回折限界

デジタル大辞泉

かいせつ‐げんかい〔クワイセツ‐〕【回折限界】

読み方：かいせつげんかい

望遠鏡や顕微鏡などの光学系における、光の回折により制限される解像力または分解能の理論的限界。望遠鏡の場合、角度分解能は波長λ、口径Dとすると、1.2λ/Dラジアン程度、顕微鏡の場合、空間分解能は波長λの半分程度となる。

IT用語辞典バイナリ

回折限界

読み方：かいせつげんかい
【英】diffraction limited lens

回折限界とは、光が波の性質をもつために、その波長より小さいスケールを扱うことができないという限界のことである。「回折」とは、光の波が物体の後ろのような（一見到達不可能であるように思われる）領域まで回り込んで伝わってゆく現象を指す。

例えば、光をレンズで集光させて光スポットを作る際、どこまで小さく光スポットを絞れるかについては光の波長とレンズの開口数で決定され、あるサイズを限界としてそれ以上小さく絞ることはできない。同じく顕微鏡などの分解能は、光の波長と対物レンズの開口数で決定される。

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回折限界

【英】：diffraction limit

光学系に収差が無い場合の集光限界。電子波には回折現象があるので、収差がない光学系においても、物体の一点から出射した電子波は像面で無限小の一点には集まらず、有限の大きさ(エアリーディスク)までにしか集光できない。エアリーディスクの大きさは電子線の開き角に依存し、開き角を大きくとるとエアリーディスクは小さくなるが、透過型電子顕微鏡で実現できる開き角は<10^-2radである。この集光限界のために理想レンズでも点分解能は無限に小さくはならない。

ウィキペディア

回折限界

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/12/31 00:15 UTC 版)

顕微鏡の回折限界の $d={\frac {\lambda }{2n\sin {\theta }}}$

様々な天文機器と比較した様々な光の波長の回折限界の開口直径と角度分解能両対数グラフ。例えば、青の星は、ハッブル宇宙望遠鏡は0.1秒角では可視光領域でほぼ回折限界になることを表し、赤い丸は人間の目は理論上20秒角の分解能を持つことを示している。しかし普通は60秒角しか持たない。

回折限界（かいせつげんかい、英: diffraction-limit）とは、顕微鏡や望遠鏡などの光学系における、光の回折に起因する、分解能の理論的な限界である。回折限界は、対象を識別するために必要な緻密さと比較して、光の波長が十分に長いことによって生じるため、回折限界を超える分解能を得るためには、より短い波長の波（例えば、電子線）を観測に用いる等の手段が考えられる。

概要

一般に、顕微鏡、望遠鏡やカメラ用レンズなどの光学結像系の分解能は、レンズの欠陥や不整合といった要素によって左右される。しかし、もし仮に、完全な精密さをもつ光学系が作成できたとしても、現実に無限の分解能が得られることはなく、光の回折に起因する分解能の限界がある。この限界を、回折限界（かいせつげんかい）と言う。

望遠鏡の回折限界の角度分解能は、観察する光の波長に比例し、対物レンズの入射口径に反比例する。口径が円である望遠鏡の場合、回折限界である像の最小の大きさはエアリーディスクの大きさである。望遠レンズの口径を小さくすると、それに比例して回折が増加する。最近のf/22のような小さな口径のレンズでは回折のみに制限され、構造内の収差やその他の不完全性によっては制限されない。

顕微鏡の場合、回折限界の空間分解能は光の波長と、対物レンズか物体照明源のうち小さい方の開口数に比例する。

天文学において、地表に所在する光学望遠鏡は、到来する光が大気の影響を受けるため、回折限界よりもずっと低い分解能になる。最近の進んだ展望台の中には、補償光学の技術を用いることにより、解像度を上げられるものも存在するが、たとえ補償光学を用いたとしても、回折限界に到達するのは困難である。

電波望遠鏡は、使用する波長が非常に長く（ミリメートルからメートル）大気ゆがみが無視できるため、回折限界が高いことがよくある。宇宙望遠鏡（ハッブルや非光学望遠鏡など）は、設計に光学収差がない場合常に回折限界で機能する。

理想に近い光線の伝播特性を持つレーザーからの光線は回折限界であると表現されるかもしれない。回折限界レーザー光線は回折限界光学を通るが、回折限界のままであり、レーザーの波長における光学的な分解能と本質的に等しい空間的・角度的な大きさを持つ。

顕微鏡におけるアッベ回折限界

顕微鏡のサブ波長構造の観察はアッベ回折限界により難しい。1873年にエルンスト・アッベは通る媒質の屈折率がn、像へ半角 $\theta$

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回折限界

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/07/11 07:48 UTC 版)

「回折」の記事における「回折限界」の解説

1873年にエルンスト・アッベによって光学顕微鏡の分解能を高めることは困難であること以下の式により示された。 光の波長:λ、媒体の屈折率:n 、入射角: θ 、開口数:NA d = λ 2 n sin ⁡ θ = λ 2 N A 従来の幾何光学系では回折限界のため光学顕微鏡の分解能は200nmが限界とされてきた。近年、この限界を超える超解像顕微鏡が徐々に普及しつつある。また、集積回路の製造においてはステッパーで使用される光源の波長が短い程、微細化が可能になるが、実用的な波長を短くする事には限界があるので液浸により屈折率を高めたり、開口数を大きくすると分解能が向上する。

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「回折限界」の例文・使い方・用例・文例

• その企業では回折限界を克服するレンズを開発している。