ゴースト・フレアの正体｜レンズ内反射の原因と抑える技術

解説：見た目は似ていますが、レンズの中で起きていることは少し違います。パナソニックの解説によると、フレアは強い光源の方向にレンズを向けたとき、レンズ面や鏡胴（レンズを収める筒）で反射した余計な光が画面にかぶる現象です。画面全体が白っぽく霞んだようになるのがフレアです。

解説：そのとおりです。同じ解説では、ゴーストは「フレアの一種」とされ、レンズ面で反射を繰り返した光が、はっきりした像として写ったものと説明されています。フレアが画面全体を覆うベールなら、ゴーストは画面の中に浮かぶ光の像、という違いです。どちらも原因はレンズの中の反射という点では共通しています。

解説：透明なガラスでも、光が屈折率の異なる境界面を通るときには、必ず一部が反射します。次の章で、その仕組みを詳しく見ていきましょう。

解説：光にとって重要なのは「透明かどうか」ではなく、「屈折率が変わる境目があるかどうか」です。空気からガラスに入る瞬間、屈折率が急に変わるので、そこで一部の光が跳ね返ります。垂直に入射したときの反射率は、両側の屈折率をn₁・n₂とするとR=((n₁-n₂)/(n₁+n₂))²という式で表せます。これは光学の基礎用語としてまとめられている、よく使われる式です。

解説：スマホ用や車載用のカメラのレンズは、1枚ではなく複数のレンズを重ねて構成されています。光学設計の解説記事でも、ゴースト・フレアの主な原因は、レンズ群の各面で起きる多重反射だとされています。入ってきた光の一部があるレンズ面で反射し、その反射光が別のレンズ面に戻って、もう一度反射する。この2段階の反射が典型的な経路です。

解説：何度も反射した光は、本来の光の通り道から大きく外れた経路をたどり、最後はセンサーに届きます。本来なら像を結ばないはずの光が、別の経路でセンサーに届いてしまうのが、ゴースト・フレアの正体です。その光が本来の像とは違う位置に写り込み、画質を下げてしまいます。

解説：見分け方のポイントを、次の章でまとめます。

解説：ゴーストには、フレアにはない特徴があります。太陽のようにとても明るい光源が画面の中や近くにあると、ゴーストは光源とは違う位置に、円形などの決まった形として現れます。つまり実際の光源とは別の場所に、輪郭のはっきりした形が現れるのが目印です。

解説：レンズ面での反射は、光が通ってきた絞り（光を絞る開口部）の形をある程度引き継ぎます。そのため丸っぽい光の玉や、多角形に近い形の像として現れることが多くなります。画面全体がぼんやり白くなるフレアと違い、輪郭が見える点がゴーストらしさです。

解説：大きく分けて2つの方向があります。反射そのものを減らす方法と、余計な光を外に出さない方法です。順番に見ていきましょう。

解説：そうです。反射防止コーティングは、ガラス面に屈折率の異なる薄い膜を1層以上重ねたものです。島津製作所の技術解説によると、ガラスより屈折率の小さい膜を表面に付けると、全体の反射率はガラスだけのときより小さくなります。膜の屈折率をうまく選ぶと、反射そのものを減らせるということです。

解説：ここで使われているのが、光の「打ち消し合い」です。PVEducationの解説によると、膜の屈折率が両側の材料の幾何平均になるように選ぶと反射が最小になり、さらに膜の中での光の波長がちょうど入射波長の4分の1になる厚さにすると、ガラス表面での反射光と膜表面での反射光が逆位相になって打ち消し合います。膜の表と裏、2か所からの反射光をわざとぶつけ合わせて消す、という考え方です。

解説：単層の膜は特定の波長でしか反射を完全には消せません。そのため実際のレンズでは、屈折率や厚さの異なる膜を何層も重ねて、幅広い波長・幅広い入射角で反射を抑える設計がとられています。ただし、コーティングだけでは表面での反射は減らせても、鏡筒の内部やレンズを固定する部品の縁で光が散乱するのは防げません。次はその対策です。

解説：あります。レンズの縁や鏡筒の内側は、そのままだと光を反射しやすい面になっています。そこに黒い遮光インキを塗って、余計な光を吸収してしまう方法です。どれだけ光を通さないかは「OD値」という指標で表されます。

解説：光線透過率（入ってきた光のうち通り抜ける割合）を T とすると、OD値は OD = log₁₀(1/T) で表されます。山本光学の保護めがねの取扱説明書でも、この形で示されています。たとえば OD3 なら、通り抜ける光は1000分の1です。OD値が1増えるごとに、通り抜ける光の量は10分の1になる指標だということです。

解説：役割が違います。コーティングはレンズ面そのものの反射を減らすもの、遮光インキは鏡筒内部や絞りの縁など、本来光が通るべきではない場所からの迷光を吸収するものです。どちらか一方ではなく、組み合わせて初めて効果を発揮する対策だと考えるとわかりやすいと思います。

解説：画面の一部にはっきり光の玉が写るゴーストだけでなく、画面全体のコントラストが下がる影響もあります。国際規格のISO 9358では、この余計な光を「veiling glare（迷光）」と呼んでいます。英語の原文を訳すと、光学系の像面は本来の結像光だけでなく、コントラストを低下させる余計な放射も受け取るとしたうえで、その原因の1つにレンズ面どうしの間での内部の多重反射を挙げています。

解説：そのとおりです。同じ規格は、迷光の原因として、研磨の傷や不完全さ、汚れやほこり、指紋、油分による散乱、反射防止コーティングの不備なども挙げています。コーティングや遮光が不十分だと、ゴーストという分かりやすい形だけでなく、画面全体の眠さとしても現れるわけです。だからこそ、部材選びの段階での対策が意味を持ちます。

解説：フレアは画面全体を覆う光のカブリ、ゴーストは輪郭のはっきりした光の像で、どちらもレンズ面での多重反射から生まれます。反射そのものを減らす反射防止コーティングと、鏡筒内部の迷光を吸収する遮光という、性格の違う2つの対策を組み合わせることが基本になります。NW では、2018年11月から光学分野の事業に取り組んでおり、ゴースト抑制のコーティング GLC と、遮光インキ HD6 を扱っています。GLC は vivo X100 Ultra、vivo X200 Ultra のカメラに2世代連続で採用されています。取り扱っている技術の詳細は、製品・サービスのページでご紹介しています。