レンズ
光を屈折させて発散または集束させるための光学素子。通常は、両側面を球面と球面または球面と平面とした透明体である。 「透鏡」とも呼ばれる。 用途によっては、片面または両面を球面ではなくした非球面レンズも利用される。
実用上の多くのレンズは1つの軸(光軸)のまわりに回転対称な面でできていて、以下の説明では主にこの場合を扱う。回転対称でない例として乱視用めがねレンズ(トーリックレンズ)、棒状の半円柱形ルーペなどがある。入射した平行光束を収束させる働きを持つものを凸レンズ、発散させるものを凹レンズという。通常、レンズ中央部は凸レンズでは厚く、凹レンズでは薄い。
素材としてはガラスや、有機ガラスなどの透明なプラスチック類が主に使われる。特に光学機器のレンズには光学ガラスが使われ、特殊な性質が必要とされることも多く蛍石などの特殊材料がある。
顕微鏡として微細な世界とそこに潜む微細な生命を発見させたり、望遠鏡として地球外の世界を見せるなど、レンズは科学の発展(科学史)に大きく関与している。
ルーペ(虫眼鏡、独: Lupe)は、凸レンズでできる拡大された虚像を目視観察する道具である。ルーペの倍率は、ルーペ無しで距離 L のところから物体を見たときと、ルーペを通して見たときの虚像の見かけの大きさ(視角)の比であらわす。すなわち、ルーペ無し・有りのときの見込み角度をそれぞれ α、β とすると、倍率 M は M = tan  β / tan  α {\displaystyle M=\tan \beta /\tan \alpha } と定義される。ただし、近軸近似の成り立つ範囲では M ≈ β/αとなる。距離 L としては、明視距離(慣習的に 250 mm とされる)が用いられる。
倍率は物体とレンズと目の位置関係により変化する。レンズの焦点距離 f、前側焦点から物体までの距離を x、後側焦点から目までの距離を z とすると、倍率 M は
M = L f ⋅ 1 1 + ( x z / f 2 ) {\displaystyle M={L \over f}\cdot {1 \over {1+(xz/f^{2})}}}
となる。
手持ち式のルーペの場合、主に以下のような使い方がある。
物体をレンズの前側焦点に置く(x = 0)。