怪しいコートの原理
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 カメラレンズのあの、神秘的な色が好きだ、というモデルさんがいます。

 吸い込まれるようなあの深い色は、レンズに コーティングがなされている証拠ですね。

 今は、どんなレンズでもコートが当たり前のように施されていますが、自作用のレンズなんかは、安くするためにコートが無いレンズも珍しくありませんでした。

  コートが無いレンズ
 コートの主な目的は、
 
1) レンズ表面の反射光を防止し、フレアやゴーストを防ぐ
 
2) レンズの光の透過率を上げる
 
 この他に、レンズの耐久性が向上する、見た目の商品性がアップするといった副次的なメッリトもあるようです。

 ところで、このコートの原理が曲者です。
 
 コートの原理は大抵の場合、次のように説明されていることが多いようです。皆さんも、どこかでご覧になったことがあるかもしれませんね。
 

参考書の図
  
参考書の図
参考書の説明 (”光とは何か” ファンヒール著 講談社ブルーバックス)
 
 レンズに入射した光は、まずコートで反射光 Rを発生し、次にガラス表面で反射光 を発生する。
 
 コートの光学的な厚みが光の波長の1/4の時、R と  波長の半分だけ位相がズレているので、互いに打ち消し合う。
 
 これを干渉という.

 (イメージとしては、波ので重ねると、うち消し合うと考えれば良い)


「ふむふむ、...なるほどねー....むむむ?、ちょっと、おかしくない?」

 反射光 R と r が打ち消し合うのはいいけど、透過光は、入射光より少ないままじゃないですか、この図では
 
「コートは反射を防止するが、透過率は上がらない」

のかも知れない?
 
...この図のおかげで、実はこんなおかしな疑問がずっと頭の中にあったのですよ、私は。
 
 ある掲示板でこの疑問を投げかけたところ、結局、次のようなコートの”正しい”原理が導きだされ、コートはやはり透過率を向上させることが説明されました。

 さて、皆さんはどう思います?
 

 正しいコートの原理図?
 
正しい原理図
 ガラスでの反射は、r1、r2、r3、r4、...とたくさん発生するが、コートでの反射光Rとの干渉で全て打ち消され、r1’、r2’、r3’、r4’...となってガラス側に透過していく。

 ”干渉で打ち消される反射光”というのは、便宜的な表現で、空気中では最初から発生せずにガラス側に戻っているので、エネルギーロスはない。

 ガラスの反射率が5%の場合、L'=95%、r1'= 4.75%、r2'= 0.2375%、r3'= 0.011875%...コート内での反射光の強度は急速に減衰しながら結局はすべてガラス側に入る。

コートのイメージ
(仮定条件)
なお、ガラス、コートの光吸収は無視し、コートの反射光とガラスの反射光は同強度、コート層の膜厚d=1/4λ/n(λ:光の波長、n:コートの屈折率)、入射光角度が垂直の場合での話しとします。


 光学の専門家にとっては、自明のことなのかも知れないが、だったら、最初からちゃんと書いてくれ!(^o^;)

コートの歴史

 コートの原理を調べる際に、おもしろい話をいろいろと見つけたので、まとめておきましょう。

 コートは、ヤケの発生したレンズの反射が少ないことが見出され、まずドイツで、ガラス表面を化学変化をさせて薄膜を構成するディッピング法が編み出された。

 その後、真空中でフ化マグネシウムを蒸着する方法が開発されると、カメラレンズに採用されるようになる。
 
 戦争が技術の進歩を早める。コートも例外ではない。
 
 1939年に勃発した第2次世界大戦で、コート技術は重要な軍事技術となり、ドイツ、アメリカ、イギリスでは実用になっていたとされる。
 
 アメリカの軍艦では、コート装置を積んでいて、索天用双眼鏡や測距具のレンズのコートを頻繁に行っていたという。

 当時のコートは耐久性がとても低かったのである。
 
 日本軍は、当時の同盟国ドイツから輸入したライカのレンズが青く光っているのに興味を持ち、1943年に氷晶石を使ったコートの研究を始め、戦争末期の1944年に実用化した。
 
 結局、潜水艦の潜望鏡にコートを施す程度で、普及に至る前の1945年に敗戦を迎える。
 
 戦後、カメラ生産に力を入れ始めた日本が、工業的にコートを実用化出来たのは、朝鮮動乱(1950年)以降といわれる。
 
 昔のコートのように拭いただけで取れるようなことも無くなり、区別するためにハードコートと呼ばれていたそうだ。

 (1970年代の天文ガイドの広告でも”ハードコーテッド”の表記が見られる)
 
 実用化当時は、ガラスで出来た釣り鐘形の真空蒸着槽を通してレンズの反射光を目で見、蒸着皿のヒーターのスイッチをコントロールするという名人技に頼った方法だった。
 

(参考文献:光学の基礎(コロナ社)、ライカに追いつけ(朝日ソノラマ)など)
 
 私は、98式対空双眼鏡というものを見たことがあるのですが、コートされていませんでしたね、やっぱり。
(1999.2.13掲載)
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