社長ブログ

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。

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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。

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±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。

修理対応期間の目安

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製品の販売終了後5年間を目安に部品を保有するよう対応しております。
但し、部品調達等の諸事情によりそれ以前に修理対応が不可能に
なる製品もございますので、その場合にはご了承下さい。

各種チルトセンサ生産終了のお知らせ

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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、ソニー社製CCDセンサが生産終了になり、
カメラメーカーよりCCDカメラ生産中止の連絡が有りました。

それに伴い、レーザーチルトセンサーの一部が、
弊社部品在庫が無くなり次第販売を終了とさせて頂くこととなりました。

新しい撮像素子を搭載したレーザーチルトセンサーを開発する所存ですが、
生産に入るまでかなり開発期間が必要と思われます。
それまで、多大なるご迷惑をお掛けする事を、心からお詫びします。

今後採用を予定しているお客様に対しては現状の弊社在庫にて、
出来る限り現商品にて対応させて頂きたいと思いますので、弊社担当にご連絡頂ければ幸いです。

引き続き弊社製品に一層のご厚情を賜りたくお願い申し上げます。

軸外収差測定

スマートフォンのカメラレンズに代表されるマイクロレンズですが、
MTFによる評価法が一般的です。

しかし、光学技術者から言えば収差そのものが知りたいものです。

MTF測定値は像の良し悪しを評価する物であり、実際にそのレンズが
有している性能は収差を評価する必要があります。
このためZygoをはじめとする、波面干渉計が光学開発の基準測定機と
して使われています。

波面干渉計は光軸上の収差測定を行うことについては高分解能であり
大変優れています。しかし光軸外の収差を測定するためには測定物の
セッティングが難しく測定再現性が取れない等汎用性は限られています。

そこで当社では軸外収差も軸上収差と同じ分解能で一度に多点測定が
できる装置の開発を行っています。

reboot

2015年11月20日にホームページをリニューアルしました。
今後ともよろしくお願いします。

ご興味おありの記事、弊社技術でひらめいたことなど
ございましたらお気軽にお問い合わせください。