ゾーンプレートに垂直に入射してくる光の行方を調べてみます。過ぎないことがわかります。これらは中心円を通って直進してきた光とその外側の各ゾーンのところで内側に曲がって主焦点に向かって来た光を加え合わせたものです。ゾーンプレートをこれと同じ大きさ、同じ焦点距離を持つレンズに置き換えるとレンズの焦点に集まる光の量は入射光量と同じ1になるはずですから、ゾーンプレートでは90%程の光は主焦点に集まらないということになります。これは入射光が完全にコヒーレント(coherent:可干渉:位相が揃っている)である場合ですが、自然光ではそのように理想的なことはありませんから、実際は焦点に集まる光量の割合はもっと小さくなる筈です。無限遠にある焦点を零次の焦点と言い、この焦点に集まる光というのは直進する光のことです。入射光の半分は不透明ゾーンで遮断されますが残りの光のうち焦点に集まらない光が焦点面(撮像面)上で「背景光」となって画像のコントラストを低くする働きをします。これらの光のうちほとんどは透明ゾーンを通り抜けてまっすぐ進む光です。ところで、分解能の善し悪しを決めるのは、光量ではなくて、単位面積あたりの光量である照度ですから、これについて考えてみます。幾何学的に考えるならば、レンズによる点光源の像は(面積が0の)「点」になるはずですが、実際には、光は一点に集まらずにある広がりを持った領域(面積が0でない領域)に集まりますから照度を計算することが出来ます。なり、点光源の像は次式で表せる半径を持つ円になります。透明ゾーンの数を表しています。反比例して点光源の像の半径が小さくなります。これが、「ゾーン数が多いゾーンプレートは分解能が良い」理由なのです。これは単一波長に対しての話ですから、一般の写真を撮影する際にゾーン数が大きいほどシャープな写真が撮れるというわけではありません。ソフトなゾーンプレート写真それでは、ゾーンプレート写真がソフトになる主要な理由は何でしょうか?これを調べるために、入射光が完全にコヒーレントな場合について、無限遠にある円盤状光源によってできる像のコントラストを計算してみます(図1)。L_2}{L_2}$$と定義します。呼ばれるコントラストの定義をゾーンプレートの場合に当てはめたものです。それぞれ、I、\(S_o\)、\(S_b\)、とすれば、被写体像照度(\(L_1\))と背景光照度(\(L_2\))は次のように表せます。