自由曲面レンズのシミュレーションと実測の輝度比較
〜照明設計の精度向上提案〜

自由曲面レンズとは

一般的なレンズには凸レンズや凹レンズがあり、レンズ表面の片側もしくは両側が一定のRを保った球面状となっており光軸に対して回転対称の形状です。非球面レンズという単純なRではない、多項式や放物面で構成されたレンズもありますが、こちらも凹凸レンズのように光軸に対して回転対称です。

自由曲面レンズとは光軸に対して非対称で、数式では表現できない形状のレンズを指します。 一般的な拡大や縮小だけでなく文字や図形を表示させることが出来たり、光学部品点数の削減、配光自由度の向上などにも有効です。

概要

照明設計解析ソフトウェアLightToolsの自由曲面設計機能を用いて、複雑な自由曲面を設計する事ができます。 自由曲面レンズ設計と試作事例では、実際にその機能を利用して、自由曲面レンズを試作し、シミュレーションと試作品の結果の比較を紹介しております。

本事例では、その結果を分析し、実物とシミュレーションの差異を減らすため、差異の原因と考えられる部品に対して光学的な特性の測定を実施した事例を紹介しております。 測定データをシミュレーションに入れ込むことで誤差要因が減少するため、自由曲面レンズの製造誤差についても高い精度で確認できます。

従来の方法(カタログ、Webベースの光学特性)
 ・光源:データシートに記載の配光特性
 ・反射拡散板:メーカー発表の0度における反射率
 ・シミュレーション結果と実測結果に差異が発生

本ソリューション(測定結果を用いた光学特性)
 ・光源:高速ニアフィールド配光測定システム RH50で測定可能なRayファイル
 ・反射拡散板:入射角依存性を考慮するため、高精度散乱測定器REFLETで測定した反射率
 ・シミュレーション結果と実測結果の差異が大きく減少
 ・シミュレーション結果と実測結果の差異が小さいため、自由曲面レンズの製造誤差が小さいことも確認できた


自由曲面レンズの照射の様子

シミュレーション結果と実測結果の絶対値比較
使用ツール
照明設計解析ソフトウェア LightTools

資料サンプル

キーワード

自由曲面、レンズ設計、照度分布、光度分布、最適化、試作、直下型バックライト、路面描画灯、意匠用照明、低コスト光学系、測定、ニアフィールド、ファーフィールド、反射率、散乱分布、輝度、測定器、シミュレーション、切削加工、スマート街灯

本資料をおすすめの方

  • シミュレーション結果と試作品の測定結果の差異について悩んでいる方
  • シミュレーション精度向上に有効な測定器にご興味のある方
  • 自由曲面レンズの製造実現性にご興味のある方

※内容の詳細は、下記ボタンより資料ダウンロード頂けます。

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