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結像につかうレンズの選定
レーザ加工の実験をしているものです。 正方形のスリットで切り出したレーザ光をレンズで結像（縮小転写）して、加工を行っています。 この結像に用いるレンズは、どのような形状のレンズが最適でしょうか。 また凸レンズを利用した場合、どのような問題がでるのでしょうか。 （平凸レンズは平行光を集光もしくは、点光源を平行光にするための形状となっていると製品紹介に書いてありますので、結像に用いるための形状がありそうだと考えました。） 参考になる本なども教えていただけると幸いです。
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- 2SB110
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結像させたいのはスリットの四角を縮小したものですか？ それとも、光源の像ですか？（そのばあい四角いスリットは単なる絞りとなります） おそらく小さい四角の像を結びたいのだろうと思います。いずれにしてもレンズ１枚では諸処の収差があってあまりシャープな像は望めません。比較的入手しやすいレンズで良好な像を得るには、縮小倍率にもよりますが、カメラ用の交換レンズを使うと良いと思います。凸レンズ１枚に比べ、格段にシャープな像が得られます。（必要な条件によっては顕微鏡の無限補正系対物レンズが良かったりします） 四角いスリットの部分で元の光が平行光であったり、または作る像の明るさが最大に欲しかったり、レーザの波長が可視光と大きく違ったり、といった条件がある場合はまた別な配慮が必要です。テレセントリックレンズを検討する必要があるかもしれません。いずれにしても四角いスリットの大きさと欲しい像の大きさと、使うレンズの大きさと、レンズから像までの距離など、いろいろな条件が解らないと良いシステムは作れません。（凸レンズ１枚の作る像はがっかりするほど悪いです。レーザ加工なら相当な小面積に絞る必要があるはずなので、大きなNAのレンズが必要です）
お礼
すみません。久しぶりで使い方になれていません。 補足コメントにいろいろ記載したんですが、消えてしまったかもしれません。 再度、ここに記載させていただきます。 ご回答どうもありがとうございます。 ご想像の通り、結像させたいのはスリットの四角を縮小したものです。 ＞いずれにしてもレンズ１枚では諸処の収差があってあまりシャープな像は望めません。 とのことですが、例えば、平凸レンズ一枚を用いるよりも下記の組レンズを用いた方が収差が少なると言うことでよろしいでしょうか。 https://www.global-optosigma.com/jp/Catalogs/pno/?from=page&pnoname=ETL%2FEDL%2FNEDL&ccode=W3082&dcode= なお、スリットの大きさは10 mm角程度で、縮小倍率は20倍程度です。つまり500 um角程度です。光は平行光ではなく、少しだけダイバージェンスがあり、広がっています。 ＞使うレンズの大きさと、レンズから像までの距離など、いろいろな条件が解らないと良いシステ＞ムは作れません。 設計する場合は光線追跡などのシミュレーションを用いるのでしょうか。 いずれかでもいいので、またコメントいただけると幸いです。
お礼
ご回答どうもありがとうございます。 なんとなく、こうだろうなあと思っていた内容について、しっかりと説明してもらえて、理解が深まりました。 今回のレンズの選定としては、ひとまず、収差の少なくなるカタログの組レンズを利用します。 結像性能が足らないことがわかったら、対策をとっていきたいと思います。（例えば、レンズ屋さんに特注で用意してもらうなど。） ＞光線追跡は、使うレンズの硝材と各曲率半径、レンズ中心厚が解ればフリーソフトでもできます。 こちら、本を少し読んで、時間さえかければ自分でもできそうなので、必要なときがきたらやってみようと思います。 以上、どうもご回答ありがとうございます。 今後ともよろしくお願い致します。