研究者はDLP 3D印刷技術を使用して3Dプリントレンズをデジタルで製造する

出典: 航空宇宙インテリジェンス

最近発表された「DLP 積層造形法を使用して製造された 3D プリントレンズと回折格子の特性評価」では、国際的な研究者が DLP 3D プリントを使用した光学部品のデジタル製造を調査しました。 DLP 技術を調査する際、研究者は利用可能な高い空間解像度を探求し、新しい光学機能の可能性を調査する予定です。研究チームは、Autodesk Ember 3D プリンターと標準クリア PR48 光硬化性樹脂を使用してレンズと回折格子を製造し、レンズは 0° で印刷され、回折格子は 90° で印刷されました。

印刷された光学部品の概略図 3D 印刷プロセスでは、研究者は Autodesk Inventor で部品をモデル化し、Autodesk Ember 3D プリンターの PrintStudio と PR48 樹脂を使用してスライス、サンディング、研磨を行いました。

上角が a のプリズムを通過するさまざまな平行光線を示す概略図。この研究では、光学部品全般の特性を明らかにするために、研究者は光と使用される材料の相互作用を研究する必要がありました。「屈折率と透過率は、電磁スペクトルの可視領域全体にわたるさまざまな波長で実験的に決定されました」と著者らは述べています。材料の屈折率を計算するために、研究チームは以下の方法を使用しました：プリズム分光計ヘリウム放電管

光硬化樹脂で作られたプリズム<br /> 「三角柱はPR48樹脂で作られ、波長405nmの紫外線ランプで硬化され、その後研磨とバフがけがされた」と研究者らは述べた。「処理後、分度器ですべての頂点の角度が60°であると判定された。」「光の屈折を調べたところ、5つの主な波長しか特定できず、分光計を使っても4つしか測定できませんでした。

光の可逆性の「ベッセル法」に基づいて、4 つの既知の波長における PR48 プリズムの屈折率を使用して、3D プリントレンズの焦点距離を測定しました。彼らは、研磨されたレンズの差がわずか 0.6 で、互いに「適度に近い」焦点距離を持つ収束レンズを作れることを示しています。著者らはまた、理論上の焦点距離と実験上の焦点距離の間に食い違いがあったことにも言及したが、これは研磨によって「レンズの曲率半径が変化する」ためだとした。 3D ソフトウェアでの表面の近似、Ember の印刷解像度、異方性の問題など、レンズのパフォーマンスに影響するその他の「固有の制限」もあります。

「この研究の最も興味深い点は、3D 印刷を使用して回折格子を作製したことです。印刷された格子によって生成された回折パターンを分析することで、スリットの周期性と有効スリット幅を推定できます。有効スリット幅が印刷された部品の体積全体を満たすという点で、これらの格子はユニークです。」この特徴により、2 つ以上の光学デバイスを 1 つの印刷コンポーネントに統合することが可能になります。例えば、回折格子と組み合わせたレンズが製造されます。

光学分野における 3D プリントは、手頃な価格から速度の向上、実験やカスタマイズの可能性まで、業界に多くのメリットをもたらすため、ますます人気が高まっています。今日、研究者やメーカーは、より滑らかな部品、マイクロオプティクス、手頃な価格のカスタムレンズを作成するための技術革新に取り組んでいます。

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