社長ブログBLOG

自動運転

日本の自動運転の定義はアメリカの非営利団体(SAE International)
の定義を採用しています。

レベル0~5の6段階に分けられており、内容は次の通りです。

レベル0 ドライバーがすべてを操作する。

運転支援、自動制御などのシステムは介入せず、ドライバーがすべての
運転制御を実施するもの。

完全に手動で運転するものになりますので、運転に関しては
センサーを搭載していない車といったところでしょうか、

レベル1 運転支援、自動制御のシステムにより、ステアリングの操作、
加速、減速のどちらかをサポートするもの。

ステアリングの操作は、車線から外れた場合に位置を補正するもの、
走行中に前の車と一定の距離をおいた状態で自動で速度を調整するもの
などで、自動運転ではなく、運転支援技術と呼ばれています。

レベル2 部分的に自動運転が可能
加速、減速の前後の制御とステアリング制御による左右の監視と制御の
両方をシステムが対応する。

このレベルまでが自動運転の主体は人になります。

レベル3 緊急時以外は車が自動で制御

ドイツで発表されたAudi A8がレベル3の自動運転を搭載していますが、
日本ではまだ法整備の問題もあり、日本での発売は未定です。

レベル4 特定の場所で車が自動で制御

高速道路などの特定の場所に限り、周りの状況を認識し、運転に関わる
制御を行います。緊急時の対応も行うもの

レベル5 場所の制限なく自動で制御

このレベルになると、人が運転する必要がなくなるため、
運転制御に必要な装置はすべてなくなったものになります。

弊社では自動運転で必須といわれているデバイス、LiDAR開発に
欠かせない光学測定技術を有しております。

LiDAR開発においてお困りな点、測定テーマなどありましたら
ご相談ください。

LCDモニタ(FH-5150)メモリフィルム対応終了のお知らせ

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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。

掲題の件、弊社製チルトセンサと合わせて販売しておりました
メモリフィルム付きのLCDモニタですが、生産設備の老朽化により
新規の生産が不可能なことから2018年2月を持ちまして対応を
終了させていただきました。

メモリの代替案としましては画像処理ユニットを用いる手法、
角度校正用2点間隔クサビガラスを用いてお客様ご自身でメモリを
作成する手法などの対応となります。

ご不便おかけして申し訳ございませんが、
ご承知いただけますようお願いします。

なお、メモリフィルムなしのLCDモニタは引き続き販売を継続いたします。

(詳細はお問い合わせいただけますようお願いします。)

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。

粗面のチルト測定(オートコリメータ法)(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(オートコリメータ)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(オートコリメータ)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(オートコリメータ)を使います。
レーザーチルトセンサ(オートコリメータ)
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(オートコリメータ)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(オートコリメータ)販売体制見直しのお知らせ

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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(オートコリメータ)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(オートコリメータ)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(オートコリメータ)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(オートコリメータ)販売終了のお知らせ

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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(オートコリメータ)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(オートコリメータ)の
販売を終了させて頂きます。

今後チルトセンサ(オートコリメータ)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(オートコリメータ)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(オートコリメータ)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。