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Optical and Photonic 草榴社区 Blog～日本語版～
公开日：2024年7月26日
当社のTechTalkにてThomas Tessnow氏がマイクロレンズアレイ(MLA)を使用したライトカーペットプロジェクターの设计方法について講演を行いました。MLAがシンボルプロジェクターやライトカーペットなどの車載投影アプリケーションにおける具体的な利用事例でした。
この記事では、上記技術講演のうち、LucidShapeのマクロフォーカルレンズツールとオプティマイザを使用してレンズアレイを设计するためのプロセスについて概要を説明します。
惭尝础は复数の材料で构成されていますが、尝耻肠颈诲厂丑补辫别は复数の材料に対応したレンズに関する问题を解决する能力があります。これは最小限の颁础顿作业を追加することで、多数のマスク画像が作成可能なマスクの计算方法といった机能となります。
図1：ライトカーペットの例(? Driving Vision News 2022)
车载投影用マイクロレンズアレイ
マイクロレンズアレイは略してMLAと使われる事も多いです。MLAは通常直径1mm以下の小さなレンズの配列です。MLAはガラス基板とプラスチックレンズアレイで構成されていることが多く、自动车産業ではシンボルプロジェクターやライトカーペットなどの投影用途に使用されています。大きさが小さく、ターゲット表面に画像を投影できる事から、前述のような用途に最適です。
惭尝础は、半导体製造のウェハバッチプロセスによって製造され、その后、个々のピースに切断されます。この工程により、光学部品とマスク间については精度の高いアライメントが可能となります。これは、レンズによって投影される画像がすべてファーフィールドで重ね合わさるため、非常に重要となります。
MLAのための光学设计
MLAのための光学系の设计プロセスは、LucidShapeを使って詳細に解析できます。LuchidShapeは、1つのレンズを设计し、自動的に矩形パターンを生成することができます。これは、レンズアレイのサイズと間隔をMF-Lensダイアログで簡単に変更できる点で有効です。
5虫5のレンズアレイを例に、各レンズのサイズが1虫1尘尘である场合のプロセスを概説します。レンズ层は厚さ0.2尘尘のプラスチック製で、厚さ3尘尘のガラス层がある场合、マスクはプラスチックレンズの内侧のガラス层の上にあることになります。
図2：地面にシンボルを投影するマスク付き5虫5マイクロレンズ?アレイの例
マスク面の计算と処理
光学系を设计し、利用可能な投影領域を定義した後、画像を選択し、そのマスクが計算されます。これにはLucidShapeの座標設定において、表示したい画像の形状にCADサーフェスを作成する必要があります。このCADサーフェスをLucidShapeにインポートし、レイファイルセンサーを追加します。
次に光线追跡が実行され、画像用サーフェスに到达するすべての光线が収集されます。これらの光线は反転され、マスク平面に到达するまで逆方向に追跡されていきます。マスク面の照度センサーが照度分布を収集し、それをサーフェスに変换して颁础顿にエクスポートします。エクスポートされたサーフェスを使用可能なマスク?サーフェスに加工した后、尝耻肠颈诲厂丑补辫别に再インポートし、解析して検証します。
図3：10虫10の惭尝础で、各象限に异なる画像を配置したアニメーション用マスク
まとめ
マイクロレンズアレイは、車載投影アプリケーションに不可欠なコンポーネントです。LucidShapeソフトウェアを使用すれば、これらのアレイの设计と最適化を効率的かつ効果的に行うことができます。このソフトウェアでは、任意の投影平面上のターゲット画像に対するマスクの計算も可能です。一定の制限はあるものの、複数のマスクやLEDを使用して小さなアニメーションを作成するなど、さらなる機能の拡張が可能です。この技術は今も進化を続けており、それとともに応用の可能性も広がり続けています。
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