Atelier Bonryu
zone plate photography
ゾーンプレート写真＿研究室
ゾーンプレート写真の撮影ー色収差
色収差（※注６）：ゾーンプレートを作る時には、焦点距離
と光の波長
を決めて、※注１に記した式に従って、
番目のゾーンの半径
を決めます。逆に、既存のゾーンプレートを持ってきて焦点距離
を決めてゾーンプレート・カメラを作れば、このカメラで使える光の波長
がただ一つだけ決まります。ということは、この波長
の光でだけしか写真が撮れないのでしょうか？もちろん、そんなことはありません。ある程度の幅の波長の範囲内ならば、実質上、焦点に光が集まっていると見なすことが出来ます。しかし、大幅に波長がずれると焦点の位置がずれすぎてしまって光は焦点に集まっているとは言えなくなります。このように焦点の位置が波長（色）に依存して変わる現象を色収差と呼びます。写真を撮影する立場からは色収差がなるべく小さいほうがよいのでレンズの場合には屈折率の異なる素材で作ったレンズを組み合わせて色収差の小さな色消しレンズを作って利用します。標準的なゾーンプレートの場合、波長の許容範囲は対象とする波長とゾーン数で決まってしまいます。ゾーン数が
で波長
に合わせたゾーンプレートの場合、収束するのは、
として
から
までの範囲の波長を持つ光であって、
がある程度以上大きいと、許容波長範囲が狭くなり、これはかなり厳しい条件となります。波長
やゾーン数
に具体的な数値を入れてみれば、許容波長範囲があまりにも狭いのでびっくりします。もっとも、この条件が満たされなくなった時でも
（ただし，
は整数で、
, 
）であるような
番目のゾーンからの光は焦点に集まりますから写真を撮ることは可能です。
上の条件が満たされていない場合、実際の写真でどのように見えるかは被写体や撮影条件によって色々で、見た目にはほとんど色収差を感じられない写真が撮れることもしばしばあります。しかし、このような場合にも、写真をRGBチャンネルに分解してみると、実際に焦点が合っているのは設計波長550 nmを含むG（緑）チャンネルであることがわかります。実際的なゾーンプレートでは、400 nmから700 nmまでの可視光全域に焦点を合わせることが出来ませんからR（赤）チャンネルとB（青）チャンネルの像はぼけてしまいます。しかし、Gチャンネルの像が形をはっきりと表現していれば、多くの場合、色はRGBを混ぜ合わせて自然な画像を作り出すことが可能であるようです。しかし、Gチャンネルの光が他のチャンネルに比べて弱いと本質的に不鮮明な写真になってしまうことはやむを得ません。このため、ゾーンプレート写真は被写体の状況によって大幅に出来上がりが異なってしまいます。被写体として得意な分野があるのです。
下の写真は、色々な焦点距離（f=55, 90, 180 mm）を持つゾーンプレート によって、異なる位置にある被写体を撮影した時にR, G, Bチャンネルの画像がどのようになるかを示したものです。(a),(b),(c)はゾーンプレートを使って撮影した写真そのままで、(-R),(-G),(-B)はこれらの写真をRGBチャンネルに分解して別々に表示したものです。なお、fはゾーンプレートの焦点距離、aはゾーンプレートから被写体までの実際の距離、a’は設定した被写体までの距離です。 (a),(b),(c) の何れの写真もGチャンネルの像はかなりピントがよくあっていますが他のチャンネルはあまり鮮明とは言えません。(a),(b)の写真は、それぞれ、1 m, 3 mの位置にある被写体を無限遠にあるとして撮影していますが、これは被写界深度の範囲内ですのでピントが合っていると見なせます。(c)の写真は焦点距離が長くなって色収差の効果が大きくなったためにRチャンネルのぼけ方が著しくなっています。
