Zone Plate の全容
ZonePlate
これがゾーンプレート
 右のぐりぐりがゾーンプレートだ。 光の通るところと、通らないところが交互にならぶ同心円上のものだ。光の干渉を 押さえるために、程よい数の同心円のセットがあるのだそうだ。ピンホールとは、 このゾーンプレートのバリエーションの一つで、同心円が1つだけ、つまり、穴 ひとつのときの事を言ようだ。
 最終的には、これを写真に撮り、そのネガをピンホールの換わりに使うことにな るので、この図で黒いところが光の通るところになると考える。

 複数の光の通るところのあるゾーンプレートは、見た目でも分かるとおり、光が たくさんとおるから、ピンホールより、圧倒的に明るい。ちいさな箱を創って、これに ZonePlateをつけ、裏側にティッシュペーパーや、トレーシングペーパーを貼った カメラを創り、カーテンを閉め切った真っ暗な部屋の中でカーテンの隙間からこのカメラ を出して外の風景を写してみることすらできる。
 このとき見えた画像が、凄いピンぼけだったのは、投射面にティッシュペーパーや、 トレーシングペーパーを使ったからではなく、本当にピンぼけピンホールだからだった 事をしるのはテスト撮影を終えた後だった。

 ゾーンプレートの作り方の全体の流れは以下のとおり

  1. このページ中の数式や表をもとに、グラフィックソフトウェアで黒白の同心円模様(ゾーンプレート)を描画する。
  2. これをプリントアウトし、テクニカルパンなど 解像度の高いフィルムで複写撮影する。このとき 段階露出しておく。
  3. 撮影したフィルムを、デクトールなどの印画紙現像液でハイコントラストに現像する。
  4. できたゾーンプレートをカメラに取り付ける。
 ポイントは、正確に、ゾーンプレートを描画することと、これを正確な倍率で複写することだろう。 オリジナルの「The Zone Plate」 には、巨大なゾーンプレートのgifファイルがあり、これを直径145cmになるように印刷し、さらに1/100に なるように複写することで、求める大きさのゾーンプレートをフィルム上に得るという寸法だ。
 僕は、同ページに出ていた公式から、数字を割り出し、adobeのイラストレーターというソフトで数値指定で円を かいてもらい、互い違いに白と黒の色をつけた。 フィルムの現像は印画紙用の現像液で現像するところがちょっとドキドキしないことも無いけど、難しくは無い。 平常心で慌てず騒がずいつも通りにやればいい。

なんでレンズの換わりになるんだろう

ZonePlate
なんでまがんのかぜんぜんわからんけど
フレネルレンズというものをみたことがあるだろうか。むかし、東京オリンピックが開催された頃、 世の中のテレビはみんなモノクロでちいさかった。(ちがうって、僕んちが貧乏だっただけだって!) そんなテレビの画面をみんなで見られるようにと、ブラウン管の前にぶら下げて使うプラスティックや、塩ビで創られた 板状のレンズがあった。薄い水色の色がついてたりして。これを通してブラウン管を見るとあら不思議なぜか、でかく見えるのだ。 構造は、なにやら板の中心から同心円をかく筋が彫ってあるだけなのだ。なんでこんなもんででかく見えるんだろうと常々 不思議だっただ。
普通、レンズと言えば、光を屈折させるのだけど、このフレネルレンズというやつは、光を回折させてレンズと 同じ動作をさせているようだ。
というか、そうだと思ってたのだけど、実は、レンズを同心円状に刻んで、隣の輪と形の違うところだけを取り出して並べなおしたもので、ちゃんと屈折しているのだそうだ。 http://www1.odn.ne.jp/~suga/light/storobe/m_fren1.html
http://www.cybernet.co.jp/optical/course/optwords/ha6.shtml
に詳しい原理が紹介されている。このページを読んでいただいた方からご指摘いただきましたありがとうございます(2003/12/1)
 回折についていろいろ調べたのだけど、結局良く分からなかった。わからなかったので以下は僕の想像。 (専門家の御意見をぜひ伺いたい部分です。ぜひ、コメントをください)

とりあえず、分かったのは、プリズムをつかって分光して、虹を出して( ピンクフロイドの「狂気」のジャケットを 思い出してくれ)スペクトルを分析するように、回折格子という隙間を光を通すことで、プリズムと同様に虹が できるのだそうだ。

 ようするに、スリット(十分に狭くて、光がちょっともれる程度の隙間)を光が通ると、プリズムを 通ったときと同様に進路が曲がるらしい。波長によって曲がり方がかわるからスペクトルの分析ができるわけだけど とりあえず、曲がるらしい。
ZonePlate
これがゾーンプレート
でどうやら、その曲がる度合いは、スリットの幅でかわるらしく、狭ければ狭い程、鋭く曲がるらしい。右の図は、矢印の 集まっているところに像を結んでいるのをイメージしている。左側の縦棒は、レンズ(ゾーンプレート)面と考える。
AとDの点にくる光が、向こうがわに結像するのなら、Dで光が曲がる量よりAで光が曲がる量が多くなければいけない。 これを考えながら、このページのトップのゾーンプレートの絵をみなおしてみると、一番まん中が一番でかく、周辺に行く にしたがってだんだん間隔が狭くなっていく同心円だ。周辺に行く程、隙間がほそくなって、曲がる量も多くなり、結果 として結像するのではないかと思われる。
 以上の想像から、Zone Plateは、プレート面からフィルムまでの距離(focal length)はひょっとしたらシビアらしいと いうことが想像できる。これまでの、ピンホールカメラをいじってきた経験から、focal lengthの長さで、Zone Plateのサイズが決まるにちがいないという想像もなりたつ。

 ここまで考えて、焦点距離が変わると、どれくらいピンぼけになるのかチェックするために、 厚紙で作ったミニカメラを作ってみた。
スライドさせて焦点距離をかえると、ぼんやりと見える像のサイズはかわるが、いくら明るいと言っても、 なにか写っているかげは分かるが、ピントがハッキリきてるのがわかるほどは鮮明にはみえない。この時点では トレーシングペーパーのスクリーンのセイにしたが、どちらが問題なのか分からない以上、 マニュアルに忠実にすすめる方針をとった。


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"about Zone Plate"Crow Hill LaboratoryCopyright 1998, Motohiko Takeda, Aleph Systems
Motohiko Takeda Mail:takeda@aleph.co.jp