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光学において、ペンシルまたは光線のペンシル（ペンシルビームまたは狭ビームとも呼ばれる）は、電磁放射または荷電粒子のビームまたはビームの一部を記述するために使用される幾何学的構成（半直線のペンシル）であり、通常は円錐または円筒の形をしています。
方位角と仰角方向に強いビーム束を形成するアンテナは、「ペンシルビームアンテナ」と呼ばれることが多い。例えば、フェーズドアレイアンテナは非常に細いビームを発信することができる。このようなアンテナは追跡レーダーに使用され、そのプロセスはビームフォーミングとして知られている。
光学では、レンズの集束作用はしばしば光線束で表されます。円錐光線束や円筒光線束に加えて、光学では非点収差光線束も扱います。[ 1 ]
電子光学では、走査型電子顕微鏡は狭いペンシルビームを使用して深い被写界深度を実現します。[ 2 ]
放射線治療で使用される電離放射線は、光子であれ、陽子線治療や電子線治療装置などの荷電粒子であれ、ペンシルビームスキャンを使用して照射されることがある。[ 3 ]
後方散乱X線イメージングでは、X線放射線のペンシルビームを用いて物体を走査し、コンプトン散乱された放射線の強度画像を作成する。
1675年の著作では、ペンシルは「底で結合した二重円錐状の光線」と説明されている。[ 4 ]ヘンリー・コディントンは、1829年の著書『光学体系』の中で、ペンシルを「ある一点から発せられる光の塊」と定義し、その形状は「一般的に直円錐」であり、「始点が非常に遠い場合は円筒形になる」としている。[ 5 ]