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) 最後に 2
はじめに
電気 と 光 電気光へ光電気へ LED 電気と光は技術的に 密接に関連しています 太陽電池 LCD ディスプレイ 光通信システム 4
取り扱いプロダクトラインナップ 5
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 CD/DVD ピックアップレンズ設計 カメラレンズ設計 画像解析 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! 光通信用光学素子 プロジェクタ内の投影レンズ WAVEFRONT ABERRATION Fiber LP41b Amplitude Profile Waves 1.0000 0.0000 Wavelength = 850.0 nm -1.000 7
解析事例 :LD 光源用コリメーターレンズ 強度 : 位相 : ~2.5 mm ~2.5 mm 8
解析事例 : ハッブル宇宙望遠鏡の画像 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 ) 補正光学系を設置した後の HST による M100 の画像 9
波動光学設計 評価ソフト VirtualLab 回折式ディフューザ ビーム整形素子 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! ビーム分岐素子 回折格子 マイクロレンズ 10
設計事例 : ビーム整形素子の設計 設計結果 実測による検証 入力光源 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 11
解析事例 : 粗面によるスペックルの評価 12
有機 EL デバイスシミュレータ setfos 有機 EL フォトダイオード 光学多層膜解析 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! LED 有機ソーラーセル 13
解析事例 : シミュレーションと実測 発光スペクトル分布 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 ) 14
設計事例 : 最適化 ( 初期条件 ) 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 blue green red 外部観測スペクトル intensity 15
設計事例 : 最適化 ( 結果 ) 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 ) Before After R:G:B=1:1:1 R:G:B=14:4.7:5.0 16
照明設計解析ソフトウェア LightTools LED 迷光解析照明器具 光のデザインを追及するエンジニアを 支援します! LCD ディスプレイ ライトパイプ 自動車関連 17
設計事例 : 印刷パターンと LED のライトパイプモデル 小さな光源 ( 例えば LED) 2D ディスプレイ 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 18
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 19
設計事例 : 最適化による LED チップ上の配光分布探査 ニアフィールド 実測 ファーフィールド 1.2 1 Relative Intensity 0.8 0.6 0.4 Ray Source Optimized Model 最適化 0.2 0 0 50 100 150 Angle (degree) 20
光学測定器について
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 輝度 照度 色度測定システム ProMetoric 22
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 23
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 24
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 25
事例 :LED 測定 < 指向性の強い LED> < 指向性の弱い LED> 配光分布と断面出力三次元画像色度図へのプロット 26
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 27
事例 :H4 バルブの測定 Hi ビーム用フィラメント グレースケール表示 A A カラー表示 C: バルブ後端 B: バルブ先端 Hi ビーム用配光分布 : 上図断面 AA C B C 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 28
事例 :LED の配光分布の取り込み 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 29
最後に
サイバネットシステムの One Stop Solution OrCAD One Stop Solution 31
サイバネットシステムの One Stop Solution 光源測定 材料特性評価 IS-LI SIG IS-SA SA 配光分布データの取り込み 設計 材料特性データの取り込み LED など 拡散板など 解析 実測 性能評価 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 ProMetric 試作後の測定結果 32
サイバネットシステムの One Stop Solution 機構解析 回路解析 熱解析 磁場解析 機構設計 回路設計 光学解析 制御プログラム 光学設計 光学測定 33
サイバネットシステムの One Stop Solution 機構解析 回路解析 熱解析 磁場解析 機構設計 OrCAD 回路設計 光学解析 制御プログラム 光学設計 光学測定 34
光学分野エンジニアリングサービス http://www.cybernet.co.jp/optservice/ 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 35
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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 Copyright 2008 Cybernet Systems Co.,Ltd. All Rights Reserved 37