GRINTECH GmbH(ドイツ)は10年以上の実績に基づくGRINレンズ及びレンズシステムのリーディングカンパニーです。屈折率分布型レンズ(gradient index lenses)、テレコミニケーション用レンズ、ビーム形成用レンズ、および内視鏡検査用レンズ(Endoscopy)の開発、製造をしております。
情報、医療・バイオメディカル、光計測・センサー技術などの成長分野への各種納入実績がございます。ドイツのイエナにあるフラウンフォーファー研究所の応用光学・精密工学部門から独立し、1999年12月にGRINTECH GmbHは設立されました。
GRINレンズとは非常に優れた光学性能と均一な光学面とを併せ持つ小型化されたレンズです。また、波長依存性が非常に小さいレンズでもあります。
イオン交換によって作られるガラス内部の屈折率分布により、GRINレンズの屈折度合(Optical Power)は決まります。
GRINTECHでは独自の『non-toxic silver exchange』技術がロッドレンズやシリンドリカルレンズに用いられています。小型レンズの標準的な寸法は200µmから2mmで、優れた光学性能を持っています。
単レンズの回折限界NA(開口数)は最大で0.5です。均一な光学面により、必要条件に適した微小光学レンズシステムとの組立ても容易に行えます。技術的な専門知識と信頼できる顧客サービスとをもって、GRINTECH GmbHはこうした製品技術を支えています。
グリンレンズの手引き
GRIN(Gradient Index)レンズの作用を説明するのには、従来のレンズと比較することが最適です。
従来のレンズでは、成型されたレンズ面に光線が入ると、空気から均質物質での屈折率の急変によって、まず光線の屈折が起こります。
次に、光線はレンズの中を直進し、レンズ材質から空気中への急激なインデックス変化が起こるレンズの出口面において再び屈折をします。(Fig 1の右図参照)
精密な表面形状を持つレンズは光線を焦点へ集光し、イメージ(像)を作り出します。
しかし、従来のレンズ表面の作製に求められる高い精度はレンズの小型化に負担となり、生産コストの上昇も伴ってしまいます。
レンズ材質内部の屈折率を連続的に変化させることでレンズの特性(性能)を決めることができるGRINレンズは興味深い選択肢の1つと言えます。
GRINレンズは複雑な面形状ではなく、平らな光学面が使用されます。最終的に焦点へ集光されるまで、光線は連続的に屈曲されます。(Fig.1の左図参照)
レンズの厚さ(直径)は0.2mmまで製作可能です。シンプルなレンズ形状によって生産コスト効率が良くなり、また基本的に他の部品とのアッセンブリも容易となります。
レンズの長さを変えることは、任意のレンズパラメータに適応させることにおいて非常な柔軟性を有します(高い研究開発の手間や費用なしに特別なご要求に合わせた焦点距離や作動距離が可能なことなど)。
例えば、適切なレンズ長を選ぶと平面像がレンズ端面に直接結像されるので、光ファイバーのような部品もレンズ面に対して直接接合することができます。
GRINTECHでは銀またはリチウムによるイオン交換によって特殊なガラス材のGRINレンズを製造しております。
従来のGRINレンズ製造に用いられていたタリウムによる技法とは対照的に、このGRINTECH独自の技法によって製造者や使用者にとって毒性や健康・環境リスクがないことが、特別な屈折率分布を形成する場合において顕著に示されています。
GIRINTECHの銀イオン交換では、タリウムでのイオン交換と同様に屈折率を0.145まで変えることができます。銀イオンをガラスの中に注入あるいは抽出することで、可視及び近赤外域においてNAは0.6まで許容角度は70度までの集光レンズや拡散レンズを作れます。この注入・抽出のプロセスを円柱あるいは板状のガラス材に用いることで、光学平面をもつロッドレンズやシリンドリカルレンズとなります。
棒状または円筒形状の集光・拡散レンズという広い対応範囲により、GRINTECHは小型のGRINレンズシステムや部分組立品(微小光学望遠鏡、内視鏡イメージシステム、ダイオードレーザー用のアナモルフィックビームシェイパー、微小光学スキャナー、高性能単レンズなど)を提供できます。また、同社の持つ光学デザインの能力により、お客様の要求されるシステムにも対応します。
放物形状に近いラジアル型屈折率分布により、周期やピッチ長は入射する光線の高さ位置や角度に影響されることなく、GRIN集光レンズ内部において連続的なコサイン光線追跡となります。(Fig.2を参照)
最適なイメージ(像)の品質を実現するには、とても正確に屈折率分布が理想形状に適合しなければなりません。集光レンズでは、放物線とは若干異なる『n(r) = n0sech(gr)』という関数(分布中央では最大係数がn0)によって理想形状を表します。
ピッチの長さ(P)は勾配係数(gradient constant)を(g)としてP=2pi/gから求められます。
幾何的な勾配係数(g)は勾配屈折率の傾きの特性を示し、次の公式にある通り、レンズの長さ(zl)を用いてレンズの焦点距離(f)と作動距離(s)とを決定します。
GRINTECHの標準品レンズにおける焦点距離や作動距離の典型値はGRINTECH製品仕様に表記されております。Fig.4は先に述べたパラメータを使ったGRINシステムの光学設計方法を表しています。
主平面間であるP1とP2の距離は、GRINレンズが『厚い』レンズとして扱われるべきことを示していますが、そうした事実はGRINレンズの持つ優れた像品質とアイソプラナティックな特性に影響しません。
GRINコリメーションレンズの最大許容角あるいはGRIN対物レンズの最大視野角となるJのそれぞれはNA値によって決まります。ファイバオプティクスなどの場合では、GRINプロファイルの最大変化指数から導き出されます。
nRはプロファイル限界における屈折率であり、dはレンズの直径もしくは厚さのそれぞれです。
集光レンズに加えて、GRINTECHでは光学平面を持った高NA(≈6)GRIN発散レンズも提案しています。発散レンズは、分布の中心部で指数(n0)が最小である放物線形状の屈折率分布により作られます。
Fig.5は発散レンズを通過して特徴化された光線を示しており、非常に短いレンズの焦点距離(f)はレンズの長さによっても決められています。
ただし、この場合は光線の周期的な光線軌道は得られず、これらのレンズは微小光学望遠鏡やスキャナーの生産に適しています。
ここで述べた内容は全て、GRINTECHが供給するGRINロッド/シリンドリカルレンズに通じるものです。可視光域において着色のない特別なガラスに銀イオン交換法を用いることで、高いNA(NA>0.5)を持つGRINレンズが作られ、銀含有ガラスの吸収限界は波長:370nm付近に起こります。一方、低NA(NA</=0.2)のGRINレンズはリチウムイオン交換で作られ、用いられるガラスの吸収限界は波長:235nm付近に起こります。こうした仕様詳細は製品紹介にてご案内しております。
GRINTECHは屈折近視野法(RNF: Refracted-Near-Field method)という独自の製造方法によって屈折率分布を特徴化しています。コリメートレンズの品質はシアリング干渉計で検証され、波面誤差のRMS値によって表記されています。速軸(Fast-Axis)コリメートのシリンドリカルレンズには高出力ダイオードレーザーによるテストも加えられます。内視鏡レンズの像品質はCCDカメラでグリッド(最小で1ミクロン間隔)像を撮影して確かめています。
◆◆◆ ご確認下さい ◆◆◆
GRINTECH社はInscopix社とパートナーシップ契約を結んでおりますため、一部のアプリケーションにおきましては製品の見積・販売ができません。
詳細については総合カタログの10ページをご覧下さい。
(別途対応)
(別途対応)
(別途対応)
GRIN_Rod_Lenses_Numerical_Aperture_0.2_for_high-performance_collimation(PDF 422KB)
(別途対応)
(別途対応)
ブレインイメージング – GRINTECHマイクロオプティクスの最も有用な用途の1つ
適切な生物学的手法とプロトコルを提供することでお客様をより良くサポートするために、GRINTECHは、カリフォルニア州パロアルトにあるInscopix Inc.とのパートナーシップを結んでいます。Inscopix Inc.は神経科学顕微鏡イメージングの主要テクノロジプロバイダです。
2015年12月1日から、Inscopixは、人間以外の神経科学用途向けの非共焦点単一光子落射蛍光イメージングの分野でGRINTECH社製品を独占的に販売しています。ルミネックスではこの用途向けの場合、本製品を販売はできませんので、直接GRINTECHもしくはInscopixにお問い合わせください。
GRIN_Needle_Endomicroscopes_for_Fluorescence_Microscopy(PDF 459KB)
Pos_Unit_3X_for_GRIN-Needle_Endomicroscopes_and_High_NA_Objectives(PDF 324KB)
GRIN_Lens_Gripper_for_GRIN_Lenses_and_Needle_Endomicroscopes_and_High_NA_Objectives(PDF 423KB)
ブレインイメージング – GRINTECHマイクロオプティクスの最も有用な用途の1つ
適切な生物学的手法とプロトコルを提供することでお客様をより良くサポートするために、GRINTECHは、カリフォルニア州パロアルトにあるInscopix Inc.とのパートナーシップを結んでいます。Inscopix Inc.は神経科学顕微鏡イメージングの主要テクノロジプロバイダです。
2015年12月1日から、Inscopixは、人間以外の神経科学用途向けの非共焦点単一光子落射蛍光イメージングの分野でGRINTECH社製品を独占的に販売しています。ルミネックスではこの用途向けの場合、本製品を販売はできませんので、直接GRINTECHもしくはInscopixにお問い合わせください。
GRIN_Needle_Endomicroscopes_for_2-Photon_Microscopy(PDF 458KB)
Pos_Unit_3X_for_GRIN-Needle_Endomicroscopes_and_High_NA_Objectives_(PDF 324KB)
GRIN_Lens_Gripper_for_GRIN_Lenses_and_Needle_Endomicroscopes_and_High_NA_Objectives(PDF 423KB)
High-NA_Endomicroscopic_Imaging_Objective_for_Fluorescence_Microscopy(PDF 447KB)
Pos_Unit_3X_for_GRIN-Needle_Endomicroscopes_and_High_NA_Objectives(PDF 324KB)
GRIN_Lens_Gripper_for_GRIN_Lenses_and_Needle_Endomicroscopes_and_High_NA_Objectives(PDF 423KB)
High-NA_Endosmicroscopic_Imaging_Objective_for_2-Photon_Microscopy(PDF 516KB)
Pos_Unit_3X_for_GRIN-Needle_Endomicroscopes_and_High_NA_Objectives(PDF 324KB)
GRIN_Lens_Gripper_for_GRIN_Lenses_and_Needle_Endomicroscopes_and_High_NA_Objectives(PDF 423KB)
High-NA_Endosmicroscopic_Imaging_Objective_as_Achromatic_Version(PDF 402KB)
Pos_Unit_3X_for_GRIN-Needle_Endomicroscopes_and_High_NA_Objectives(PDF 324KB)
GRIN_Lens_Gripper_for_GRIN_Lenses_and_Needle_Endomicroscopes_and_High_NA_Objectives(PDF 423KB)
High-NA_chromatic_and_field_corrected_Endomicroscopic_Imaging_Objectives(PDF 1.02MB)
Pos_Unit_3X_for_GRIN-Needle_Endomicroscopes_and_High_NA_Objectives(PDF 324KB)
GRIN_Lens_Gripper_for_GRIN_Lenses_and_Needle_Endomicroscopes_and_High_NA_Objectives(PDF 423KB)
Pos_Unit_3X_for_GRIN-Needle_Endomicroscopes_and_High_NA_Objectives(PDF 324KB)
GRIN_Lens_Gripper_for_GRIN_Lenses_and_Needle_Endomicroscopes_and_High_NA_Objectives(PDF 423KB)
シングルGRINレンズの公差:
表面品質:
保管:
GRINレンズとレンズシステムは乾燥した環境で保管してください。
短期間の保管の場合は、レンズ出荷時のプラスチックケースまたは梱包材などで十分な保管スペースを確保してください。
推奨保管温度: -20℃ -80℃。
チッピングや傷を防ぐために、収納ボックスはレンズが互いに接触しないようにする必要があります。オリジナルのケースを使うのが最適です。
取り扱い:
レンズはプラスチック製ピンセット、できれば先細のもので慎重に取り扱って下さい。
レンズは、それぞれの側面のシリンダー面(研磨された端ではなく)をしっかりと持ち、個々のコンパートメントから取り出します。
特に小さいサイズのレンズはレンズボックスの素材にくっつくことがあり、取り外し中に紛失することがありますのでご注意ください。
クリーニング:
光学性能を損なう可能性があるほこりやその他の汚染物質のためにレンズ表面をクリーニングする必要がある場合は、クリーニング溶剤としてエチルアルコールを使用することをお勧めします。
アセトンも使用することができますが、純度の高いものをご利用ください。
Tolerances_and_Handling(PDF 242KB)
ZEMAXによる標準製品の光学設計ファイル
Zemax GRINTECH Objective lenses (Rev. 02.2015) (zip 28 KB)
Zemax GRINTECH Rod lenses (Rev. 02.2015) (zip 97 KB)
Zemax GRINTECH glass catalog (Rev. 02.2015) (zip 544 B)
特注の製品やシステムに関する光学設計サービス(お問い合わせ下さい)
アプリケーション:
お客様の仕様に応じたカスタムファイバーシステムをご提供しています。
ご希望の詳しい仕様をご連絡ください。
アプリケーション:
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ご希望の詳しい仕様をご連絡ください。
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(別途対応)
開発サービス:
お客様のデザイン、要望、仕様に応じたカスタムファイバーシステム開発もご提供可能です。
ご希望の詳しいく仕様等ご相談ください。
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