迷光とは

迷光とは、光学系のセンサーに干渉する意図しない不要な光です。屋外で撮影した写真に斑点として映り込んだ日差しや、誕生日ケーキの動画に映り込んだ浮遊しているような蠟燭の光の残像を想像してみてください。画像に映った想定外の光はすべて迷光と見なされます。迷光は、拡張現実（AR）、先進運転支援システム（ADAS）、微視的研究、宇宙ベースのイメージングなど、さまざまな適用分野のシステムに影響を与えます。 

迷光は、外部光源が系内に入り、内部コンポーネントと相互作用することで生じます。迷光にはいくつかのタイプがあり、光の侵入が光学系内でどのように現れるかによって定義されます。 

レンズフレア: 光学系内への内部反射により、レンズフレアは画像上では筋や明るい球体として現れることがあります。レンズが明るい光の方向に向けられている状況でよく発生します。レンズフレアは、正確な物体検出のために多数のカメラの同時解析が必要となる運転支援システムで問題となります。

光漏れ: 光学系の隙間や開口部から光が設計時には意図していなかった場所に侵入することがあります。この光は、外部光源から入り込むか、あるいは光学系内から発生し、コントラストを低下させ、画像にアーチファクトが生成されます。光漏れは、フレームがしっかり収まらない場合に、LCDモニターやデバイスディスプレイでよく発生します。 

散乱: 光が粒子、表面の不規則性、または機械コンポーネントと相互作用すると、光は複数の方向に分散し、画像がぼやけることがあります。望遠鏡や衛星など、光学系に複数のミラーが含まれているデバイスでは、反射面の欠陥が散乱効果を引き起こし、画像にアーチファクトやノイズが生じます。 

ゴースト（二重像）: ゴーストは、光学素子間で光が跳ね返って反射し、一次像のぼやけた複製が生じるときに発生する散乱の現象です。X線などの医療用途では、ゴースト現象（二重像）により測定精度や診断の信頼性が低下する場合もあります。  

光幕グレア: 光幕グレアは、「フレア」とも呼ばれ、光源が引き伸ばされた場合に、画像がベールをかけたような状態になるコントラストの喪失を指します。画像内の明るい物体と重なり合う円や筋として現れます。ロボットシステムが視認したものに基づいてタスクを実行する産業環境では、光幕グレアによって物体を正しく認識できないことがあります。 

迷光は、画質を低下させるため、光学系の性能と精度に影響を与えます。誤ったアーチファクトの生成、色の歪み、測定値への影響、環境詳細の不明瞭化につながります。迷光の解析と管理は、さまざまな業界で安全性や精度、効率の低下につながるような問題を回避するために不可欠です。  

自動車の安全性: 先進運転支援システム（ADAS）は、複数のカメラで車両周囲の環境を常に監視します。迷光は、こうしたカメラによる視覚情報の認識や解析を妨げるため、物体検出が適切に機能しないことがあります。 

航空宇宙での認識: 太陽や他の星から届く迷光が望遠鏡や衛星に入り込むと、データ収集の精度が低下し、ミッションの目的が果たせない場合があります。また、迷光によるグレアは、パイロットの視線内に表示される重要な情報を読みにくくする可能性があるため、ヘッドアップディスプレイ（HUD）を使用するナビゲーションにも影響を与えます。  

医療精度: MRIスキャナ、X線装置、皮膚鏡、眼科手術用レーザーシステムなど、医療用の画像診断装置では、迷光によってアーチファクトの生成、画像コントラストの低下、歪みが発生し、正確な診断や治療ができなくなります。 

AR/VR体験: シームレスな没入感によって、デジタルリアリティは人を惹きつける魅力のある世界になります。迷光が拡張現実（AR）または仮想現実（VR）光学システムに侵入すると、架空の環境の妨げとなり、ユーザーエクスペリエンスに悪影響を及ぼします。

こうした問題を回避するために、エンジニアは迷光の光源を特定し、発生する理由を解析して、問題を修正するための適切な設計オプションを選択する必要があります。迷光を管理するために、バッフルやライトトラップを用いて不要な光を遮断または吸収する方法、光学面に反射を防止するコーティングや材料を使用する方法、光の侵入を防ぐためにレンズにシールドやシェードを追加する方法などがあります。

これまで、迷光解析には物理的なプロトタイプが必要でした。つまり、製品設計を変更するのには遅すぎる、プロセスの終盤でのみ迷光の測定が可能でした。単色光分光器や分光放射計などの装置は、エンジニアが迷光を理解するのに役立ちましたが、装置全体を構築するコストと時間がかかります。現在、エンジニアは光学シミュレーションソフトウェアを使用して光学系をモデル化し、物理的なプロトタイプを作製するよりもはるか前に、迷光の影響に積極的に対応できるようになりました。 

光学およびオプトメカニカル設計ソフトウェア: ミラーマウント、ハウジングブラケット、開口部、レンズバレルなどの機械コンポーネントを含め、光学系全体のモデル化に使用します。これらのソフトウェアを使用することで、さまざまなシナリオや条件下で光学系を評価できます。

レイトレーシングソフトウェア: 光学系を通過する光線のシミュレーションに使用します。レイトレーシングソフトウェアは、特に複雑なリモートシステムで光が画質に与える影響を解析するのに役立ちます。 

画像解析ソフトウェア: 光学系で生成された画像の解析に使用されます。画像解析ソフトウェアは、迷光によって生成されたアーチファクトを特定し、画質と信頼性を評価するのに役立ちます。  

シミュレーションソフトウェアは、光学系設計で迷光による汚染を最小限に抑えるのに役立ちます。迷光の光源、挙動、影響を理解することで、性能を最適化し、潜在的な問題を回避できます。光の動きに関するこれらの積極的な調査は、新しい洞察をもたらし、光学技術、光学系、およびそれらの適用分野のイノベーションを加速させるでしょう。 

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