電気系設計者にも欠かせない！エンジニアなら知っ...

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

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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)

• 最後に

はじめに


”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


取り扱いプロダクトラインナップ

光学シミュレーションソフトウェアについて


Waves

-1.000

1.0000

0.0000

WAVEFRONT ABERRATIONFiber 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

位相:


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

ビーム分岐素子回折格子マイクロレンズ


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


解析事例：粗面によるスペックルの評価


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

http://www.fluxim.com/index.php?id=9


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

bluegreen

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

• 右下図に、外部観測スペクトルのシミュレーションの結果(青線)と実測(赤線)。



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

Luxeon LXHL side emitter


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)

Rel

ativ

e In

tens

ity

Ray SourceOptimized Model

設計事例：最適化によるLEDチップ上の配光分布探査

光学測定器について


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

三次元輝度分布色度図ヒストグラム


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

角度を振ったときの見え方


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>

<指向性の弱い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 CC

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。

事例：LEDの配光分布の取り込み

最後に


サイバネットシステムの”One Stop Solution”

OrCAD

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

ProMetricProMetric

ISIS--SASAISIS--LILI SIGSIG

LEDなど拡散板など

設計配光分布データの取り込み



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



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

http://www.cybernet.co.jp/optservice/


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 : [email protected]

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