近年、半導体や電子デバイスの微細化・高精度化に伴い、ラインスキャン型の共焦点3Dセンサー「Gocator 4000/5000シリーズ」への注目が高まっています。
本シリーズは、従来のシングルポイント測定が一般的だったクロマティックコンフォーカル（色収差を利用した共焦点方式）をラインスキャン化した製品です。レーザー光切断プロファイラーと同等の操作性・運用性を維持しながら、従来の光切断方式では難しかった数ミクロンレベルの微細形状を高速かつ高精度に測定できます。
本号では、Gocator 4000/5000シリーズの特長と、光切断方式との違い、適用シーンについて詳しくご紹介します。
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共焦点方式によるサブミクロン精度の高精度計測
Gocator 4000/5000シリーズは、一般的なレーザー光切断プロファイラーと同じような操作感で、ワークの3次元プロファイルをラインスキャンで取得できます。
通常の光切断方式では、対象物に直線状のレーザー光を照射し、その表面形状によって生じるレーザーラインの歪みをカメラで捉えることで、3次元形状を測定します。そのため、照射されたレーザーラインの中心高さをどれだけ精密に検出できるかが、測定精度を左右する決定的な要素となります。
ここで性能の壁となるのが、照射する光線の細さです。光切断方式では、限界までビームを細く絞り込んだとしても50μm前後の太さが物理的な限界点でした。さらに、レーザー光固有のスペックルノイズ（斑点状の干渉模様）を回避できず、これが精度向上を阻む要因となっていました。
これに対し、Gocator 4000/5000シリーズは独自の共焦点光学系によってスペックルノイズを完全に排除することができ、10μm未満という極めてシャープな輝線を描出できます。
そのため、従来の光切断方式では難しかった数μmから数十μmレベルの微小な段差や凹凸も、インラインで高精度に数値化できます。
光切断に勝るとも劣らない速度性能
シングルポイント型の共焦点センサーと比較すると、2kのライン走査が可能なGocator 4000/5000シリーズは「2000倍のハイスピード」と謳うことも可能です。しかし、両者は用途や運用環境が根本的に異なるため、その数値を単純に比較するメリットは薄く、実際のインライン検査では、同じラインスキャン方式であるレーザー光切断プロファイラーとの比較が重要になります。
2,000ポイントクラスの光切断プロファイラー「Gocator 2500シリーズ」のラインレートは、実運用で約8kHzです。一方で、Gocator 4000/5000シリーズではそれを上回る約10kHzのラインレートを軽々と実現します。
さらに、撮像視野や高さ方向の測定範囲を実用的なレベルで最適化（制限）することにより、最大20kHzの圧倒的なサンプリングスピードが実現可能で、従来のレーザー光切断方式を凌ぐ高速性能を誇ります。
このように、Gocator 4000/5000シリーズは、従来の光切断方式と同等以上の高速性を維持しながら、共焦点方式ならではの高精度な3次元計測を実現しています。
Gocatorの共焦点ラインセンサーは、4000シリーズと5000シリーズを展開しています。
Gocator 4000 シリーズの特徴
真上からスキャンする同軸光学設計により、深い溝や突起などの凹凸の激しい形状でも高精細な3Dデータが取得できます。最大傾斜角±85度の急斜面でも撮影可能です。
Gocator 5000 シリーズの特徴
発光側と受光側のレンズが45度に向かい合うよう配置されたコンフォーカル光学系です。
高いZ解像力を持ち、透明な多層素材の表面または内部の断層データを細かく分離して取得することができます。
Gocator 4000/5000 シリーズラインナップ
透明体の撮影例（マイクロ流路デバイス）
| Gocator 4000/5000 シリーズはガラスやフィルムなどの透明体でも高精度な測定が可能です。 主に医療・バイオ分野で利用されるマイクロ流路デバイスは、数ミクロンから数百ミクロンという極めて微細な溝の中に液体を流し、混合・反応・分離などを行います。 流路に異物などでつまりが発生すると、想定通りの挙動を示さないため、事前に検査が必要です。 しかし、2Dカメラではガラス越しに撮影することになるため、背景や流路形状による正反射データが影響し、安定した検査が難しい対象物です。 透明体の多層測定が可能なGocator4000/5000シリーズでは、マイクロ流路デバイスの表面、流路層を分離し、流路の幅と厚みを3次元的に高精度に測定します。 |  |
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