2012/8/31(金) レンズ機能拡散板による照明ムラの解消法

弊社代表取締役社長 関 英夫が、8月31日(金)に開催される技術情報協会主催のセミナーにて講師を務めます。
■日時
8/31(金)12:20~13:40
■講座の趣旨
省エネルギーとエコロジーの観点からLEDを光源とする照明機器が多数作られているがLED光源自体、
或いはレンズに起因する照明ムラが大きな問題となっている。
またマルチシャドーや眩しさなど従来の光源と異なる特性による新たな問題も発生している。
今回はランダムなレンズ状構造体光学エレメントによる照明ムラ解消手法について講演する。
■プログラム
1.レンズ機能拡散板による照明ムラの解消
2.レンズ拡散板の機能と特徴
3.一般的な拡散板との違い
4.一般的な集光レンズとの併用
5.一般照明分野での高品位化要求の高まり
6.レンズ拡散板:LSDの製法と基板の種類
7.照明シミュレーションソフトによる評価

【改訂】14.レンズを使う1<理想的な像点>(20年4月)

今回からしばらく、照明系を形成するときに光学的には最も重要な要素と成るレンズ、或いはミラーの光学的性質、使い方について、“分かり易いシリーズ”としてできるだけ簡潔に説明させていただきたい。今回はその初回として、レンズの、そもそもの結像性の訳、その性質を定量的に表現するために必要な、理想像点についての解説をさせていただく。
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47.波面収差から得られる幾何光学的照度分布

光学設計ノーツ47.波面収差から得られる幾何光学的照度分布
 波面収差と光線収差の関係を表わす式を用いれば、光束の集光密度を計算し、波面収差から像面上の照度分布を求めることが可能であり、任意の次数の、任意の収差の存在する場合の照度分布を得ることができる。
ここで得られる数式は、多数の光線を追跡して得られるスポット・ダイヤグラムの様な計算機実験的な結果からではなく、幾何光学的強度の法則に基づく解析的な強度・照度分布を直接表わす。
例えばSeidelの特定の3次、あるいは5次の収差を持つ光学系における理論的な幾何光学的照度分布を検討することにより(全ての幾何光学的収差が混在してしまうスポット・ダイヤグラムによる評価とは異なり、注目する収差のみの純粋な影響を取り出すことが出来る)、これらの収差固有の照度分布パターンを、また、幾何光学理論の限界などについて考察することも可能である。
幾何光学においては、波面収差などの収差関数から像面上の幾何光学的な照度分布を求め得る、後述させて頂く式は非常に重要な意味を持つ。
1.幾何光学的照度分布
2.参考文献
光学設計ノーツ47.波面収差から得られる幾何光学的照度分布全文を読む
株式会社タイコ 牛山善太

13.「明るい」ということについて

LED照明ノーツ13.「明るい」ということについて
前回から、照明系を形成するときに光学的には最も重要な要素と成るレンズ、或いはミラーの光学的性質、使い方についてできるだけ簡潔に説明させていただく”趣旨の分かり易い照明光学シリーズ”をスタートさせて戴いた。
今回はレンズの齎す理想像点を考えるための近軸理論の背景となるsinθの近似の精度について考えたい。
LED照明ノーツ13.「明るい」ということについて全文を読む。
株式会社タイコ 牛山善太

12-12 ≪照明系設計のための理論と手法≫

様々な分野で重要性を増す照明系光学設計に必要な基礎知識を凝縮して提供します。プロジェクト結像装置、画像処理による検査装置、顕微鏡照明などの結像系に付随する照明系、或いは室内照明、スタジオ照明、車載ヘッドライトの様な投光系、イルミネーション等の照明系を考える場合の基礎となるものです。

講義項目
  1. 照明系設計に必要となる物理光学理論
  2. 照明系設計に必要となる幾何光学理論
  3. 測光量の考え方
  4. シミュレーションの手法
  5. 照明計算における系統誤算と統計誤差6)輝度不変則と正弦条件
  6. 周辺光量の基本的な考えかた
  7. 照明系の基本的なパターン
  8. 照明系の瞳収差について
  9. 光学系の実収差と照度分布の関係
  10. 射影関係と照度分布li>
  11. コヒーレンシーの考へかた
テキスト
シミュレーション光学
日時
2012年10月16日

12.輝度について

LED照明ノーツ12.輝度について
前回は光の明るさを表すために、測光量の単位について解説させていただいた。
その中で一番取り付きにくい輝度、と言うものを今回は取り上げ、さらに少し詳しく解説させていただきたい。
1. 輝度とは
輝度の定義とは前回述べさせていただいたように…
※※※※※※※※※※※※※※※※※※式(1)
であって、光源から出ている単位時間当たりのエネルギー、光束を、その光の束の開角を表す立体角、そして光源の面積で割った量である(この時の面積は、測定する方向からの見かけの面積でなければならないが)。
簡単に言えば、単位時間、単位面積、単立体角当たりに光源から放射されるエネルギーである。
照度と言う量は、方向に対しての感度は無く、光度と言う概念はこれとは対照的に場所に対する感度が無い。
輝度はこれらを統合する量である。
それでは、どの様な場合に必要とされる、光の量であろうか?・・・
2. 輝度測定、輝度計算の大変さ
LED照明ノーツ12.輝度について全文を読む
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46.収差展開式における収差の分類

光学設計ノーツ46.収差展開式における収差の分類
今回は、収差の多項展開式に現われる収差項(前回では現れなかった)の内容について検討し、光学系結像に存在する収差と言う混乱したものを出来るだけ整理して考えてみよう。
以下では前回の収差展開式が前提となっているので、ご参照願いたい。
1.収差の展開式
像面上の理想像点からのズレ、収差はy、z方向それぞれに、瞳座標、物体座標のべき級数展開関数として以下の如くに表現できる…。
2. ザイデルの5つの3次収差
2.1球面収差
2.3非点収差と像面湾曲収差
2.4歪曲収差
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45.波面収差の展開式(aver.1.0)

光学設計ノーツ45.波面収差の展開式(aver.1.0)
今回は、光学系の結像特性を考えるにあたり、測定値、或いは光線追跡の結果、計算値として得られる波面収差が、どのような収差的要素から構成されているかを解説させていただきたい。
混沌とした収差と言うものを、整理・分類して理解する、そして除去するためにも重要な光学設計理論の部分である。
内容としては本連載15回”波面収差と光線収差”に直ちに続くものであり、ご参照願いたい。
1.回転対称な光学系における波面収差の展開式
本連載15回においては、波面収差Wは実際には、物体面上のx,y座標、射出瞳
面上のu’, υ’座標の4つの変数により定まると考えて来た。さて、ここで、図1にある様に上記平面に極座標系を導入して…
2.収差項の検討
2.1参照球面半径のとり方に依存する波面収差項
2.2焦点ずれの収差項
2.3実際の収差を現す3次収差項
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12-13 ≪波動光学エンジニアリングの基礎≫ 

近年、回折光学素子を始め、高解像力な検査装置、精密加工機の光学系、高密度画素撮像素子などに対応する多くの光学系設計・製造の場面で、波動光学的な考察が重要となっております。とくに回折光学素子は今までの光学系では成し得なかった革新的な成果をもたらしています。

こうした状況において、競争力のある製品の開発を行なうにあたり、波動光学の知識・理解が必要になり、そのために、とくに従来の光学設計技術と繋がりを持ち、クリアーな波動光学の解説が必要とされています。

そこで2005年に出版し、ご好評いただいている「波動光学エンジニアリングの基礎」を教材として、さらに補強して、平易に、そして様々な状況に対応できる様な統合性をもって波動光学理論の基礎について説明いたします。

講義項目
1.波動の基本的概念
  1. 光学設計内容に応じて必要となる光学理論とは
  2. 自由空間における光の伝播:光線の重要性
  3. 微細な構造中における光の伝播
2.媒質境界面、結晶媒質中での光波の振る舞い
  1. エネルギー保存則と反射・屈折則
  2. 偏光についての考え方
3.光の干渉と回折の理論
  1. 幾何光学と波動光学の領域、フレネル数について
  2. フレネルゾーンプレートによる比較的、直感的な説明
  3. キルヒホッフの回折理論、そしてフレネル回折とフランホーファー回折
  4. 回折光学素子理解のための基礎
4.光学系評価における回折計算
  1. 結像光学系点像評価における収差を考慮した波動光学的PSFの計算手法
  2. 光線を用いた、回折現象を伴う光波伝播に、汎用的に対応する計算手法

(平面波角度スペクトル展開・合成計算の実際)

5.コヒーレンシーについての基礎
  1. 光学設計に於けるコヒーレントな考え方
  2. 部分的コヒーレント

明系も含めた結像の一般式、そして照明系の結像解像性能への影響

テキスト
波動光学エンニニアリングの基礎
日時
2012年11月14日

11.照明系設計・シミュレーションソフトについて2

LED照明ノーツ11.照明系設計・シミュレーションソフトについて2
そこで用いられる明るさの単位について
前回から、照明系設計時には重要な役割を果たす照明系設計・シミュレーションソフトについて解説させていただいている。
今回はそこで、扱われる光・明るさの単位について触れさせていただく。
こうしたソフトによる計算結果は全てこれらの単位を介して表現される。
1.  放射量、視感度そして測光量
目が明るさを感じる波長域(可視域)は通常、380から780nmであるとされ、視感度を考慮した単位時間あたりに透過するエネルギー量(目が感じられるエネルギー量)、光束Lvは、変換の際の係数をKMとして、以下の如くになる。
物理的な単位時間あたりのエネルギーLeに目の感度によるウエイトV(図1)が乗ぜられ積分される形となる。
2.立体角
3. 重要な測光諸量の定義
LED照明ノーツ11.照明系設計・シミュレーションソフトについて2全文を読む
株式会社タイコ 牛山善太

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