LED照明ノーツ22.レンズを使う9<色収差について>
前回までに近軸理論による焦点距離、光学系配置、あるいは球面収差について触れさせていただいた。これらの量は一つの波長の光線、単色の光線について考えた量である。今回は、一つの波長の光線だけではなくて異なる波長の光線が入射した場合に結像はどうなるのかを考えさせて戴きたい。波長、屈折率など、光学において重要となる量についても改めて説明させていただく。
1. 光りの波長について
光り波である。従って波長と言うものがある。波と言うのは場が周期的に振動してエネルギーが伝播していくものなので、その性質を語るうえで、周期、振動数、波長と言う量が必要となる。所謂波の形の振動が繰返されて波が進行していく訳であるが、その基本と成る波の形一個分の長さを波長と言う。人間には異なる波長で光るもの、或いは異なる波長の光で照明された被写体からは異なる色を感じる。波長の違いにより人間の受ける刺激が異なり、異なる色感を生む。人間が光を感じることのできる波長領域、可視領域は一般的に、380nmから700nm程度と言われている。この範囲からより短い波長領域の光を紫外線、長い方を赤外線と呼ぶ(であるから赤外線は決して赤くは見えない)。デジタル的な色合成、或いは光学設計においても、これらの単色の色刺激を3色以上混ぜて白色を含む様々な色彩が表現される。この可視領域においても人間の感じやすさ、感度の違いがあって、サンプルデータを基に標準比視感度と言うのが決められている(図1)。緑のあたりの波長が一番高い。…
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株式会社タイコ 牛山善太
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55.平面波合成表現における伝達関数とエバネッセント波
光学設計ノーツ55.平面波合成表現における伝達関数とエバネッセント波
本連載前回は、回折などの波動現象を考慮して、収差を持つレンズ等により構成される光学系の性能評価を行わなければ成らない様な場合に、有力な計算手段を提供する、電場の平面波合成による表現について解説させていただいた。今回はその様な光波の表現手段から現れる伝達関数(ATF)、そしてエバネッセント波(Evanescent wave)について触れさせて戴きたい。
1.周波数の限界と伝達関数
本連載前回第54回において、複素電場を構成する多くの平面波の伝播により光波の伝播を表す時、平面波の進行方向を表す方向余弦がα、βの素平面波の位置zにおける振幅A( )は、
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13-03≪照明系設計基礎≫セミナー 9月5日(木)開催
照明系を開発する場合に必要となる照明系設計の基礎知識を提供します。
- 講義項目
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照度、輝度、強度などの単位について、その使い分け方等についても詳しく解説
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光源について考える(光源dataについても)
照明シミュレーションにおいて光源の設定は非常に重要なものです。そこで、光源の働きをどう再現するのか?どのような量が重要であるか考えます。
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照明系設計の基本則(照度の逆2乗則、輝度不変則、幾何光学的強度の法則、レンズメーカー結像式)
照明系を考えるうえで重要な幾つかの基本法則と、光線がレンズ、或いはミラーを介してどの様に進んでいくのか、その基本的な計算の仕方について解説させていただきます。
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コンピュータを用いない照明系設計
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コンピュータを用いる照明系設計
勿論、近年の照明系設計においてはコンピュータの計算力は不可欠ではありますが、比較的最近までコンピュータシミュレーションを行わずに照明系設計が行われていたことも事実です。ここでは、より設計の考え方が明確な旧来の設計方法の一つをご紹介し、近代的な手法との違いについて触れさせて戴きます。
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照明系で重要となる収差
レンズ、ミラーなどの光学部品を使うと、実際には③で考えた理想的な光線の収束、或いは発散の予想と異なる状態を齎す、収差と呼ばれる乱れが生じます。これは照明系を考えるうえでも無視できない重要な現象なので、話題として取り上げさせていただきます。 -
照明系の基本形
一見、非常に多様な形態をとる照明系においても、数少ない基本形を見出すことが出来ます。ここでは、それらの基本形について解説させていただきます。
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- 日時
- 9月05日(木) 13:00~17:00
- 会場
- ちよだプラットフォームスクウエア(506会議室)
- 受講料
- 18,000円(税込)/名
- 講師
-
牛山 善太先生
(株)タイコ代表取締役、元東海大学工学部光・画像工学科非常勤講師 - 定員
- 30名
- 申込方法
- 光学設計講座お申込画面からお申込いただくか、直接お問い合わせ頂けますようお願い致します。TEL:03-5833-1332
光アライアンス誌7月号『レンズ拡散板の照明シミュレーション』掲載
光アライアンス 2013年7月号
特集「レンズ機能拡散板の照明シミュレーション」掲載
執筆者:光機能製品開発支援機構/関 英夫
光技術の融合と活用のための情報ガイドブックである月間「光アライアンス」(日本工業出版)に『レンズ機能拡散to板の照明シミュレーション =照度ムラ解消・色ムラ解消・グレア提言事例=』と題した解説を寄稿(8ページ)されたのでご案内いたします
■記事内容
1.はじめに
LEDはダウンライトや展示会照明などの一般照明のほか、画像処理照明、検査用照明など多くの産業機器にの光源として組み込まれている。
このLEDは従来の光源と比べ小型、軽量、低電圧、長寿命などの多くの利点がある。しかし同時に狭小点発光に起因する眩しさ、照明ムラ、マルチシャドー、色ムラ、レンズ使用時の色収差など新たな問題も発生している。
今回、これらの問題を解決するのに有効なレンズ機能拡散板の照明シミュレーション事例について述べる。
2.レンズ機能拡散板による光整形技術
2-1 事例1 【コリメートレンズ付きLEDの照明ムラ改善】
2-2 事例2 【リフレクターによるLED照明ムラの改善】】
2-3 事例3 【RGB各色の混色事例】】
2-4 事例4 【4個LEDによるグレアの低減事例】
3.シミュレーションの手順
4.おわりに
一般用、産業用を問わず照明器具の開発時に問題となる眩しさ、照明ムラ、色ムラなどをレンズ拡散板に売り解決できる例は多い。
更に今回述べた照明シミュレーションソフトの活用は、実際の実験を行う前に結果がかなりの精度で確認できるため実験期間の短期化、費用の低減を実現する。
さらに開発期間の短縮は市場にタイムリーに製品を送り出すことを可能ととする戦略上、重要なポイントであろう。
製品については産業照明用レンズ拡散板:LSD及び照明シミュレーターCADをご覧ください。
21.レンズを使う8<球面収差について>
LED照明ノーツ21.レンズを使う8<球面収差について>
本連載、前回において収差の発生する原因をプリズムによる屈折作用を例にとって解説させていただいた。そこで、発生した収差は広い意味での球面収差と呼ばれるものであった。今回はこの収差の中でも最も基本となる球面収差について解説させて戴きたい。球面収差の補正の原理、球面収差図の読み方についても言及する。
1.狭い意味での球面収差
前回では屈折面が球面であることによる屈折角の違いにより、光が一点に集まらない現象、球面収差(spherical aberration)について述べさせていただいた。屈折面が球面であることによる収差は、確かに大きく球面収差と呼ばれるが、実際にレンズ設計などが行われる現場ではこの収差についてもう少し狭い定義が用いられる。
光学系は回転対称的な形態を為しているレンズなどの要素から出来上がっている場合が多。その回転対称軸を共通にレンズ等を配置していく訳ではあるが、その回転対称軸を光軸(Optical Axis)呼ぶ。この光軸上の延長上に点光源があり、その点光源の像が単色でも一点に収束しない、乱れのことを狭義の球面収差(以降、単に球面収差)と呼ぶ。
光学系が回転対称であると考えているので、当然収差の広がりも回転対称な図形になるはずである。これが球面収差の特徴である(図1)。
。
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株式会社タイコ 牛山善太
54.光波の平面波合成による記述
光学設計ノーツ54.光波の平面波合成による記述
今回は、回折などの波動現象を考慮して、収差を持つレンズ等により構成される光学系の性能評価を行わなければ成らない様な場合に、有力な計算手段を提供する、電場の平面波合成による表現について解説させていただきたい。
1. 光波の記述
マクスウェルの方程式より、実電荷が無く、εを誘電率、μを透磁率として、これらの値が空間的に一様である場合には(等方性媒質)、
光学設計ノーツ54.光波の平面波合成による記述 全文を読む
株式会社タイコ 牛山善太
13-02≪光学設計基礎≫セミナー 7月18日(木)開催
- 講義項目
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近軸理論の利用法
如何に光学系を複数のレンズなどで構成するかは、この近軸理論をもってして最初に行われなければなりません。光学設計に独特の近軸理論について学びます。
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収差図の読み方
光学設計とは、近軸理論で構成を考え、そして、一般的にはどうしても発生してしまう収差と言うものを除去していく作業です。そのためには収差についての情報を的確に読み取る能力が必要になります。ここでは収差の状態を簡潔に表現する収差図というものの読み方について解説させていただきます。
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瞳
光学設計を始めると、意外とわかりにくい概念に、“瞳”があります。CCD素子等の撮像素子の性能を生かすためにも非常に重要なものでもある、光学系の“瞳”について考えます。
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周辺光量
結像光学系による画像の明るさの均一性について考えます。
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評価(MTF)
光学設計実務においては、レンズの性能の精密な評価手法としては非常に重要かつ、一般的なものであるMTFについて解説させていただきます。
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最適化
現代の光学設計においてはコンピュータによる光学系の自動的な最適化機能は無くてはならないものです。その最適化の仕組みをある程度理解しておくことは有益なことです。
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波動光学的評価
非常に解像力の高い光学系を扱う場合などには、光の波としての性質について改めて考慮せねばなりません。
そうした波動光学的な評価手法について解説させていただきます。
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- 日時
- 7/18(木) 13:00~17:00
- 会場
- ちよだプラットフォームスクウエア(504会議室)
- 受講料
- 18,000円(税込)/名
- 講師
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牛山 善太先生
(株)タイコ代表取締役、元東海大学工学部光・画像工学科非常勤講師 - 定員
- 30名
- 申込方法
- 光学設計講座お申込画面)からお申込いただくか、直接お問い合わせ頂けますようお願い致します。TEL:03-5833-1332
6/12(水)~6/14(金)画像センシング展2013 出展と無料セミナー開催のお知らせ
弊社は、6月12日(水)~14日(金)パシフィコ横浜にて開催されるます画像センシング展2013に出展致します。
又、会期中、照明角度のコントロールに有効なフィルム《レンズ拡散版:LSD》についての無料セミナーを行います。
皆様のご来場を心よりお待ち申し上げます。
<展示会情報>
・会名:画像センシング展2013
・会期: 2013年6月12日(水)~14日(金)10:00~17:00
・会場:パシフィコ横浜 展示ホールD
<主な展示物>ブースNo. 36
・レンズ拡散板:LSD
・LED用レンズ
・LED用リフレクター
・照明SimulatorCAD
・ワイヤーグリッド偏光フィルム(WGF)
・スペクトロナビ
・その他を展示紹介
<出展社セミナー詳細>
・日時:2013年6月14日 (金) 13:30~14:20
・会場:第一セミナールーム
・定員:50~96名
・受講料:無料
<タイトル/内容>
レンズ拡散板と照明シミュレーションソフトで照明器具開発期間の短縮
Ⅰ部
フィルムや板状で、高い透過率を保ちながら、色ムラ、照度ムラを解消し、透過光を指定の角度に拡散する事ができるレンズ拡散板:LSDの紹介。
Ⅱ部
照明Simulator CADを使用したシミュレーション事例の紹介。
●こんな方におすすめ
・照明ムラ、照明の色ムラでお困りの方
・開発スピートを上げたい方
・シミュレーションで事前に照度分布を知りたい方
聴講をご希望の方は、展示会HPより事前にお申し込み頂くか、当日直接会場迄お越しください。
事前お申込の方の優先ご案内となります。
セミナー当日は混雑が予想されますので、お早めにお越しいただけます様お願い致します。
13-01≪光学基礎≫セミナー 6月18日(火)開催
光学設計、あるいは光学的なモノづくり技術のための重要な光学の基礎知識を提供します。
- 講義項目
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光線とは
光を光線と見なしその挙動を考えることは、光学設計などの実務的な面からは非常に重要です。光が広域に広がる場合も、細かく収束場合にもある程度の精密さで、光線による評価が可能となります。そんな光線について、ここであらためて考えてみたいと思います
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反射と屈折(レンズ、ミラー)
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回折と干渉(回折光学素子)
光が起こす最も基本的で顕著な現象として2、3を挙げ、ここで解説させていただきます
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幾何光学と波動光学の使い分け
上記の便利な光線も、特定の条件下では正確な計算結果を齎さ無くなります。そうした、光を波としては扱っていない、光線による幾何光学の適用限界について考えます。
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光エネルギーの足し算、コヒーレンシー
例えば、多数の光源で一つの領域を照明すれば、その領域における合成された明るさはどうなるのでしょうか?光学機器開発においては避けられないこの様な問題について解説させていただきます
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散乱と拡散
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偏光と吸収
ここでも光が起こす顕著な現象として2、3を挙げ、ここで解説させていただきます。拡散シートを考えたり、プロジェクター、或いは導光板を考えたりするときにも必要となる知識です。 -
コーディング技術
現代の複雑な構成のレンズ系にはコーティング、蒸着膜は必須のものです。こうした技術がどの様な発想に基づいているのか、ここに概説させていただきます。 -
光学的な色の考え方
色と言うものをどう捉えるかは、心理学的な面も含まれ難しい話です。しかし、色と言うものを、不完全ではあっても、一応は光学的に定量的に示す努力も必要かと思います。光学的な色の表現の仕方について説明させていただきます。
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- 日時
- 6/18(火) 13:00~17:00
- 会場
- ちよだプラットフォームスクウエア(504会議室)
- 受講料
- 18,000円(税込)/名
- 講師
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牛山 善太先生
(株)タイコ代表取締役、元東海大学工学部光・画像工学科非常勤講師 - 定員
- 30名
- 申込方法
- 光学設計講座お申込画面からお申込いただくか、直接お問い合わせ頂けますようお願い致します。TEL:03-5833-1332
4/24(水)~4/26(金)レンズ設計製造展2013 出展と無料セミナー開催のお知らせ
弊社は、4月24日(水)~26日(金)パシフィコ横浜にて開催されるますレンズ設計・製造展2013に出展致します。
又、会期中、照明角度のコントロールに有効なフィルム《レンズ拡散版:LSD》についての無料セミナーを行います。
皆様のご来場を心よりお待ち申し上げます。
<展示会情報>
・会名:レンズ設計・製造展2013
・会期: 2013年4月24日(水)~26日(金)10:00~17:00
・会場:パシフィコ横浜 展示ホール、アネックスホール
<主な展示物>ブースNo. N-1
・レンズ拡散板:LSD
・レンズ拡散板LSDライトチューナー
・照明Simulator
・照明SimulatorCAD
・LEDレンズ
・スペクトロナビ
・その他を展示紹介
<出展社セミナー詳細>
・日時:2013年4月26日 (金) 14:55~15:45
・会場:F203
・定員:50~80名
・受講料:無料
<タイトル/内容>
照明ムラを解消する、レンズ拡散板:LSD
~照明simulatorCADを用いた、照明ムラ解消事例
Ⅰ部
フィルムや板状で、高い透過率を保ちながら、色ムラ、照度ムラを解消し、透過光を指定の角度に拡散する事ができるレンズ拡散板:LSDの紹介。
Ⅱ部
レンズ拡散板:LSDにより照明ムラを解消したシミュレーション事例の紹介。
●こんな方におすすめ
・照明ムラでお困りの方
・LEDのイエローリングでお困りの方
・LED照明の照度シミュレーションでお困りの方
聴講をご希望の方は、展示会HPより事前にお申し込み頂くか、当日直接会場迄お越しください。
事前お申込の方の優先ご案内となります。
セミナー当日は混雑が予想されますので、お早めにお越しいただけます様お願い致します。