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フレネルレンズトポグラフィー
フレネルレンズ
3D形状測定による寸法
作成者
Duanjie Li & Benjamin Mell
はじめに
レンズは、光を透過・屈折させる軸対称の光学デバイスです。単純なレンズは、光を収束または発散させるための単一の光学部品で構成されています。球面はレンズを作るには理想的な形状ではないが、ガラスを研磨して作ることができる最も単純な形状としてよく使われる。
フレネルレンズは、同心円状のリングを並べたもので、幅が数千分の一インチと小さい単純なレンズの薄い部分である。フレネルレンズは、同じ光学特性を持つ従来のレンズに比べて、大口径で焦点距離が短く、コンパクトに設計されているため、必要な重量や材料の体積が少なくて済む。フレネルレンズの形状が薄いため、光の吸収による損失が非常に少ない。
フレネルレンズ検査における3D非接触形状計測の重要性
フレネル レンズは、自動車産業、灯台、太陽エネルギー、航空母艦の光学着陸システムで広く使用されています。透明なプラスチックからレンズを成形または打ち抜き加工することにより、製造のコスト効率を高めることができます。フレネル レンズのサービス品質は、主に同心リングの精度と表面品質に依存します。 NANOVEA はタッチプローブ技術とは異なり、 光学プロファイラー 表面に触れずに 3D 表面測定を実行できるため、新たな傷ができるリスクが回避されます。クロマティック ライト技術は、さまざまな形状のレンズなど、複雑な形状を正確にスキャンするのに最適です。
フレネルレンズ回路図
透明プラスチックフレネルレンズは、成形またはスタンピングによって製造することができます。正確で効率的な品質管理は、不良品の金型やスタンプを明らかにするために重要です。同心円の高さとピッチを測定し、その値をレンズメーカーが指定する仕様値と比較することで、製造上のばらつきを検出することができます。
レンズのプロファイルを正確に測定することで、金型やスタンプがメーカーの仕様に合うように適切に加工されます。さらに、スタンプは時間の経過とともに徐々に磨耗し、初期の形状を失う可能性があります。レンズメーカーの仕様から一貫して逸脱している場合は、金型の交換が必要であることを示すポジティブな兆候です。
測定目的
本アプリケーションでは、複雑な形状の光学部品の3次元形状を包括的に解析する高速センサ搭載の3次元非接触プロファイラ「NANOVEA ST400」を紹介します。
ナノビア
ST400
今回使用した2.3インチ×2.3インチのアクリルフレネルレンズは、以下のような構成になっています。
同心円状のリングと複雑な鋸歯状の断面形状が特徴です。
焦点距離は1.5インチ、有効径は2.0インチです。
1インチあたり125本の溝があり、屈折率は1.49です。
NANOVEA ST400でフレネルレンズをスキャンすると、同心円のリングの高さが中心から外側に向かうにつれて顕著に増加していることがわかります。
2D FALSE COLOR
高さ方向の表現
3D VIEW
抽出されたプロファイル
ピーク＆バレイ
プロファイルの寸法解析
まとめ
このアプリケーションでは、非接触光学式プロファイラ「NANOVEA ST400」がフレネルレンズの表面形状を正確に測定することを紹介しています。
複雑なセレーション形状から、高さとピッチの寸法をNANOVEA解析ソフトウェアで正確に決定することができます。ユーザーは、製造したレンズのリングの高さとピッチの寸法を理想的なリングの仕様と比較することにより、製造金型やスタンプの品質を効果的に検査することができます。
ここに掲載したデータは、解析ソフトで利用できる計算の一部に過ぎません。
半導体、マイクロエレクトロニクス、太陽電池、光ファイバー、自動車、航空宇宙、冶金、機械加工、コーティング、医薬品、バイオメディカル、環境などの分野で、ほぼあらゆる表面を測定するナノベアの光学式プロファイラ。
