コマ収差

技術的詳細

コマ収差は、主に大口径レンズ（f/1.4～f/2.8）で、光軸からの距離が最も大きい画像の周辺部で発生します。収差の強さはコマ係数（波長単位）で測定され、0.1λ未満の値が許容範囲とされています。サジタルコマとメリジオナルコマは、その向きが異なります。サジタルコマは放射状に外側に向かい、メリジオナルコマは像円に接線方向に現れます。現代のレンズは、非球面レンズエレメントと異常部分分散ガラスの使用により、コマ収差を低減しています。

歴史と発展

エルンスト・アッベは1873年に初めてコマ収差を科学的に記述し、補正のためにサイン条件を開発しました。パウル・ルドルフは1896年に、コマ収差が大幅に補正された最初のレンズであるツァイス・プラナーを設計しました。1950年代には、ショット社と小原光学硝子加工所の新しいガラスタイプにより、補正が改善されました。1980年代以降、コンピューターによるレンズ設計と非球面エレメントにより、コマ収差は大幅に低減されています。現代のシネレンズ、例えばツァイス・マスタープライムシリーズは、開放絞りでもほぼコマ収差のない描写を実現しています。

映画での実用例

コマ収差は、特に大口径が必要な夜間撮影や低照度シーンに影響を与えます。ロジャー・ディーキンスは「ブレードランナー 2049」で、雰囲気のある光源のために意図的に軽微なコマ収差効果を使用しました。ステディカム撮影では、連続的な動きによりコマ収差が増幅されます。このような場合、アンジェニュー・オプティモ24-290mmのようなレンズは、特殊なコマ収差補正により対応しています。デジタルポストプロダクションでは、DaVinci ResolveやNukeのレンズ補正ツールでコマ収差を部分的に補正できますが、画像鮮明度が犠牲になります。

比較と代替案

コマ収差は、非対称な形状と軸外点でのみ発生するという点で、球面収差とは異なります。非点収差が点光源を線に歪ませるのに対し、コマ収差は滴状の歪みを生成します。現代のマスターアナモルフィックレンズは、1960年代のヴィンテージアナモルフィックレンズよりもコマ収差が大幅に少なくなっています。代替補正としては、フィールドフラットナーシステムの使用や、同じ画角でより小さなイメージセンサーを使用し、コマ収差の少ないレンズ中央部のみを利用する方法があります。