
平行光線やその他の電磁波は平行光線であるため、伝播する際に広がりが最小限になります。レーザー光線はその典型的な例です。完全に平行な光線は、発散がないため、距離によって拡散することはありません。しかし、回折によってそのような光線は生成されません。[ 1 ]
光は、コリメータなどの様々な方法によって近似的に平行光にすることができます。完全に平行光になった光は、無限遠に集束していると言われることもあります。したがって、点光源からの距離が大きくなるにつれて、球面波面はより平坦になり、完全に平行な平面波に近づきます。
他の形態の電磁放射線もコリメートすることができます。放射線医学では、X線は照射される患者の組織の体積を減らし、X線画像の質を低下させる迷光子(「フィルムの曇り」)を除去するためにコリメートされます。シンチグラフィーでは、ガンマ線コリメータが検出器の前に使用され、表面に垂直な光子のみが検出されるようになります。[ 2 ]
コリメートという用語は、粒子ビームにも適用できます。コリメートされた粒子ビームとは、通常、高密度材料(鉛、ビスマス合金など)の遮蔽ブロックを使用して、周辺粒子を目的の前方方向から吸収または遮断するものであり、特に、このような吸収コリメータを連続して使用するものです。この粒子コリメーション方法は日常的に用いられており、世界中のあらゆる粒子加速器施設で広く普及しています。この同じ前方コリメーション効果を実現する別の方法として、必要な反応が特定の実験用途に設計されている場合、戦略的な核偏極(原子核の磁気偏極)を利用する方法がありますが、これはあまり研究されていません。
「コリメート」という言葉は、ラテン語の動詞collimareに由来し、これはcollineare「直線に導く」の誤読から生まれたものです。 [ 3 ]
ガスレーザーや結晶レーザーからのレーザー光は、2 枚の平行ミラー間の光共振器内で形成され、光がミラーの表面に垂直な経路に制限されるため、高度に平行化されています。[ 4 ]実際には、ガスレーザーは凹面ミラー、平面ミラー、またはその両方の組み合わせを使用できます。[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]高品質のレーザービームの発散角は、一般的に 1ミリラジアン(3.4分角) 未満であり、大口径ビームの場合はさらに小さくなります。レーザーダイオードは共振器が短いため、平行化の度合いが低い光を発するため、より高い平行化にはコリメートレンズが必要です。
シンクロトロン光は非常によく平行化されています。[ 8 ]これは、相対論的速度で運動する電子を円形の軌道に沿って曲げることによって生成されます。電子が相対論的速度で運動している場合、結果として生じる放射は非常に平行化されますが、これは低速では起こりません。[ 9 ]
太陽以外の恒星からの光は、地球に正確に平行光として届きます。これは、恒星が非常に遠くにあるため、検出可能な角の大きさを持たないためです。しかし、地球の大気中の屈折と乱流により、恒星の光はわずかに平行光ではなくなり、見かけの角直径は約 0.4 秒角になります。太陽からの直射光は、地球から見ると太陽の角直径である 0.5 度だけ平行光ではなくなり、地球に届きます。日食の間、太陽の可視面が細い三日月形になり、最終的には小さな点になるにつれて、太陽の光は次第に平行光になり、はっきりとした影や影の帯が生じます。

完全な放物面鏡は、平行光線を一点に集束させます。逆に、放物面鏡の焦点に点光源を置くと、コリメータと呼ばれる平行光線が生成されます。光源は小さくなければならないため、このような光学系では大きな光出力を得ることはできません。球面鏡は放物面鏡よりも製造が容易で、近似的に平行な光を生成するためによく用いられます。また、多くの種類のレンズも、点光源から平行光を生成することができます。
「コリメーション」とは、機器内のすべての光学要素が設計上の光軸上にある状態を指します。また、光学機器のすべての要素が設計上の軸上(一直線かつ平行)になるように調整するプロセスも指します。双眼鏡の無条件調整は3軸コリメーションであり、立体視を提供する2つの光軸が、さまざまな瞳孔間距離設定を選択するために使用されるヒンジの軸と平行になるように調整されます。望遠鏡に関しては、この用語は、各光学部品の光軸が中心に位置し、平行である必要があることを指し、それによってコリメートされた光が接眼レンズから出射されます。ほとんどのアマチュア用反射望遠鏡は、最適な性能を維持するために数年ごとに再コリメーションする必要があります。これは、接眼レンズなしで光学系を覗き込んで部品が一直線に並んでいることを確認するなどの簡単な目視方法、チェシャー接眼レンズの使用、または簡単なレーザーコリメータやオートコリメータの補助によって行うことができます。コリメーションは、レーザーコリメーションのテストによく用いられるシアリング干渉計を使用してテストすることもできます。
コリメート光学系は、フライトシミュレーションでも広く使用されています。フルモーションシミュレーターでは、パイロットの両ポジションから幾何学的に正確に見える窓外の視覚シーンを表示するために、コリメートディスプレイがよく使用されています。[ 10 ]
「デコリメーション」とは、光線発散が最小限のビームが平行から発散または収束する原因となるあらゆるメカニズムまたはプロセスを指します。デコリメーションは、システム上の理由から意図的に行われる場合もあれば、屈折率の不均一性、遮蔽、散乱、偏向、回折、反射、屈折など、多くの要因によって引き起こされる場合もあります。無線、レーダー、ソナー、光通信など、多くのシステムを完全に扱うためには、デコリメーションを考慮する必要があります。