シリンドリカルレンズの原理と仕組み

円柱レンズの働き

　牛乳びんは円筒のような形をしていますが、水を入れると円柱形のレンズとなり光を屈折します。次の写真のように、牛乳びんを縦置きにして文字を見ると、文字が左右がひっくり返って見えます。牛乳びんを横置きにして文字を見ると、文字の上下がひっくり返って見えます。

水を入れた牛乳びんを通して文字を見ると

シリンドリカルレンズの仕組み

　次の図のように円柱の側面の一部を切り出した形をしたレンズをシリンドリカルレンズといいます。シリンドリカルは「円柱状の」という意味です。普通の球面レンズはどこを切り出しても断面に曲面がありますが、シリンドリカルレンズは曲面をもつ断面ABと、曲面を持たない断面CDがあります。断面ABの方向はレンズの働きをしますが、断面CDの方向はレンズの働きをしません。

シリンドリカルレンズの断面

シリンドリカルレンズの働き

　球面レンズに入る光軸と平行な光はレンズのどの部分を通っても次の図の（A）のように焦点に集光しますが、シリンドリカルレンズの円柱面に入る光軸と平行な光は（B）のように直線上に集光します。

球面レンズとシリンドリカルレンズの集光の違い

シリンドリカルレンズの用途

　シリンドリカルレンズを使った身近な道具はバールーペです。バールーペを使うと次の写真のように直線上に並んだ細かい文字などを拡大して読み取ることができます。

シリンドリカルレンズを利用したバールーペ

　また、シリンドリカルレンズはレーザープリンター、コピー機、バーコードのスキャニング、ホログラフィー装置、レーザー投影機などに使われています。

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