光学システムの性能は、レンズやミラーだけで決まるのではありません。 規定の公差内で確実に位置決めする一方、保持歪みの発生もまた、許容範囲内でなくてはなりません。 また、迷光解析(ゴースト解析)、迷光処理で お困りの方もご連絡ください。
機構/構造設計にあたっては、ジェネシアでは経験と緻密な計算に基づいて、その両立を図っています。しかし、それを徹底的に追求するだけでは それがコスト上昇要因となって、製品の成立性に影響を与えることがあります。 このような場合には、適切な補償機構の導入を検討しています。 機械公差に由来する光学特性の劣化を、単一またはごく数カ所の調整機構によって、吸収しようとするものです。
この種の取り扱いは、"動的な公差設計" と呼ばれ、公差の大きさや発生要因を設計には取り込まない通常の "静的な光学/機構設計"とは区別されます。 動的な公差設計を行うには、光学設計と機構設計の密接な連携が不可欠です。 機構系が与え得る光学パラメータの種類と大きさを機構設計者が見積もり、その結果を使って、最も適切にその影響を吸収できる光学パラメータを光学設計者が導くと、再び機構設計者が、その実現性を検討するのです。
ジェネシアであればこのように機構設計と光学設計が一体化した、光学システム開発の成果を製品に反映させられます。
精密な光学装置だからといって、環境の安定した実験室においてあるとは限りません。 車載品のように過酷な温度変化や振動条件に耐える機構設計が必要となることもあります。 このような環境解析と機構設計の連動もまた、ジェネシアの強みです。
著しく過酷な振動条件のもとで、レンズ鏡筒がもつ振動モードを考慮して開発した製品の例です。
ジェネシアでは、検出器に到達しない光(迷光)の行き先にさえも注意して機械設計を実施しています。
このような配慮なく機構設計を実施すると、画像のS/N低下や、アイセーフ(レーザ迷光による眼の安全確保)が 損なわれたり、レーザ加工における予期せぬ損傷等が発生するかもしれません。
ジェネシアでは、これらに対応するため、光学設計CADからの出力を機械設計用の3次元CADに取り込むことによって、 光線の経路をあたかも機械的な制約であるかのように取り扱うことで、確実な機構設計の前提条件を作り出しています。 (このページのトップに掲載した画像をご覧ください） この例のように機械的な条件というよりも、むしろ光学的な条件によって機械的制約が発生するような複合領域であっても、 ジェネシアなら安心です。
ジェネシアが実施するのは、設計だけではありません。設計で見込んだ性能を発揮する、 レンズ系・機構系の製造まで一貫して取り組みます。 開発だけでなく、さらに光学ユニットとして量産したり、システム全体を OEM供給することにも対応できます。 まずは、ご希望をお聞かせ下さい。
6枚のフィルタを実装できるフィルタホイールです(左図は 1枚分を遮光に使っています)。 モータ駆動で、ホイールを回転（公転）させながら、任意の1枚を光路中に挿入できます。 ジェネシア製のこのホイールは、2枚のフィルタについて、自転をさせられる点で画期的です。 この機構中に偏光子をセットすれば、任意の偏光成分を抽出可能ですし、直視プリズムやグリズムを装着すれば、線分散の方向を選択できます。
ナノ・モータと、ナノ・センサを実装したミラー駆動ステージです。 面に直交する方位の並進と、任意方向へのティルトを制御できます。
1～2.5μｍ帯の微弱な赤外放射光を検出するユニットです。 装置の内部は液体窒素温度に冷却され、真空に維持されています。 大気圧の影響で、筐体は歪みを生じますが、光学系の光軸は全く振れを生じないように、 静定マウントが採用されています。 ピント調整機構をドライブするモータは、ユニットケースの外部から 専用のカプラを介して内部と連結されています。
照明解析ソフトウェアを活用することにより、ガラスに入射する光束の吸収量を解析したのち、それを熱入力とし、 レンズの外周部から鏡筒への排熱状況を、FEM(有限要素解析) によって解くことで、熱平衡状態におけるレンズ内部の温度と応力分布、それに面形状の変形量を求めました。 さらに屈折率の温度変化係数を介して屈折率分布に変換した結果が、左図です。 一連の結果を用いた光線追跡の結果から、本件における光入力があっても、その吸収による光学特性の劣化は 無視できる程度であることが予測されました。 この予測は、後日の実験によって十分な精度で検証されました。
アルミ製のホルダに CaF2と、Ge製の直視分光プリズムを実装したものです。 液体窒素温度で運用されるため、各材料の線膨張係数の差によって、部材に大きな歪みの発生が懸念されました。 そこで、アルミ製ホルダにフレクシャ（歪み開放機構）を設け、プリズムの保持に必要な軸力を維持しつつ、 光学収差の劣化原因となる歪みの開放に成功したものです。
