主要光線

🧠 薄レンズthin lens 薄レンズ（thin lens）thin lens（薄レンズ） の像は、進路がすぐ分かる主要光線 principal ray 主要光線（principal ray） principal ray（主要光線） を2本選ぶだけで作図できる。

3本の主要光線

光軸に平行な光線、焦点を通る光線、光学中心optical center 光学中心（optical center）optical center（光学中心） を通る光線が主要光線 principal ray 主要光線（principal ray） principal ray（主要光線） である。理想薄レンズideal thin lens 理想薄レンズ（ideal thin lens）ideal thin lens（理想薄レンズ） ではこの3つのうち任意の2本で像点を決定できる。

flowchart TD
  A["物体先端から<span class='jp-term jp-term-diagram' title='principal ray'>主要光線</span>を選択"]
  B["レンズ後の規則に従って作図"]
  C["2本の交点を像先端とする"]
  A --> B
  B --> C

光路の可逆性

光の可逆性により、平行光線と焦点光線の対応は進行方向を逆にしても成り立つ。

作図近似の限界

主要光線principal ray 主要光線（principal ray）principal ray（主要光線） の交点は像形成の規則に従って実像 real image実像（real image） real image（実像）・虚像virtual image 虚像（virtual image）virtual image（虚像） を区別し、その位置は薄レンズthin lens 薄レンズ（thin lens）thin lens（薄レンズ） の式と一致する。

• 収束レンズconverging lens 収束レンズ（converging lens）converging lens（収束レンズ） では平行光線は後側焦点を通る。
• 前側焦点を通る光線はレンズ後で光軸と平行になる。
• 光学中心optical center 光学中心（optical center）optical center（光学中心） を通る近軸光線 paraxial ray 近軸光線（paraxial ray） paraxial ray（近軸光線） は薄レンズ近似 thin-lens approximation 薄レンズ近似（thin-lens approximation） thin-lens approximation（薄レンズ近似） で直進する。

医学・測定への応用

主要光線principal ray 主要光線（principal ray）principal ray（主要光線） は近似的な作図規則であり、厚いレンズでは主平面 principal planes 主平面（principal planes） principal planes（主平面） を用いる必要がある。実用的な撮像・眼内レンズintraocular lens 眼内レンズ（intraocular lens）intraocular lens（眼内レンズ） 計算では、薄レンズthin lens 薄レンズ（thin lens）thin lens（薄レンズ） 作図だけでなく収差補正や光線追跡による評価を行う。¹²

まとめ

• 薄レンズthin lens 薄レンズ（thin lens）thin lens（薄レンズ） の像は、進路がすぐ分かる主要光線 principal ray 主要光線（principal ray） principal ray（主要光線） を2本選ぶだけで作図できる。
• 収束レンズconverging lens 収束レンズ（converging lens）converging lens（収束レンズ） では平行光線は後側焦点を通る。
• 主要光線principal ray 主要光線（principal ray）principal ray（主要光線） は近似的な作図規則であり、厚いレンズでは主平面 principal planes 主平面（principal planes） principal planes（主平面） を用いる必要がある。