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〜温度変化による光学特性の変化・問題点を事前にシュミレーションで把握〜車載レンズの熱解析

概要

車載用の光学系を設計した際、実際の熱の影響による光学性能の低下に悩まされたことはありませんか?
自動車に搭載されている光学系は、非常に大きな温度変化を伴う環境で利用されます。そのため、温度変化による光学特性の変化をあらかじめ評価しておかないと 製品化後に設計性能が出ないなどの問題が発生します。特にオートフォーカス機構が無い場合には、製品化後にフォーカスズレの修正ができないため、致命的な欠陥になります。
光学設計ツールとFEM設計ツールを連携させると、温度変化による光学系の特性を試作レスで解析できます。

ソリューション

従来の設計モデル(光学設計ツール単体のモデル)と、光学設計ツールとFEM設計ツールを連携させた設計モデルの比較を以下に示します。

従来の設計モデルでは設計時に熱の影響を正しく見積もることができませんので、製品化後に問題が生じる可能性があります。これに対して光学設計ツールとFEM設計ツールを連携させた設計モデルの場合には、設計時から熱の影響を正しく見積もることができるため、必要な対策を事前にとることができます。

従来の設計モデル(光学設計ツール単体のモデル)

モデル

レンズ部分は考慮できるが、鏡筒部分は考慮できない。
温度分布も扱うことができない簡易解析のため、特に高温な環境での精度が低下。

シミュレーション

熱解析なしだと一見何の問題もないシミュレーション結果が得られてしまい、問題に気がつかない。

結果

完成した製品を高温環境に置くとフォーカスにズレが生じてしまい、ボケた像しか得られない。 (仕様を満足できない。)


光学設計ツールとFEM設計ツールを連携させた設計モデル

モデル

レンズと鏡筒部分の両者を考慮しての解析が可能。
温度分布も考慮した解析ができ、高精度な解析が実現!

シミュレーション

光学性能(PSFやMTF)が低下している様子が確認でき、このような性能劣化を補償する対策をとることが出来る。

結果

完成した製品を高温環境に置くいてもフォーカスにズレが生じないため、設計どおりのきれいな像が得られる。 (仕様を満足。)


ソリューションの導入における効果

設計段階で熱の影響による光学性能の劣化を見積もることができます。
熱の影響を受けにくい構造や補償機構の検討ができます。
熱の影響を受けにくい光学系の製品化を迅速に行うことができます。

必要プロダクト

FEM設計ツール
マルチフィジックス解析ツール ANSYS

光学設計ツール
光学設計評価プログラム CODE V


お問い合わせ

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連絡先:mds-info@cybernet.co.jp

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