光学設計
業種を超えた多彩なアプリケーション
医療、レーザー、センシング、オートメーション、研究分野をフルサポート
エンジニアリング指向の思考
理論だけでなく、製造性やコスト管理にも注力
経験豊富なチーム
マルチプラットフォーム統合に関する深い知識を持つ、業界横断的なレンズ設計の長年の経験
迅速なターンアラウンド
光学設計の初回ドラフトは、プロジェクトのスケジュールにもよりますが、最短1週間で納品可能です。
光学設計
Hobbite は、光路モデリング、レンズ設計からアプリケーションに特化した開発まで、ワンストップで光学設計サービスを提供しています。私たちの目標は、お客様の製品性能の向上、システム構造の最適化、開発サイクルの短縮を支援することです。初期のコンセプト段階でも、すでに明確な仕様がある場合でも、プロフェッショナルで信頼性の高いサポートを提供します。
よくある質問（FAQ）
光学設計は、主に次のような問題に取り組んでいる：
- 低い光学効率と高いエネルギー損失
- ぼやけた画像、著しい収差、不十分なコントラスト
- 不正確なビーム制御、または迷光/反射光による干渉
- 最適化された光学レイアウトとパラメータ計算により、システム全体の性能を大幅に向上させ、より要求の厳しいアプリケーションシナリオに対応することができます。
ご安心ください。Hobbiteチームは、目標の明確化、技術仕様の解釈、そして全行程を通しての包括的なサポートを提供します。Hobbiteのカスタム光学設計サービスは、透明性が高く、アクセスしやすく、プロダクトマネージャー、プロジェクトエンジニア、スタートアップチーム向けに特別に調整されています。
光学設計は、イメージングシステム、レーザーシステム、通信モジュール、医療機器、研究機器などに適用されます。お客様のニーズが精密光学システム用のレンズ設計であろうと、費用対効果の高いソリューションであろうと、私たちは特定の産業要件を満たすように設計をカスタマイズします。
カスタマイズ・プロセス
光学レンズ全体の設計フレームワークの各要素はさらに分解することができ、このレベルごとの分解とアクセシビリティ評価を通じて、レンズ設計プロセスが段階的に完了します。設計プロセスでは、最適化の停滞を避けるために、様々な指標のバランスを取る必要があります。.
必要条件と仕様
光学設計の最初のステップは、要件を入力し、仕様を分解することです。レンズの種類によって必要な設計仕様は異なります。一般的な仕様には、焦点距離、視野、動作波長、F値、像高、解像度、歪曲収差、透過率などがあります。この段階では、設計エンジニアがお客様と緊密に連携し、性能目標とシステム制約を明確にします。.
初期構造
初期構造の合理性は、その後の最適化の効率に直接影響します。初期光学構造は収束を早め、収差制御を容易にします。しかし、貧弱な構造は最適化をローカルミニマムに閉じ込める原因となります。.
初期構造を得るには、3つの一般的なアプローチがある：
- PW方式： 理論的な研究や複雑なシステムに適しているが、設計サイクルが長い。.
- 文献または特許文献： この方法は、焦点距離のスケーリングやパラメータ調整によって、比較的成熟した構造解を得ることができ、一般的で効率的な方法である。.
- パラレルプレートの最適化： 豊富な経験に基づき、単純な光路から出発し、最適化によって最適な構造を得る。.
一般的なレンズの初期構造には、ダブルガウス型、望遠型、逆望遠型、望遠型、投影型などがある。.
光学収差分析
光学系における一般的な収差には、球面収差、コマ収差、非点収差、像面湾曲、歪曲収差、色収差などがある。これらの収差の影響は、焦点距離を適切に配分し、絞り位置を調整し、非球面レンズやセメンテッド・レンズの設計を採用することで効果的に低減することができます。球面収差やコマ収差は開口部や非球面レンズで補正でき、非点収差や像面湾曲は焦点距離分離で最適化でき、歪曲収差や色収差は対称性やセメンテッド構造でバランスをとることができる。例えば、逆望遠レンズでは、複数のレンズ群が協力して収差を補正し、画像の鮮明さとシステムのテレセントリックな安定性を確保する。.
公差解析と加工性評価
Zemaxのようなソフトウェアでの公差解析は、2つのカテゴリーに分けられる：
- 表面公差： 曲率半径、中心の厚さ、傾き、偏心など。.
- 部品の公差： アセンブリのクリアランス、間隔、位置決め誤差など。.
主要原則：
- 性能と加工性の両方を確保するためには、表面公差を十分に伝える必要がある。.
- 部品の公差は、組み立ての容易さを確保し、設計目標を満たすために、適切に緩和されるべきである。.
ゴースト・イメージ評価
迷光解析は、システム内のゴースト像形成の経路とエネルギーのしきい値を評価することを目的としています。一般的に使用されるソフトウェアには、ASAPやTraceProがあります。シミュレーションの結果、ゴースト像のエネルギーが指定された閾値（例えば、携帯電話のレンズでは<10-⁶、分光器では<10-⁵）を超えた場合、光学系の再キャリブレーションやコーティングの透過率の改善が必要になります。.
図面とテスト
最終的な光学設計結果に基づいて、部品図や組立図などの2D図面が作成されます。これらの図面は光学図面の仕様に準拠していなければなりません：
- ホール・シャフト・フィット
- 外径のマイナス公差
完全な光学パラメータと公差要件を指定する必要があります。この段階では、設計が製造可能であることを保証するために、機械構造、組み立てスペース、検査方法についても考慮する必要がある。.
デザイン完成
光学設計が完了したら、以下のような包括的なレポートを作成しなければならない：
- 光学系図
- イメージングと収差解析の結果
- トレランスと迷光分析
- 加工と組み立てに関する推奨事項
上記のステップが完了すれば、要件から製造可能性までの完全な光学設計プロセスが達成される。.
光学設計ソリューション
光路最適化
幾何光学と光線追跡シミュレーションを使用し、不要な反射、屈折、エネルギー損失を減らすためにビーム伝搬経路を改良します。このカスタム光学設計アプローチは、レーザー加工システム、光通信セットアップ、その他光効率を重視するアプリケーションに最適です。
画像品質の向上
レンズの組み合わせを設計し、開口位置を調整し、収差をコントロールすることで、画像の解像度、コントラスト、エッジの鮮明さを向上させます。このタイプのレンズ設計は、レーザー投影、内視鏡システム、マシンビジョンアプリケーションで広く使用されています。
カスタム・ライトフィールド・コントロール
均一照明、集光、リング形状、ライン光源など、特定の照明形状やエネルギー分布のために、自由曲面、シリンドリカルレンズ、マイクロ構造などの光学構造や対応するコンポーネントを開発します。これらのカスタム光学設計ソリューションは、ビーム成形と均一性に対する精密な要件を満たします。
技術サポートと継続的最適化
共同サービス・モデル
単にソリューションを提供するだけでなく、お客様のR&Dチームと強力なコミュニケーションチャネルを構築し、カスタム光学設計の実装がスムーズに行われ、最適な状態に微調整されるように継続的なサポートを提供します。
長期的なパフォーマンス追跡とアップグレード
お客様の使用状況や市場トレンドの変化に基づき、新素材、波長範囲の拡大、システム互換性の向上など、オリジナルの光学設計を継続的に改善し、お客様の製品が光学革新の最前線に立ち続けることをお約束します。