シリンダーレンズ

ライトシート

　2つの軸方向において発散角の大きさが異なるライトシートは、コリメート光を発する光源と焦点距離の大きさが異なる2枚のシリンダーレンズを用いることで形成することができます。焦点距離の大きさの比は、必要とするライトシートの高さ方向と幅方向の比 (X軸とＹ軸方向の発散角の比) とおおよそ同じになります。使用する公式は、レーザーラインで用いたそれと同じになりますが、X軸とY軸各々を独立させて公式に当てはめます。使用する2枚のシリンダーレンズはどちらも曲面側を光源に向け配置し、互いの光軸は90°直交させた状態で配置しなければなりません。

Figure 3: 2枚の平凸シリンダーレンズを用いてライトシートを形成

楕円ビームの真円化

　コリメーターレンズを実装していないレーザーダイオードは、ビームが非対称なパターンで拡がっていきます。これに球面オプティクスを用いてコリメートを試みたとしても、真円状のビームを得ることはできません。なぜなら、レンズが両方の軸方向に同時に機能してしまい、元の非対称性が維持されるからです。この時、シリンダーレンズ2枚を直交させて使用すると、各軸を独立して取り扱うことが可能になります。

　対称な出射ビームを得るには、2枚のシリンダーレンズの焦点距離の大きさの比が、X軸とY軸方向でのビーム拡がり角の比と一致しなければなりません。ダイオードは、両方のシリンダーレンズの焦点上に配置され、レンズ間の間隔は2枚の焦点距離の大きさの差の分だけ離さなければなりません。各レンズでの最大ビーム幅 (直径) は、以下の公式を用いて計算することができます。

　レンズの焦点距離 (f) とその軸でコリメートしているビームの拡がり角 (θ) を用いることで、最大のビーム幅 (d) が計算できます。この時。各レンズの有効径は、対応する最大ビーム幅よりも大きくしなければなりません。

Figure 4: 2枚の平凸シリンダーレンズを用いて楕円ビームを真円化