電気系設計者にも欠かせない！エンジニアなら知っておきたい光学設計ソリューション

電気系設計者にも欠かせない！

エンジニアなら知っておきたい

光学設計ソリューション

応用システム第二事業部

オプティカルソリューション部

アジェンダ

•

始めに

•

光学シミュレーションソフトウェアについて

- 光学設計評価プログラム CODE V

- 波動光学設計･評価ソフト VirtualLab

- 照明設計解析ソフトウェア LightTools

- 有機ELデバイスシミュレータ setfos

•

光学測定器について

- 輝度・照度・色度測定システム ProMetric

- 高速配光測定システム Imging Sphere

- ニアフィールド測定システム Source Imaging Goniometer(SIG)

”電気” と“光”

電気

光へ

光

電気へ

電気と光は技術的に

密接に関連しています

LED

太陽電池

LCDディスプレイ

光通信システム

Waves

-1.000 1.0000

0.0000

WAVEFRONT ABERRATION

Fiber LP41b Amplitude Profile

Wavelength = 850.0 nm

光学設計評価プログラム CODE V

従来の光学系設計を進化させていく

エンジニアを支援します！

プロジェクタ内の投影レンズ

CD/DVDピックアップレンズ設計

光通信用光学素子

カメラレンズ設計

画像解析

解析事例：LD光源用コリメーターレンズ

強度

:

~2.5 mm

~2.5 mm

解析事例：ハッブル宇宙望遠鏡の画像

補正光学系を設置した後の

HSTによるM100の画像

補正光学系を設置する前の ハッブル

宇宙望遠鏡(HST)によるM100の画像

(461x461 入力画像)

波動光学設計・評価ソフト VirtualLab

光の波動性を用いた新しい光学デバイスを

検討するエンジニアを支援します！

回折式ディフューザ

ビーム整形素子

設計事例：ビーム整形素子の設計

求められた光学素子

(位相分布)

求められた位相分布を持つ素子を実際に製造し、

シミュレートと同じ仕様の光源を照射した様子

ターゲットパターン

入力光源

実測による検証

設計結果

有機ELデバイスシミュレータ setfos

有機ELデバイスの解析・設計を始める

エンジニアを支援します！

有機ソーラーセル

有機EL

LED

フォトダイオード

光学多層膜解析

解析事例：シミュレーションと実測

デバイス構造：CuPc/NPB/Alq3

※シミュレーション上の想定：

NPB/Alq3の界面が発光領域

角度強度分布(配光分布)

発光スペクトル分布

設計事例：最適化(初期条件)

外部観測スペクトル

blue

green

red

intensity

•

setfosの最適化機能を用いて、RGBの発光強度を最適化変数として、

外部観測スペクトルの合わせ込みを行なう。

•

デバイス構造は、 sub/emitter/air とした。

•

発光層(emitter)はRGBのそれぞれの発光スペクトルを持つ。

•

全ての発光スペクトルのIntensityは1.0(初期値)である。

設計事例：最適化(結果)

Before

After

R:G:B＝1：1：1

R:G:B＝14：4.7：5.0

•

最適化の所要時間：数十秒

照明設計解析ソフトウェア LightTools

光のデザインを追及するエンジニアを

支援します！

LED

迷光解析

照明器具

ライトパイプ

LCDディスプレイ

自動車関連

設計事例：印刷パターンとLEDの

ライトパイプモデル

一様なグリッドからスタートして6回の評価関

数の計算で、妥当な2DTextureのパターン

の解を得ました

小さな光源

(例えば LED)

2D ディスプレイ

設計事例：最適化によるLEDチップ上の

配光分布探査

•

LEDの配光分布がデータシートと合うように、光源（チップ）の角度

分布を変数として最適化します。

•

レンズ形状は変更しません。

•

光度を評価関数とします

ファーフィールド

ニアフィールド

実測

最適化

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0

50

100

150

Angle (degree)

R

e

la

ti

v

e

I

n

te

n

s

it

y

設計事例：最適化によるLEDチップ上の

配光分布探査

輝度・照度・色度測定システム

ProMetoric

• 輝度ムラ、色度ムラは

ディスプレイの性能を表

す重要なパラメータです

• ProMetricを使うと、以下

の測定ができます

– 輝度分布

– 照度分布

– 色度分布

• フルフレーム冷却CCDを

使用し、高精度、高ダイ

ナミックレンジで面全体の

評価を行うことができます

測定事例：バックライトの実測（面分布）

断面輝度分布

測定事例：バックライトの実測（視野角特性）

視野角特性と断面グラフ

高速配光測定システム Imaging Sphere

• 光源、拡散シートをモデリン

グするには、配光分布、散乱

分布の情報が必要です

• 実測が最も確実な方法です

• Imaging Sphereを使うと、以

下の測定ができます

– 配光分布

– 散乱分布

– ディスプレイの視野角

• カメラ部分はProMetricシス

テムです

• 半球内の分布を一度に測定

するので、ゴニオメータと比

べて高速に測定することがで

きます

事例：LED測定

配光分布と断面出力

三次元画像

色度図へのプロット

<指向性の強いLED>

ニアフィールド測定システム

Source Imaging Goniometer(SIG)

• 光源のニアフィールドデー

タは光源の性能・評価のみ

ならず、シミュレーションで

も重要です

• SIGを使うと、光源の以下

のデータを測定できます

– 発光輝度分布

– 空間分布

• 測定可能範囲は、

□0.5mm～□200mmです

• 測定データはLightTools等

の照明設計ソフトウェア上

で活用する事が可能です

事例：H4

バルブ

の測定

Hiビーム用フィラメント

Hiビーム用配光分布：上図断面AA

A

A

B：バルブ先端

C：バルブ後端

B

C

C

グレースケール表示

カラー表示

フィラメントの位置による発光の

強弱の確認が可能

＊クールオフ効果の確認

SourceＩｍａｇｉｎｇGoniometerによる測定結果

LightToolsによるシミュレーション結果

配光分布

実際に設計に使う光源のデータをそのままシミュレーションへ適用することで

より精度の高いシミュレーションが可能になります。

サイバネットシステムの”One Stop Solution”

OrCAD

サイバネットシステムの”One Stop Solution”

試作後の測定結果

光源測定

材料特性データ

の取り込み

シミュレーションによる輝度分布

解析結果と実測の

比較

材料特性評価

実測・性能評価

解析

ProMetric

ProMetric

IS

IS

-

-

SA

SA

IS

IS

-

-

LI

LI

SIG

SIG

LEDなど

_{拡散板など}

設計

配光分布データ

の取り込み

サイバネットシステムの”One Stop Solution”

機構設計

回路設計

制御プログラム

光学設計

機構解析

熱解析

磁場解析

回路解析

光学測定

光学解析

サイバネットシステムの”One Stop Solution”

機構設計

回路設計

制御プログラム

光学設計

機構解析

熱解析

磁場解析

回路解析

光学測定

光学解析

OrCAD

光学分野エンジニアリングサービス

ツールを熟知したエンジニアが、

お客様がお困りの課題に対する適切なソリューションをご提案いたします。

•

設計 / 連携解析 (CODE V / LightTools / Optiwave製品)

–

各種光学関連コンポーネント、装置の設計解析

•

レンズ、バックライト、導光板プロジェクタ ･･･

–

マクロ作成

•

測定サービス (Prometric / Imaging Sphere)

–

光源の配光分布、材質の散乱特性、ディスプレイの視野角特性

•

導入支援サービス

–

簡易モデル作成

–

導入時の教育、コンサルティング、マニュアル作成

お問い合わせ先

•

営業的なお問い合わせ

– 応用システム第2事業部

オプティカルソリューション部 営業グループ

• 東京

TEL:03-5297-3405 FAX:03-5297-3646

• 大阪

TEL:06-6940-3621 FAX:06-6940-3601

• E-mail : optsales@cybernet.co.jp

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