はじめに

光学設計ができるようになりたい！

大好きなカメラに使われているレンズに詳しくなりたい！光学技術についてもっと学びたい！と、思い続けて数年。なんとなく「光学設計ソフト」の使用については敷居が高い気がして尻込みしていたのですが、
「○○したいと思っているだけでゃ、イカン！」と強く思い初めたこと、
「光学設計ソフトZEMAXが比較的自由に使える環境」が手に入ったこと、
これらを機に、ZEMAXを使いながら、光学設計について学んでいこうと、決心しました。

私はメカ系のエンジニアで、光学については「少しかじったことがあるだけ」ですので、光学技術については素人に毛が生えた程度の知識しかありません。ですが、今から少しずつでも学び、ゆくゆくはレンズ設計ができるようになろう！と、考えています。

なぜわざわざブログに？

勉強のみに集中した方が、ブログの管理や学んだことを記事にするという手間は省けるために効率は良いでしょう。
しかし、記事という形で「アウトプット」することを意識することで、より丁寧に学習し、かつ記事が蓄積されていくことで、継続するためのモチベーションにしよう、っていう魂胆です。
もちろん、記録に残すことで復習する際に役立てようとも思っています。

また、IT系デザイナのブログは多く存在するのに、ハード系のエンジニアリングデザイナのブログはあまりない気がして（私が知らないだけ？需要がないから？それとも携わっている人の総人口が少ない？年代が違うから？）、基礎からコツコツやって、その記録を残してみるか！と思った、というのもあります。

勘違いや間違ったことも書いてしまうかもしれません。気付いた方は遠慮なくフィードバックしていただけると幸いです。

ZEMAXのレベルチェック！

ZEMAXレベル確認クイズ

チュートリアルのテキストが終了して、学習スペースがガタ落ちしてしまった感は否めませんが、なんとかボチボチ学習は続けています。
それもこのブログのおかげで（アクセス数はかなり少ないなりにも…）「人様の目」を多少なりとも意識しているおかげかな、と思う今日この頃です。

さて、本日は「日本国内唯一のZEMAX正規総代理店である株式会社プロリンクス」の「ユーザーサポートフォーラム」を覗いていたら、たまたま「レベル確認クイズ」なるものを発見しました。「お、これは面白そう！」ということで早速挑戦してみました。

シーケンシャルクイズ

クイズは、「シーケンシャル」と「ノンシーケンシャル」の２種類用意されています。
私がこれまでテキストで学習してきたのはシーケンシャルモードのみですのですので、まずはコチラに挑戦します。


クイズはこんな感じで１０問（元ページよりキャプチャ画面を引用）


１問だけ例として載せておきますが、キャプチャ画面で引用を多用するのは気がひけるので、興味がある方は元ページでどうぞ。

さて、結果は…１０問中「７問正解」でした。

正答数が７〜８問の方は、Zemaxのノンシーケンシャルモードを半分ほど理解しています。
このフォーラムの記事をよく読んで勉強に励んでください。
（ユーザーフォーラムより引用）

６問以下で「入門セミナー」の受講を勧められるレベルなので、なんとか完全な初心者レベルは抜けて、ひよこに毛が生えてきた、といったレベルでしょうか。半分以上は自信を持って正解できたので、学習の効果を多少なり感じることができました。

不正解の箇所

せっかくなので、間違った箇所を深く掘り下げておきます。
私が不正解だったのは「問４，問７，問８」の３問、さらに「問５」はなんとなく正解できましたが、きちんとは理解していません。この４問について、ひとつひとつ理解していくことにしましょう。

問４：Marginal Ray Height の Solve について

テキストの学習で何度か「Solve」は出てきましたが、キチンとは理解していませんでした。
（レッスン２を復習してみると、この問題通りの使い方をしていました。この時に注意深く学んでいれば、正解できたはずの問題でした）
今一度、マニュアルで「Thickness: Marginal Ray Height」について確認しておきます。

・結像面を近軸焦点に移動するのに使用される（レッスン２で実践済み）
・ここで指定する「光線高さ」は、次の面における光線高さに相当する

問５：瞳の積分法

この問は「デフォルトメリットファンクション」における「瞳の積分法：Pupil Integration Method」についての問題です。
この辺りに関しては、レッスン４で、「Ring, Arms」について調べた時に、マニュアルを読んだ記憶があります。その時の理解が浅かったためでしょう、クイズでは自信を持って正解を選択することができませんでした。
マニュアルを読んでも深く理解するのが難しそうなので、「各手法の使い分けポイント」だけは押さえておきたいと思います。

・瞳の積分法は「ガウシアン求積（GQ）法」「矩形配列（RA）法」の２種類
・GQ法は、円や楕円形状の瞳の場合
・RA法は、上記以外の瞳の場合、多くの光線が必要で計算に時間がかかる

問７：入射瞳のアポダイゼーション

まずはアポダイゼーションとは？から。「オプトロニクス社のレンズ辞典」を参照すると、照度分布が均一でない様を意味しているようです。とりあえず、回答に記載されていた式を引用しておきます。

（アポダイゼーション係数）＝｛（入射瞳径）／（ガウスビーム径）｝^2

問８：画像シミュレーションの視野高さ

これはまだ使用したことのない機能です。せっかく出てきたので、この機能は後で試すとしてまずポイントのみ押さえておきましょう。

・「視野の高さ」は、全幅で指定
・「視野の高さ」の単位は、視野データのタイプで指定

眠くなってきたので、後半かなり飛ばしましたが、「シーケンシャルクイズ」についてはここまで。