Cylinder lens란 무엇인가?

Laser Line Generator 생성 | Circular Beams 생성 | 선택 가이드

Cylinder lens는 X와 Y 축 반경이 서로 다른 유형의 렌즈로, cylindrical 또는 semi-cylindrical 형태를 가지며 단일 축에서만 이미지 확대가 가능합니다. Cylinder lens는 주로 laser line generator로 사용되거나, 이미지의 높이 조절, 이미징 시스템의 비점수차를 보정하는 데 사용됩니다.

그림 1:  Plano-Convex Circular Cylinder Lens

그림 2: Plano-Convex Rectangular Cylinder Lens

그림 3: Plano-Convex Oblong Cylinder Lens

Laser Line Generator 생성

Cylinder lens를 laser line generator로 사용할 때, 용도에 필요한 Effective Focal Length $ \small{\left( \text{EFL} \right)} $를 계산하는 것이 중요합니다. 이렇게 하기 위해서는 먼저 센티미터 단위로 주어진 working distance $ \small{\left( L \right)} $에서 필요한 line length  $ \small{\left( x \right)} $를 사용하여 fan angle $ \small{ \left( \theta \right)} $을 계산합니다.

Fan angle은 주어진 working distance에서의 line length 계산에서도 사용될 수 있습니다:

그림 4: Laser Line Generator 생성에 대한 공식 1-2의 시각적 설명

그런 다음 Input beam radius $ \small{ \left( \frac{d}{2} \right) } $와 다음의 공식에 따라 EFL을 계산할 수 있습니다:

그림 5: Effective Focal Length 계산에 대한 공식 3의 시각적 설명

Circular Beam 생성

일반적으로, laser diode는 타원형 빔을 방출하는데 이것은 collimated, circular laser source가 필요한 용도에는 부적합합니다. 일반적인 방법으로 두 개의 cylinder lens를 사용하여 원형의 빔을 만듭니다. 첫 번째 렌즈는 laser diode의 minor axis를 확대하고, 두 번째 렌즈는 빔을 평행하게 만듭니다. 렌즈의 곡면과 laser diode의 minor axis는 minor axis가 확대되도록 맞춰줘야 합니다.

예를 들어, 4.0mm major axis와 1.0mm minor axis를 갖고 있는 타원형 빔을 4.0mm 지름의 원형 빔으로 수정하려면, minor axis는 4배 확대되어야 합니다. 렌즈 2개의 Magnification power (Mag)는 두 번째 렌즈의 focal length $ \small{\left( f_2 \right)} $를 첫 번째 렌즈의 focal length $ \small{\left( f_1 \right)} $로 나누어 계산할 수 있습니다.

필요한 배율을 얻는 방법 중 하나는 25mm diameter x - 25mm EFL PCV Cylinder Lens (#46-196)를 25mm diameter x 100mm EFL PCX Cylinder Lens (#46-018)와 함께 사용하는 것입니다. 두 개의 PCX cylinder lens를 사용할 수도 있지만, 시스템의 길이가 길어집니다. cylinder lens를 사용하면 beam divergence가 감소하고, beam의 collimation이 증가하여 긴 거리의 projection 용도에 적합합니다. 용도에 맞는 적합한 cylinder lens 선택을 돕기 위한 아래의 표 1을 참조하세요.

Cylinder Lens 선택 가이드