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Optical and Photonic Solutions Blog～日本語版～
公開日：2023年7月20日
高速道路の安全性や車載用LiDARのアプリケーションなど、さまざまな業界基準により、設計者は光学系に使用する材料の再帰反射を評価し、設計シミュレーションにこれらの材料の光学測定の情報を含めることが重要になることがあります。
本記事ではSynopsys Mini-Diff V2を利用した事例をご紹介します。
再帰反射とは？
再帰反射とは、表面に当たった光のうち、光源に向かって散乱して戻ってくる半球状の反射領域を意味しています。多くの種類の光学系において、再帰反射の効果を測定することは重要ですが、その測定は困難です。例えば、従来のゴニオメーターによる測定では、検出器が光源を隠してしまうため(構成によっては光源が検出器を隠してしまう)、再帰反射を捉えることができません。
例:交通標識の再帰反射効果の測定
交通標識は、接近する車両のヘッドライトを反射する再帰性反射塗料を使用し、夜間のドライバーに標識を見やすくしています。
この例では、双方向反射率および分布関数(BRDF)を持つ交通標識を、ポータブルなSynopsys Mini-Diff V2測定器で素材上に直接測定しています。
以下の図は、赤色領域(RGB測定)と白色領域(G測定)の測定結果で、入射角は20°で測定しています。
材料の再帰反射の測定が困難な場合、Synopsys Mini-Diff V2が有効なソリューションとなります。Synopsys Mini-Diff V2は、再帰反射の影響や材料との相互作用を含め、材料上の散乱光を測定できます。
(上)RGB光による看板の赤色領域のBRDF測定
(下)G光による看板の白色領域のBRDF測定
LightToolsの輝度シミュレーションで再帰反射測定値を使用
Synopsys Mini-Diff V2は、双方向散乱分布関数(BSDF)を用いて、発光する道路標識の再帰反射を測定・定量化し、夜間に標識が十分に見えるかどうかを判断することができる。また、測定値をエクスポートして、LightToolsなどの光学ソフトウェアで照明シミュレーションを行うことができます。
停止標識の測定から得られたLightToolsのシミュレーション結果を下図に示します。シミュレーション結果には、ドライバーの視点からの輝度マップを表示しています。
再帰反射塗料の測定から材料特性を抽出した左の停止標識と、標準的な散乱塗料を使用した右の標識を比較してください。どちらの標識も、50mの距離で車のヘッドライトに照らされています。 再帰反射レベルは、明らかに左側の看板の方が高いことがわかります。さらに、塗料のBRDFの通常の拡散成分と比較して、再帰反射による起伏(道路標識の左側)を見分けることができます。
ポータブル性の高いSynopsys Mini-Diff V2を使用すると、さまざまな角度や距離から交通標識の視認性を簡単に測定することができます。これは、既存の標識の劣化の評価、標識の最適な設置場所の選択、製造中の再帰反射塗料の品質評価などに有用です。
Synopsys Mini-Diff V2の特長
Synopsys Mini-Diff V2の使用方法は非常に簡単です。数秒で、指定波長(RGB)の、反射と透過の両方で、BSDF値だけでなく、反射率と透過率の参照値を得ることができます。
このSynopsys Mini-Diff V2には、測定値、パラメータ、サンプルの追加情報を表示できるソフトウェアが含まれています。その測定値は他のシミュレーションソフトウェアにエクスポートすることも可能です。
そして、Synopsys Mini-Diff V2には、850nmまたは940nmの光源を内蔵した赤外線バージョン(Synopsys Mini-Diff V2 IR)も用意しています。
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