社長ブログ

レーザ光源の調整

レーザ光源の調整用光学センサについて紹介します。

<概要>

近年半導体レーザ(LD)を新たな分野に採用する事例が増えています。
レーザ光源の基本はLDとレンズというシンプルな光学部品で構成されています。
しかし、出射するビームの性能を最適化するためには、LDとレンズの位置を
高精度に調整する必要があります。

当社では、光ピックアップ
(DVDやBDドライブ内で光ディスクの信号を読み書きする光学ユニット)
で培った技術を生かし、様々なレーザ光源の調整に対応した光学センサ
および調整装置の提案をしております。

<レーザ光源採用機器>

①レーザーレーダ(LiDAR)

レーザービームをスキャンして物体の有無とその物体までの距離を測定する光学ユニットです。
搬送機器や輸送機器等の自動運転には欠くことのできないセンサと言われています。
投光部にレーザ光源を搭載しており、輸送機器では最長100m以上の距離で投光ビームを
最適化する必要があります。この為レーザ光源は高精度に調整が必要となります。

②レーザーライト(レーザーヘッドライト)

LD光の集光点に蛍光材料を配置し、その点を発光元とした投光器。
輸送機器などより遠くまで高輝度の光を照射したい用途に有効と言われています。
発光元を小さくすることでより遠方まで高輝度で照明できるためLD光を効率良く集光
させる必要があります。この分野でもLD光源を高精度に調整する需要があります。

<LDとレンズ>

LDは強度分布を持った発散光を出力します。
この光源とレンズの位置関係でレーザ光源から出射されるLDの状態が変化します。

ここではそれぞれのケースでどのような状況が発生するか解説します。

①LDとレンズの間隔(Z位置またはフォーカス)

LDとレンズの間隔が変わると出射されるLD光は収束光、平行光、及び拡散光となります。
それぞれの状況を以下に示します。

平行光モデル図

 

 

 

 

 

 

 

 

(a)はレンズの焦点距離よりLDが遠くにある場合。
この場合、レーザ光源から出射される光は収束光になります。

(b)はレンズの焦点距離にLDがある場合。
この場合、レーザ光源から出射される光は平行光となります。

(c)はレンズの焦点距離よりLDが近くにある場合。
この場合、レーザ光源から出射される光は拡散光となります。

当社では測定光が収束光、平行光、拡散光のどの状態にあるのかを検出可能な光学センサの
ご提案が可能です。

②LDとレンズの位置(X,Y位置)

レンズの光軸上からLDがずれた位置に来ると出射される光はレンズの光軸に対し
傾いて出射されます。(下記参照)

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実際にはレーザ光源の筐体(の一部)が基準面となっている場合が多く、
その基準面に対する光の角度を調整します。

当社ではレーザ光源の光軸測定を行う光学センサの提案が可能です。

③LDとレンズの傾き(θX,θY)

冒頭に説明しましたが、LDは拡散光であり強度分布があります。
理想的なLDは最大強度の位置とレンズの中心が一致している状態です。
この状態に調整するとレーザ光源は最大効率で光を出射できます。
最近のレーザ光源搭載機器は光強度(パワー)を要求されることが多く、
傾き調整を行う事案が増えています。

当社ではレーザ光源から出射される光の強度分布を測定し、
LDの傾き調整を行う光学センサを提案が可能です。
LDの傾きと光の関係を以下に示します。

 

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(b)のケースですが、LDが傾くとレンズの中心からずれた位置を最大強度部分が通過する為
レーザ光の中心と最大強度がずれてしまいます。
(a)の様にLDの傾きを調整することでレンズ中心と強度中心を合わせることが可能です。

④LDの回転(θZ)

高出力のLDは発光面積を大きくしてパワーを大きくしています。
この場合発光点は点ではなく、楕円となります。
楕円の状態はレンズを通しても同様な特性が保持される為、
LDの回転調整を行う場合もあります。

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当社では光の強度分布のデータから回転方向の測定、調整を行うことが出来る
センサの提案が可能です。

当社はレーザ光源調整に関連する数多くの技術、実績があり、
お客様が望まれる仕様に合わせたセンサのご提案が可能です。

レーザ光源の調整、測定でお困りのことがありましたらフォームからご相談ください。

カメラモジュールの調整・検査

カメラモジュールの調整、検査にチャートを使わずに行う手法を開発しました。

<概要>
一般的にカメラの検査を行うには基準パターンを描画した
チャートを撮影して解像度の測定を行います。

また、カメラの調整を行うにも解像度を測定し、その値が
最良になるようレンズと撮像素子の位置関係を調整します。

しかし、この方法は実際に物像距離にチャートを配置する必要が
あるため装置が大型になります。

当社ではカメラモジュールの調整・検査装置をコンパクトに出来る光源を開発しました。

<チャート使用のデメリット>
①チャート設置距離が長くなる。→ 装置が大型になる。

カメラはレンズや撮像素子の仕様により、調整・検査に最適な実像距離が
決められます。一般的には、調整、検査を行う場合この実像距離にチャートを
配置します。

実像距離はレンズの焦点距離の自乗に比例し、撮像素子の1画素サイズや
レンズのF値に反比例して長くなります。

つまり、遠方を観察する望遠系は長くなり、
またカメラの性能が上がる(画素サイズが小さくなる。F値が小さくなる。(=明るくなる))
と実像間距離が長くなります。

よって、チャート設置距離も長くなります。

この距離をL∞で示します。

L∞ : 一般的にカメラ調整を行う場合の実像距離。
通常はL∞距離にチャートを置きピント等が合う様レンズと撮像素子の位置関係を調整します。
その調整を行うことで L∞ × 1/2 から ∞ までピントが合うカメラを作成することが
可能となります。

L∞= f2  ÷ (σ×F)
f:レンズの焦点距離
σ:撮像素子の1画素サイズ
F:レンズのFナンバー

例)レンズとカメラの仕様をf=5㎜ σ=2.5um(0.0025mm) F=1.8とします。
L∞=5,555.55…㎜

以上の計算結果から、カメラから約5.5mの位置にチャートを置く必要があります。

②チャートが大きくなる。
撮像素子が高画素化することで広角レンズを使い、広い視野で解像度の高い画像を撮影することが
出来る様になってきました。 広角レンズは画角が広いためチャートも大きくする必要があります。

③チャートの管理が必要
チャート設置場所の照明等環境の変化がカメラで測定する解像度値に影響を与えます。
長期的にはチャートの汚れ、傷などが発生した場合は正確な測定・調整が出来なくなります。

当社では①~③にのデメリットを解決すべくLED光源タイプのチャートを開発しました。

<LED光源の開発>
装置の大きさを1m3以内にすることを目標に光源を設計開発しました。

①対象となるカメラのL∞に合わせた光源が作成できること。
②無限遠からのパターンも投影できること。
(任意の実像間距離(∞を含む)にあるチャート像と同条件でパターンを投影可能)
③光源の大きさを最小に
④投影するパターンの変更を可能に
⑤複数の光源を1台のコントローラで制御できるように

それらを踏まえ開発した製品仕様

光源ヘッド
光源  : 白色LED
有効系 : φ24mm
外形寸法: φ32×153mm

コントローラ
最大制御ヘッド数 : 17台

光源実物a

 

 

 

 

 

 

バックフォーカスの調整に

チャート

 

 

 

解像度検査に

解像度検査

 

 

 

 

 

 

 

 

<マニュアル調整にも対応したLD光源の開発>

一般的にはカメラの調整を行う場合には先に記述のとおり、
チャートを使い解像度を測定し、レンズと撮像素子の位置関係が最適な状態に調整します。

スマートフォンに搭載されているカメラの様に同じ製品を大量に製造する場合は装置を
専用化し自動調整することでコストパフォーマンスが得られます。

しかし数がそれほど多くない多品種少量のカメラ製品や試作品などを調整する場合は、
自動化するほどコストをかけられないためマニュアル調整を行いたいものです。

当社ではこのような要望に対しレンズと撮像素子の間隔を測定可能な
レーザー光源を開発しました。

→チャート法はなぜ自動調整なのか。

下図に解像度、レンズ、撮像素子間隔の関係をグラフ化したものを示します。

解像度グラフ

 

 

 

 

 

 

 

 

解像度は撮像素子やレンズの仕様、性能によって最良点の数値は変化します。
その為今調整している撮像素子とレンズの位置関係が最良な状態なのかは
1ポイントの解像度測定値を見てもわかりません。

通常は最良点を通過するまで撮像素子とレンズの位置を移動させ求めます。
この方法では光軸方向に撮像素子とレンズの間隔を変え何点か解像度を測定、
それらのデータを解析し最良ポイントを計算します。

その間隔に自動ステージ等を用いて移動させ調整を行います。
定量的な間隔調整をしなければならないので自動ステージが必要です。

この為、チャート方式によるカメラ調整機は高価な自動調整機が多数を
占めています。

チャート法の欠点はレンズと撮像素子の間隔に対し解像度が非線形で
あるため自動調整が必要になります。

したがって、間隔と測定値が線形の物を開発すればマニュアル調整が
出来ることになります。

当社では撮像素子とレンズの間隔に対しリニアな特性を持つLD光源を開発しました。

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この光源を使うことで現在の測定値からどれくらいどちら方向に動かせば
最良点に到達できるかをリアルタイムで判断できます。

調整者はあとどれくらい動かせばレンズと撮像素子の位置関係が最良になるか
リアルタイムで判断ができます。この為、マニュアル調整も可能となります。

ここで使用しているLD光源の詳細情報を以下に示します。

 

カメラa

 

 

 

 

 

 

 

 

 

LD光源から出射した光はカメラの撮像素子上で結像します。
そのビームスポットの形状がポイントです。

当社のLD光源は非点格差の成分を持った光を射出します。
その光を被検カメラで撮影すると上の図の様な形になります。

レンズと撮像素子の間隔が近すぎると(a)の状態、縦長のビーム形状に、
反対に遠すぎると(c)の状態、横長になります。ビーム形状を(b)の状態、
真円にすることでレンズと撮像素子の間隔を最良にすることが出来ます。

この方法によりレンズと撮像素子のフォーカス調整を行うことが出来ます。

次にレンズと撮像素子の傾き調整です。

カメラキャプチャ

 

 

 

 

 

 

 

 

傾き調整は2台のLD光源を使います。

それぞれレンズの画角内で斜め方向から入射します。
レンズと撮像素子が傾いた状態(a)だと2つのLD光源のビーム形状が
異なる形状になります。

これは撮像素子が傾くことで撮像素子とレンズの間隔が2つのLD光源の
光軸上で異なった間隔となるからです。

この間隔を同じにすることで撮像素子とレンズの傾きを合わせることが出来ます。
この調整をX,Y軸について行うことで2軸方向の傾きが完了します。

最後にX-Y-θ調整です。

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カメラに対し2本以上のLD光源を入射します。
上記の図はレンズ光軸上①と軸外②からLD光を入射した状態です。

撮像素子が光軸中心からずれている(X-Y方向)場合、(a)の様に①の
スポットが中心からずれた位置に結像します。

また、撮像素子が回転(θZ)している場合は①と②の座標関係も回転します。
①と②のスポットが既定の座標に来るようにX-Y-θZ調整を行うことで、
撮像素子のずれを調整することが可能となります。

カメラキャプチャ02

 

 

 

 

 

 

 

 

以上X-Y-Z-θX-θY-θZの6軸同時調整を行うためには
5つの光源を同時に入射することで可能です。

当社では5つのLD光源のスポット画像を解析し、6軸それぞれ撮像素子と
レンズのずれ量を定量的に測定表示するプログラムを開発、提供しています。

それぞれの測定値は以下の単位系にて測定値を表示します。

• 焦点位置 : Z(um)
• 傾き   : θX-θY(deg)
• 位置   : X-Y(um)
• 回転   : θZ(deg)

5光源実物

 

 

 

 

 

 

 

 

チャート法に代わるLED光源とLD光源の紹介をしました。
これら2種類の光源は組み合わせて使用することも可能です。

例えば、カメラのマニュアル調整 + 解像度検査装置なども実現することが可能です。
貴社のご用途に合わせて様々なご提案が可能です。ご興味
おありでしたらフォームよりお問い合わせください。

スピンドルモータの振れ・軸倒れ測定

トピックスNo.0013で紹介している、
高速で回転するスピンドルモータの軸振れと軸傾きを測定する技術を紹介します。

<概要>
高速かつ高精度で回転するスピンドルモータの測定を非接触で行います。
静的な測定はダイヤルゲージなどを用いて測定可能ですが、レーザを用いることで
動的な測定が非接触で行えます。

<測定ニーズ>
①光ディスク、HDDのスピンドルモータ
記憶媒体(ディスク)を回転させ、ディスク上の情報を読み書きする装置。
ディスクの振れが大きくなるとエラーが発生し、読み書きができなくなる。
この為スピンドルモータの測定が必要。

②機械加工機のスピンドルモータ
マシニングセンター、フライス盤、旋盤など工具や加工品をチャッキングして
回転させ加工を行う装置。スピンドルに振れがあると正確な加工ができない。
また振れにより工具や装置の破損につながる。この為スピンドルモータの測定が必要

③ビームスキャンモータ
レーザープリンタやレーザーレーダー等に搭載され、反射ミラーを回転させることで
レーザービームをスキャンするモータ。モーター軸に振れがあると目的の位置に
ビームをスキャンすることが出来ない。この為モータの測定が必要

<測定原理>
スピンドルの振れはスピンドルモータの軸の振れを測定することで検査ができます。
傾きの測定技術としてオートコリメーション法があります。
当社ではレーザを光源としたチルトセンサを有しており、この技術で測定が可能です。
測定原理はトピックスNo.0016_チルトセンサ を参照ください。

<チルトセンサのメリット 1>
チルトセンサの測定値は測定距離(ワーキングディスタンス)の影響を受けません。
下の図でa~dは同じ角度の測定対象物とします。
反射光は同じ角度で受光系のコリメータレンズに入射します。
同じ角度で同一のレンズに入射した光は1点で集光します。
集光点の座標が測定角度になりますので本測定原理は測定距離の影響を受けません
ワーキングa

 

 

 

 

 

<チルトセンサのメリット 2>
1点計測で傾きが求められる。
下左図 通常変位測定で傾きを測定するためには2点案の距離(l)と変位差(Z)を
求め計算する必要があります。
tanθ= z/l にて角度が求められますが、測定間隔lが短くなると分解能が低下します。
この点下右図当社のチルトセンサは微小面積でも測定が可能であり、測定面積の影響を受けません。

変位計01a

 

 

 

 

 

 

 

 

また、変位計で2軸の傾きを求めるためには3点以上の測定が必要です。

変位計02a

 

 

 

 

 

 

 

 

以上のことから傾きを測定するための方法として
チルトセンサ(オートコリメーション法)は最適と言えます。

<スピンドル測定>
アナログデータ出力10KHzサンプリングに対応した高速のチルトセンサを使い、
スピンドルの測定面に光を当て反射光の計測を行います。
下の図は振れを持つスピンドルが90度ずつ回転した時の測定について解説したものです。

0013_スピンドル

 

 

 

 

 

 

 

 

 

この測定をスピンドル回転時に連続して行い、スピンドルの軸振れと軸倒れを測定します。

<アナログチルトセンサ>
スピンドル測定専用ソフトウエアを搭載したアナログチルトセンサについてご紹介します。

・主な仕様
測定範囲  : ±60分(±1度)
分解能   : 0.001度(0.06分)
サンプリング: 10,000回/秒
センササイズ: W100×D150×H56mm
質量    : 約800g

・高速測定
当センサは毎秒10,000サンプリングが可能です。
スピンドル測定は実使用回転数でないと発生しない振れがあるため
測定は実回転数での測定が要求されます。その回転は極めて高速です。

例)3,600rpmで回転
  3,600rpm = 60rps
  10,000サンプリング ÷ 60回転 ≒ 167サンプリング/回転
  360度 ÷ 167サンプリング ≒ 2.2度毎の測定が可能。

・分解能
 0.001度の分解能を変位に換算。
 スピンドルの支点から10㎜の位置での変位量  : 0.2um
     〃     100㎜   〃     : 2um

測定スピード、分解能とも十分な性能を有しているのがお分かりいただけると思います。
サンプル測定などがありましたらご協力いたします。フォームよりご連絡ください。

粗面のチルト測定(その1)

<概要>
ガラスなどの鏡面ではなく、未研磨の金属面など粗面を
非接触で角度測定する方法を開発しました。

従来鏡面のチルト測定ではオートコリメータ法によるリアルタイム測定を行ってきました。
しかし、粗面は正反射光成分が弱く、従来のレーザを用いたチルトセンサでは測定ができませんでした。

今回粗面の反射光を使い、リアルタイムにチルト測定を行うことが出来るようになりました。

<開発結果>
可干渉性の低い光源を採用することで粗面の測定が可能となり、今まで不可能であった
測定物の角度測定が可能となりました。

実験にはアルミの板材を使用しました。
名称未設定 1

 

 

 

 

 

 

開発したチルトセンサで測定、測定物を定量的に傾け、その傾けた量と
測定値の比較を行いました。

結果を以下に示します。

名称未設定 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

測定誤差としては0.02度以内で測定レンジは±1度を確保しました。
また、測定は毎秒10回以上とほぼリアルタイム測定を実現しました。

過去に測定ができなかった測定物を開発したチルトセンサで測定し、測定が可能となりました。
今後セラミック基板やパッケージ、切削や研磨傷のある素材などを測定可能にすべく
開発を続けてまいります。

角度測定されたい粗面のサンプルなどございましたら下記よりご連絡ください。お待ちしております。

干渉計を使わない平行度10秒以下の高精度測定

<概要>
ソリッドエタロンなど両面を研磨された部品の平行度測定を行う装置を開発しました。
代表的な測定方法としては干渉計を使った方法が有りますが、短時間で簡単に測定する方法として
レーザーチルトセンサ(オートコリメータ)を使った方法を提案します。

<開発結果>
測定面は研磨されていますが反射率が低い場合が多いため輝度の高いレーザーのチルトセンサを使います。
レーザーチルトセンサは反射率数%あれば測定可能です。
また価格も干渉計に比べると安価です。

簡単且つ短時間で測定するには測定物を置くだけで測定が完了できることが最良と考え、
2台のレーザーチルトセンサを測定物を挟み込む位置に配置することとしました。

しかし上記配置の場合表面反射と裏面反射が重なってしまい、測定が困難。
測定物を透過したレーザーがもう一方のセンサに入射してしまい測定ができません。

通常一般的なオートコリメータの場合測定光を測定物に対し垂直にあてます。
この場合、測定面(表面)を透過した光が裏面に到達し、反射光が光学センサに返ってきます。
この光が測定に影響を与える為正確な測定ができなくなります。(下図参照)

名称未設定 2

 

 

 

 

 

今回の装置は両方から光学センサで測定物を挟み込む配置なため
2つのセンサから射出したレーザーは同一光軸上を通ります。
すると一方の光学センサの測定光が測定物を透過してもう一方の
光学センサに入射してしまい、測定に影響をあたえてしまいます。
(下図参照)
名称未設定 3

 

 

 

 

 

以上のことから一般的なオートコリメータでは今回の装置には使うことが出来ません。
この問題を解決する為に測定光を測定物に対し斜めにあてることで
裏面反射と透過光による影響を除去した光学センサを開発することとしました。
(下図参照)

名称未設定 4
 

 

 

 

この光学センサ2台で測定物を挟み込むように配置することで測定物を置くだけで
平行度10秒以下の高精度測定可能な装置の開発に成功しました。

このような測定手法に
ご興味おありでしたら下記よりご連絡ください。

チルトセンサ販売体制見直しのお知らせ

aaa_Infomation

 

 

拝啓、貴社益々のご清栄の程、お慶び申し上げます。
平素は格別のお引き立てを頂き、厚く御礼申し上げます。

去る6月22日にご案内しました”各種チルトセンサ販売終了のお知らせ”ですが、
反響が大きく弊社の販売体制を改善することといたしました。

当初部品入手の懸念がございましたCCDカメラですが、当面チルトセンサの
供給に影響を与えない数量を確保することができました。

また年内にCMOSカメラ搭載チルトセンサ開発のめどを立てることを予定して
おります。

以上のことによりKT-2030、KT-2060、KT-8030、KT-8060、KT-1530の
販売を継続、他の従来機種に関しましては終了機種(後述)を除き
最終出荷から3年以内のリピートオーダーに限り対応いたします。

一旦販売終了とのご案内を差しあげたにもかかわらず、
このような体制変更となり大変申し訳ありません。

終了機種
KT-1512
KT-2045,KT-2110
KT-3020,KT-3045,KT-3150
KT-6000全機種
KT-7015
KT-8045,KT-8110

なお、特注でご案内しております製品は引き続き継続対応いたします。
詳細はお問い合わせいただけますようお願いします。

各種チルトセンサ販売終了のお知らせ

aaa_Infomation

 

 

拝啓、貴社益々のご清栄の程、お慶び申し上げます。

平素は格別のお引き立てを頂き、厚く御礼申し上げます。

この度チルトセンサに使用しているCCD素子の製造中止に伴い、
KT-1530及びKT-8060以外のKTシリーズ/レーザチルトセンサの
販売を終了させて頂きます。

今後チルトセンサは、外観、仕様、価格、納期等の変更が有りますが、
特注製品として生産は続行させていただきます。

詳細につきましてはお問い合わせください。

誠にご不便をおかけしますが、ご理解賜りますようお願い申し上げます。
また、引き続き弊社製品に一層のご厚情を賜りますようお願い申し上げます。

  • 販売終了日 : 2016年6月末
  • 継続販売機種 : KT-1530 KT-8060
  • チルトセンサにつきましては別途特注対応にての対応は継続いたします。
  • 詳細はお問い合わせください。

    ねじの締め忘れを検出する光学センサ

    <概要>
    ねじ締め不良検出用光学センサの相談を受けました。 自動ねじ締め装置では、
    時々斜めにねじを締めこんでしまいねじ締めが完了しないまま規定トルクに達してしまい、
    結果的にねじの締結不良が発生します。このねじ締め不良を隙間センサで発見したいという
    事で開発を行いました。

    <要望>
    ①ねじ締め部は周囲に物理的な制限があるため片側からでの測定が行える事。
    →透過光センサは使えない。
    ②0.5㎜の隙間を検出可能なこと。
    ③高速測定可能なこと

    <開発結果>
    落射照明で隙間測定
    ・今回の測定は測定部に構造物が近接している為透過型の測定方法は採用できません。
    この為光学センサの内部から照明を当て隙間を測定する方法にしました。

    ・光学センサを開発し実際の隙間を変えて測定したところ、下図の通り
    目標である0.5㎜の検出が可能であることが判りました。

    隙間画像

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    ・更に隙間を狭くすると、0.1㎜まで測定できることが判りました。

    ・測定画像を画像処理装置にて数値化、リニアリティー確認を行いました。
    ・画像処理時間は数百msecで実用上問題はありません。

    <実測データ>
    隙間リニアリティ

     

     

     

     

     

     

     

    数値化したデータを隙間の値と比較しグラフ化しました。
    リニアリティーも問題なく直線性の良いデータが取れました。

    <結論>

    ・落射照明を使った隙間測定を実現できました。
    ・今回の光学系のセッティングでは0.05㎜程度の分解能が確保できると思われます
    ・今回開発した技術でねじの締め忘れだけではなく、様々な隙間測定に応用できる
    可能性が有ります

    一方向からの測定で隙間が測定したいというニーズがあればご相談ください。

    レンズの評価

    <市場概要>
    近年スマートフォンに搭載されるカメラの進歩は目覚ましく、高画素化、
    暗所撮影能力など性能が向上しています。
    これに伴い搭載されるレンズも高性能(高解像度、低Fナンバー化)が要求されており、
    レンズメーカーは様々な性能向上の方策を講じています。

    その1つが
    レンズ製品を構成する単レンズの品質管理を厳格化することです。

    例えば、
    ①厚さを一定に。②面ずれを少なく。③変形を防ぐ。
    等があります。

    これらの品質は成形機の成形条件や成形型の位置決め等で決まります。

    レンズメーカーでは常に最適な状態で成形機を作動させ、
    時間とともに変化する成形状態をモニタし、補正し続ける必要が有ります。

    成形条件をモニタするためには成形されたレンズを評価することが必要です。
    当社ではこの様な評価を行う測定技術を確立し、レンズ測定の基礎光学系を開発しました。
    (特許出願中)

    この光学系を応用しレンズ成形現場に必要な測定装置の開発を各種行っております。

    <確立したレンズ測定技術>

    ①レンズの厚さを測定する技術。

    →薄いレンズの表面と裏面の反射光を分離して測定する技術を確立。
    →100um程度の薄さまで測定可能。

    以下のグラフは200um厚の測定片を一般的な光源と当社の光源で測定した結果です。

    社長ブログ01

     

     

     

     

     

    ②レンズの頂点に測定光を入射する技術。

    レンズ厚や段差測定を行う際、頂点に測定光を当て高さを測定する光学系を開発しました。

    ③レンズの基準面を測定し、その基準面に対し垂直に測定光を入射する技術。

    →レンズの基準面(レンズバレル底面など)を測定し、その基準面に対し測定光学系の
     光軸の垂直出しを行うことができます。
    →更に測定光学系の光軸を測定レンズの第一面の頂点に合わせることができます。

    この機能を使ってレンズの面ずれを測定する技術を開発しました。

    <開発する測定装置>

    ①レンズの厚さ測定装置(トピックス_0017)

    →レンズの第一面の頂点を通る光軸上でレンズの厚さを測定します。
    →100um~のレンズ厚さを測定可能です
    →測定分解能は1um。

    ②レンズの段差測定装置

    →レンズの第一面の頂点とフランジ部等レンズの平面部との段差を測定します。

    ③レンズの面ずれ測定装置

    →レンズの第一面の頂点を通る法線上に垂直な測定光を入射し、
     レンズを透過した光の角度変化を測定する。 その測定値を使い面ずれを算出することが可能です。

    (この時測定光はレンズ基準面(フランジ底面等)と垂直に入射するものとします。)

    *各測定装置の詳細につきましては直接お問い合わせください。

    <組レンズへの応用>

    レンズの面ずれの測定は組レンズの測定にも応用できます。 組みレンズを1つのレンズとみなすことで組レンズのレンズバレル基準面(バレル底面等)に対する組レンズの軸倒れの測定が行えます。

    この測定を使い以下に示す装置の実現が可能となります。

    ①スマホカメラの組立装置

    ②スマホレンズの調整装置

    これらの応用装置については次回記載いたします。

    今回開発した技術で製作可能な装置の体系図を以下に示します。

    社長ブログ

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    ±20度のチルトセンサ検討

     当社では操業当時からオートコリメータ方式のチルトセンサを販売してきました。
    測定範囲は最大で±2.5度(±150分)の製品を販売しております。

     昨年±2.5度より広範囲の測定が行いたい要求があった為、±5度(±300分)の製品を開発、
    販売を開始しました。(トピックス_0015)

    主な測定用途は
    1,手振れ補正機構の測定
    2,傾斜ステージ、移動機構の測定
    3,MEMS等マイクロミラーの測定
    などです。

     最近±5度よりも広範囲の測定が行いたいというご要望が有り、測定光学系の検討を行いました。
    検討内容は1ビームで測定、高速且つ限界まで測定範囲を広げた光学センサを実現することです。
    オートコリメータは平行光をセンサーから射出し、測定物に反射した光の集光点の距離を角度に
    換算する技術であり、1ビームで角度測定が可能、測定距離が異なる場合でも測定値が影響を受けにくい
    といった特長があります。(詳しくはトピックス_0016をご覧ください)

     オートコリメータの測定は反射光を使い測定を行いますので、測定対象物がθ傾いていると
    反射する光(センサーに戻ってくる光)は2θの角度で返ってきます。従いまして広い角度を測定する
    為には大きな開口数を持ったレンズが必要となります。

     開口率を大きくするためにはレンズの径を大きくするか、焦点距離を短くする必要がありますが、
    焦点距離=測定距離になるので際限なく焦点距離を短くすることはできません。

     このふたつの要因を最適化した結果、±20度が適当であるとの結論に達しました。
    ±20度でも開口数(NA)は0.64となり、顕微鏡レンズのような開口数となりました。

    (下図参照)

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     次に高速測定の検討ですが、従来アナログセンサを受光系に用いて各種センサを作製した実績が
    あります。この技術を使い±20度の範囲を高速で測定できるチルトセンサの実現めどが立ちました。

    <仕様(予定)>
    測定項目  :チルト(θX,θY)
    測定範囲  :±20度(±1,200分)
    分解能   :0.1度以下
    測定可能距離:18mm
    データ出力 :アナログ出力(±5V)
    サンプリング:10,000回/秒
    外形寸法  :300×150×60(mm)

    ご興味あおりでしたらお問い合わせよりご連絡ください。