光線追跡（読み）こうせんついせき

日本大百科全書(ニッポニカ)

光線追跡
こうせんついせき

光を波動ではなく粒子として扱い、その運動を直線で表したとき、運動のようす（軌跡）を光線とよぶ。光線を光学系の初めから入射させ、鏡で反射させたり、レンズで屈折させながら順次光線を追跡し、光学系を設計・評価する方法。

　カメラや望遠鏡などの光学系を設計するとき、レンズの前面から複数本の光線を光学系に入射させ、それらの光線が光学系の中で、反射・屈折を繰り返して到達したフィルムやCCDイメージセンサーなどの光学受光素子上での光学像の理想状態（点像）からのズレ（収差）を評価しながら、レンズの曲率半径や厚さ、間隔などを変化させ、収差を最小にするように設計する。コヒーレンス（可干渉性）のよいレーザーを使った光学系（レーザースキャナーやレーザーディスプレーなど）の場合は、光線による収差だけでなく、波面（位相）収差も考慮した設計を行う。光線追跡は、屈折や反射などを数学に基づいて計算する。以前は膨大な光線追跡の計算を手計算で行ったため、非常に手間のかかる作業であったが、現在はコンピュータにより高速で計算できるようになった。最近では光線追跡は光学系の設計だけでなく、コンピュータグラフィクスComputer Graphicsで物体への光の当たり方（陰影）や質感までも表現するためのレイトレーシングray tracingとしても使われている。

［山本将史　2022年2月18日］

[参照項目] | 光学 | 収差

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)

世界大百科事典（旧版）内の光線追跡の言及

【収差】より

…彼はスネルの法則を入射角xに関する三次までの近似式，sinx＝x－x³/6で展開して，各収差の特徴を論じた。したがって，実際のレンズに対して，光線追跡(物点から像点にいたる光線の追跡を，各面に入射するごとにスネルの法則を繰り返し厳密に適用して求める方法)の結果得られる収差とは，明るい(F数の小さい)レンズや画角の大きいレンズについては一致しないが，ザイデルの方法は，少ない光線追跡の結果から，像の性質を定性的に検討するのに便利な分類法なので，現代でも広く用いられている。(1)球面収差　光軸上の1点から出た光線がレンズを通過後，軸上の1点に集まらないで前後にずれる現象(図a)。…

※「光線追跡」について言及している用語解説の一部を掲載しています。

出典｜株式会社平凡社「世界大百科事典（旧版）」