フライアイレンズの選択フライアイレンズは多数必要となるため、大変高価な部品となります。
また、強い光が照射されるため、劣化の少ない合成石英を選択しました。
選択したレンズの仕様を下記表に示します。
| タイプ | 合成石英 |
| D [mm] | φ15 |
| f [mm] | 50 |
| tc [mm] | 3.3 |
| te [mm] | 2 |
| fb [mm] | 47.8 |
| r [mm] | 23 |
| 偏心 | 1分以内 |
| 品番 | SLSQ-15-50P |
| 価格 [\] | 7200 |
フライアイレンズの特性評価下記表の条件で平凸レンズの特性を計算します。
| No | 記号 値 | 説明 |
| 1 | Dia 15 | レンズ直径(mm) |
| 2 | Tc 3.3 | 中心厚(mm) |
| 3 | R0 23 | 曲率半径(mm) |
| 4 | N0 1.469664 | 屈折率 |
| 5 | NJ 5 | 変数範囲の分割数 |
| 6 | WL 404.7 | 設計波長(nm) |
平凸レンズの特性計算結果を下記表に示します。
| No | 0 | 0.2 | 0.4 | 0.6 | 0.8 | 1 |
| 平行光線の半径 H(mm) | 0.00 | 1.50 | 3.00 | 4.5 | 6.00 | 7.50 |
| 正方向焦点距離 F(mm) | 48.97 | 48.90 | 48.69 | 48.3 | 47.82 | 47.16 |
| 正方向後側焦点距離 Fb(mm) | 46.73 | 46.67 | 46.48 | 46.2 | 45.75 | 45.18 |
| 正方向波面収差 OL(λ) | 0.00 | -0.03 | -0.57 | -2.9 | -9.65 | -24.71 |
| 正方向出射角度 U(rad) | 0.00 | 0.03 | 0.06 | 0.1 | 0.13 | 0.16 |
| 逆方向焦点距離 F(mm) | 48.97 | 48.82 | 48.35 | 47.6 | 46.45 | 44.95 |
| 逆方向後側焦点距離 Ff(mm) | 48.97 | 48.75 | 48.06 | 46.9 | 45.26 | 43.07 |
| 逆方向波面収差 OL(λ) | 0.00 | -0.13 | -2.17 | -11.6 | -39.42 | -106.64 |
| 逆方向出射角度 U(rad) | 0.00 | 0.03 | 0.06 | 0.1 | 0.13 | 0.17 |
フライアイレンズの配置寸法上記計算結果のFbの値を参考に下記図の寸法で配置します。
フライアイレンズの幅は
Fx＝10 mm
Fｙ＝6 mm
です。
照明σ絞り後の光源像どのような像ができるかは、単純計算が難しいため、光線追跡によるシミュレーションを行います。
光源は直径3mm、高さ3mmの円筒形を仮定します。
フライアイレンズは上記の仕様で複数個配置します。
>照明σ絞りの直径はΦ60mmとします。
光源から多数の光線を発射し、一定の領域内に入った光線の数を数えます。十分な精度はありませんが、おおまかな傾向が把握できます。
図43-2に照明σ絞り後の(5mm/div）での照度分布を示します。
図43-2 照明σ絞り後の照度分布(5mm/div）
図43-3に照明σ絞り後の(0.01rad/div）での照度分布を示します。
図43-3 照明σ絞り後の光線角度分布(0.01rad/div）
発射光線数＝31718
透過光線数＝ 29662
透過率＝ 89.0％
照度の最大値＝522
全出力＝223W
照度の目盛＝5mm/div
であり、
最大照度＝ 111.5×522×4/33328＝7.0W/cm2 となります。
４４章：集光レンズの設計に行く。