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光学テスト治具は、光学コンポーネント、デバイス、またはシステムの性能を評価および評価するために設計されたデバイスまたはセットアップです。 これらの治具はさまざまな業界で一般的に使用されています。 光学テストの主な目的は、光学デバイスとシステムの精度、品質、信頼性を確保することです。
以下は、Zemax ノンシーケンシャル モードの典型的な光学レンズ テスト ステーション モデルです。 焦点距離、焦点径、歪曲収差、収差などのレンズの特性を評価することが目的です。 固定具は、レンズを試験装置に対して正確な位置に保持します。 たとえば、焦点距離のテストでは、この治具は光学コンポーネント (図 1 のオレンジ色でマーク) の焦点距離を正確に測定するように設計された特殊なセットアップです。 焦点距離は、レンズから画像または焦点、システムの最後の面までの距離を定義する重要なパラメータです。
図 1 テストフィクスチャの構成
上記システムの主要な光学コンポーネントは、当社の既製部品です。 光源は当社の白色光 LED (部品番号: LEDW7E) です。 図 2 に示すように、この光源は 430 ～ 660 nm の波長範囲の白色光を放射します。図 3 に示すように、半視野角は約 7.5° です。
図2 LED光源の発光帯域
図3 LED光源の放射角度
Zemax NSQ モードでこの LED 光源をモデル化するには、光源タイプとして「光源ダイオード」が選択され、X および Y 発散の割り当てが可能になります。 この場合、図 4 のオブジェクト 3 として、X 発散と Y 発散の両方のブランクに 7.5 を入力します。波長は、図 5 のように 588 nm を主波長として、可視光の Zemax のデフォルト設定を使用できます。
図4 LED光源の放射角度
図5 波長設定
コリメートレンズはThorlabs AC050-010-A-MLを選択しました。 駒の構成は下図のとおりです。 このダブレットは、5 mm の口径と 10 mm の後焦点距離で設計されています。 これにより、2*tan(7.5)*10 = 2.6 mm となる 7.5° の放射角で十分な量の光を集めることができ、これは全開口サイズの 5 mm よりも小さくなります。 ダブレット構造を選択するのは、色収差と球面収差のバランスを取るためです。
図 6 LED 光源のコリメート レンズ構造
テストするレンズ、つまり図 1 のオレンジ色の部分は、平行光路内に配置されます。 隙間は直径約4mmです。 このサイズにより、平行光が開口部全体を通過できます。 コリメータから 6 mm 離れた位置にあるため、機械コンポーネントにある程度の柔軟性が与えられます。 焦点距離は、図 1 の最後のコンポーネントであるカメラ センサーの助けを借りて反映できます。カメラ センサーは、テスト対象のレンズの焦点 (つまり、図 4 の物体 9) に位置します。
以下のように光はカメラセンサーに焦点を合わせます。 最小の中心点は、テスト対象のレンズの最適な焦点状態を示します。 収差や回折の影響で点にはなり得ませんが、最も小さな点サイズが最高の焦点性能を発揮する点となります。
図 7 カメラセンサーに集中したエネルギー分布
このコリメーションおよび集束構造は、一般的な光学試験治具の構造に広く使用できます。 通常、テスト手順には、ターゲットまたはイメージ センサー上で焦点の合った画像が得られるまでレンズの位置を調整することが含まれます。 レンズと焦点の合った画像の間の距離と他のパラメータを使用して、焦点距離が計算されます。 正確な測定を保証するには、治具が安定した制御された環境を提供することが重要です。 信頼性の高い結果を得るには、器具とそのコンポーネントの専門的な校正が不可欠です。 さらに、器具はさまざまな種類やサイズのレンズに対応できるように設計されており、操作が容易であるユーザーフレンドリーなものでなければなりません。
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