Opto Design Inc. 株式会社オプトデザイン

レンズ設計/照明解析3次元光学設計評価ソフト

FREDは アメリカの Photon Engineering 社が開発した光学設計、解析、評価が行えるソフトウェアで、 光学システムをトータルに３次元でシミュレーションができます。

Photon Engineering社はアリゾナに位置し、防衛産業、宇宙事業、バイオ関連の仕事を多く抱え、ソフトウェアの開発に生かしております。

FREDの概要

FREDは、光学システム、レーザーモジュール、干渉計、画像処理システム、導波路、バイオメディカル、バックライト、 照明などレンズ設計はもちろん照明解析まで1つのソフトで光学システムの開発を行えるオールマイティなソフトです。　最大の特徴としては、オプション無しでシーケンシャル、ノンシーケンシャル共にこのソフトのみでシミュレーションが行えることです。

また、オペレーションに関してもFRED内で設定される光学系が3D CADの様にツリーで管理されているので、光学設定もドラック&ドロップで簡単に設定することができます。

FREDは３Ｄ環境のもとで、レンズ、照明システムの解析が可能になり、プロトタイプの製作、測定することなしに バーチャルな照明システムの正確な諸特性をインタラクティブにシミュレーションすることが可能です。

FREDの内容

【対応できる光源の種類】

FREDは、コヒーレント光源(laser)もインコヒーレントな光源にも対応しています。LED、黒体、白熱灯、アークランプ、蛍光灯、ファイバ、レーザー光源などを光学システムへ自由に組込み シミュレーションすることが出来ます。光源自体にも偏光情報を入力できるので高次元の解析を可能にします。

また、球面、非球面レンズ、フレネルレンズ、マイクロレンズアレイなどを簡単なコマンドで入力し 設計及び解析、最適化を行うことが出来ます。

【インターフェイス】

FREDは、3次元CAD/CAMとのインターフェースを持っています。 STEP、IGESでデータ間のやり取りを行うことで複雑な形状を持つ導光体などの解析も可能になります。FRED内部にもモデリング機能を有しており、誰でも簡単にモデリングから光学設計、解析、評価を可能にしています。

また、光学ソフトとの連携も取れており、Zemax、CODEV、OSLO、ASAPなどのデータもインポートが可能です。

さらに薄膜についても、薄膜ソフトの MacCleod、Optilayerのデータインポート設定が行える機能と FRED内部にも薄膜を設定する機能もあります。

【シミュレーション】

シミュレーションもレンズ設計等で必要なスポッドダイアグラムやMTF評価やシーケンシャルでもシミュレーションが可能なので迷光解析・分析もできます。また、光通信等で使用する結合効率計算、照明解析で必要な照度解析や角度分布解析等も行えます。

【最適化機能】

最適化は、最適目標とする結果数値（ターゲット）に対して形状を変化させる部分と変化させるパラメーターの範囲を指定すればFREDが最適な可変数値を探してくれます。下図では、必要な指向性を得る目的でLEDのレンズの形状を最適化してくれます。

多様な利用用途の例

FREDは、シーケンシャル・ノンシーケンシャルが１つのソフト内で解析ができるので利用用途範囲が非常に広い光学ソフトです。偏光、複屈折、ホログラフィック、回折素子、セルフォック、グリンレンズ、表面拡散、内部拡散、干渉の解析 レーザ伝播・ファイバーカップリング・光学設計、MTFなどのレンズ評価、リフレクター、ライトガイド、 プロジェクター、バックライト、DLPチップ、照度・放射照度・光度解析、サーマルアナリシス等があります。

【1：バイオメディカル】

【2：DLP】

FREDでは、モデルを作成する場合、FRED内部で作成する方法、IGESやSTEPの中間フォーマットを使用してFRED内にインポートする方法、FREDスクリプトを使用する方法での3つのアプローチがある。もちろん組み合わせて光学系モデルを作成することもできる。下図のDLP例では、アレイ機能を使用して1024×768の完璧なDLPチップをFRED内で作成しています。

【3：迷光解析】

FREDでは、迷光分析する機能があります。迷光で無視できない光線に関しての光路が光線図として表示できるので、光学系または筐枠形状を変更し設計を進めていくことができます

【4：バックライト】

昨今のディスプレイの大型化に伴いシボの製造も印刷方式を採用しています。そこで問題になるのが解析におけるシボの設定です。従来の解析ソフトには、シボの設定個数には、限界がありましたがFREDには理論上限界がありません。また、シボの形状も、ピッチも任意に設定ができます。