非球面レンズ（９／２６）
◆　スマートフォンや薄型ディジタルカメラには非球面レンズが必要だ。極端な形状の非球面レンズによって、対物レンズと撮像素子間の距離を小さくしている。しかしこれはカメラ用として開発されたのではなく、元々はHMD(ヘッドマウントディスプレイ)用だったとの記事があった。

◆　HMDではディスプレイ目の距離を近づける必要があるが、球面レンズでは限界がある。フレネルレンズ的なものを使った例はあったそうだが、見え方(画像品質)の点で不満が多かったそうだ。

◆　そこでフレキシブルなフレネルレンズを曲げたような形状が考案されたが、当時の技術では製品化までは至らなかったのだとか。製品化されたのは2015年頃だと言われるのだが、個人的にはもっと古くからあったのではないかと思っている。

◆　プラスチック製非球面レンズは、レンズ付きフィルムに使用された。非球面レンズ1枚で満足な写真を写すという、ある意味凄いものだった。これも非球面レンズ無しには実現できなかったことで、レンズ付きフィルムが登場したのが1980年頃である。

◆　プラスチックレンズは素材で光学特性が大きく変わる。耐久性や加工性や光学特性が研究され、専用の材料も開発されている。これを複雑な形状に成形してレンズとして使う。極端な非球面構造は撮像素子上に結ぶ像だけではなく、フレアなどの原因となる撮影範囲外の光をどこに逃がすかも重要だ。

◆　夜間撮影性能を謳うスマートフォンが多いが、iPhone14(かな)は照明のゴーストが撮影範囲内に入ってしまうことが問題視された。収差を抑えながらも小型化しなければならず、更には明るいレンズが求められ、撮像素子の高画素化に耐える特性も必要だ。

◆　あの小さなカメラユニットの中にはぎっしりと技術が詰め込まれていて、今後更に光学特性の改善が見込まれる部分でもある。ペリスコープ式の光学系を使ったスマートフォン用望遠カメラを搭載するモデルも増えた。古くはコンパクトデジカメの薄型化を実現する為に採用された。

◆　当時のディジタルカメラは非球面レンズを1枚あるいは2枚使ったものが多かった。その後ズームレンズ搭載機が発売され始めるものの、焦点距離の可変幅が小さい割にレンズが出っ張るなど、携帯性を犠牲にするようなものが多かった。そこでペリスコープ型が考案されたわけだが、収差などの光学特性が良好とは言えなかった。

◆　DiMAGE-Xは2002年に発売され、約200万画素のCCDと35mmフィルム換算37mm-111mm相当の3倍ズームを搭載した。価格は7.2万円、記録用にはSDメモリが使われ8MB(GBではない)品が同梱された。今でこそ同等以上のカメラがスマートフォンに搭載されているが、小型化に貢献したのはレンズ設計の力だ。

◆　その後は余り使わなかった屈折光学系だが、ディジタルカメラのボディを薄くする為にレンズを横方向にずらして格納する仕組みなども使われた。撮影時には撮像素子の前方にレンズを配置するが、格納時には横方向にずらして格納することで、厚みを抑えようとした。