とは、画像周辺部で点が楕円や線状になること。歪曲収差は直線が歪んで写るもので、糸巻き型歪曲、樽型歪曲が知られています。

像面湾曲は、平面にピントを合わせたときに湾曲して結像する現象のことを指します。また光の波長によって焦点位置が異なって生じる収差は色収差と呼ばれ、色のにじみとなる軸上色収差と、画像周辺部での色ずれとなる倍率色収差があります。こういった収差はあきらめなければならないかと言えば、そうでもありません。絞りを絞ることで改善するものもあるのです。

球面収差、コマ収差は明らかに改善しますし、また軸上色収差、非点収差、像面湾曲にも効果があります。逆に倍率色収差と歪曲収差は効果がありません。なお、これらの収差は複合的に発生するものもあるので、画像から判定、特定するのは簡単ではないということを付け加えておきましょう。

①球面収差

レンズの周辺部分を通る光が焦点よりもレンズに近い位置に集光してしまい、光軸上で光線が1点に集まらない現象のこと。レンズが球面であることが原因で、これを解消するために非球面レンズなどが用いられています。

②コマ収差

画像周辺部において像が中心方向、あるいは逆方向に尾を引くように結像する現象のことです。光軸上では点が点に結像するレンズでも、周辺部でこのような収差が、発生することがあります。

③像面湾曲

平面の被写体にピントを合わせたとき、像面が平面にならず､湾曲した像面として結像してしまう収差のこと。このため画面中心にピントを合わせようとすると周辺がぼけてしまい、逆に周辺部にピントを合わせると中心部がぼけてしまいます。

④非点収差

光軸から離れたところの点を結像させたとき、それが､点にならずに楕円形になった
り、線状になってしまったりすることがあります。これを非点収差と呼びます。画面
周辺部分で見られる収差の1つです。

⑤歪曲収差

撮影した画像が被写体と相似形にならず、画面内の直線などが歪んで描写される収差
のことです。画像が対角線方向に伸びた形のものを糸巻き型収差、逆に縮んだ形になるものを樽型収差と呼びます。