heliotis helilnspect 超高速光干渉断層撮像3次元計測センサー

製品概要

heliotis社の光干渉断層計測3次元センサーは、対象物の3次元形状をサブミクロンの高精度で計測します。 ステージ一体型のheliInspectはインラインで3次元検査を行いたいという要望から開発されました。 センサ一つ一つが高度な演算処理を行うことができる独自のCMOSセンサーにより非接触で高精度かつ高速な3次元計測が可能です。

機能特徴

heliotis社の光干渉断層計測3次元センサーは、対象物の3次元形状をサブミクロンの高精度で計測します。 ステージ一体型のheliInspectはインラインで3次元検査を行いたいという要望から開発されました。 センサ一つ一つが高度な演算処理を行うことができる独自のCMOSセンサーにより非接触で高精度かつ高速な3次元計測が可能です。

  • 非接触で高精度計測

    heliInspectはサブミクロンの高精度計測を可能とする白色干渉を原理とした3次元センサーです。H8シリーズでは数十nm精度で計測可能です。

  • 高速な3次元計測

    ワンショットあたり0.5秒程度でナノオーダーの3次元計測が可能です。素子内で超高速データ処理を行うセンサーにより、白色干渉計の精度をそのままに劇的な計測時間の短縮を実現しています。

  • 幅広い用途

    通常の画像処理では困難であった透明な液面やガラス、反射率の高い鏡面対象物の表面も正確に計測することが可能です。はんだボールの形状検査、コプラナリティ検査、レンズ表面形状検査、膜厚検査など、幅広い分野に応用できます。

  • 小型で組込みも容易

    heliInspectは超高速センサー、光源および光学系を、小型モジュールにパッケージングしたものです。堅牢で設置が容易なため、研究開発やインラインでの全数検査など、様々な用途に手軽に利用することができます。

heliInspectシリーズには専用のビューアソフト「heliViewer」が付属します。このビューアソフトを用いることで、カメラ/Zステージの制御から計測結果の確認までを容易に行うことが可能です。計測が可能になるまでの調整に時間を要することなく、ターゲットを即座に計測することが可能です。動画ではheliViewerの起動から正しい計測結果を取得するまでを紹介しています。わずか1分弱程度で正しい計測結果が取得される様子をぜひ動画でご確認ください。

適応分野

  • 段階的に変化する高さ、角度、形状計測
  • 表面のうねり、粗さ計測
  • キズや汚れなどの欠陥検出
  • 面の平坦度、変形率の計測
  • 数nmオーダーのフィルム等の厚さ計測(断層モード)
helilnspectの適用事例はこちら

仕様

製品名heliInspect H8
Zステージエンコーダ 分解能20nm(標準モデル) 1nm(高精度モデル)
水平方向分解能0.24μm0.48μm1.2μm2.4μm3μm6μm12μm
視野(mm)0.131 × 0.1230.259 × 0.2460.648 × 0.6411.296 × 1.2291.62 × 1.543.24 × 3.076.48 × 6.14
WD2mm (Nikon)3.4mm (Nikon) 2.52mm (Leica)4.7mm (Nikon) 3.57mm (Leica)7.4mm (Nikon) 3.57mm (Leica)12mm42mm42mm
本体サイズH254mm x W100mm x D58mm
ソフトウェア組込み用SDK(HALCON, C++, LabView, Python)
製品名heliInspect H9
Zステージエンコーダ 分解能100nm
水平方向分解能12µm16µm24µm30µm48µm
視野(mm)6.5 × 6.18.6 × 8.212.9 × 12.316.2 × 15.425.9 × 24.6
WD50mmT.B.D50mm50mm50mm
本体サイズH270mm x W130mm x D124mm(外付けZステージ含む)
ソフトウェア組込み用SDK(HALCON, C++, LabView, Python)
製品名heliInspect H6heliInspect H4
Zステージエンコーダ 分解能100nm100nm
水平方向分解能0.8μm2μm4μm5μm10μm20μm40μm
視野(mm)0.22 × 0.230.56 × 0.581.12 × 1.171.4 × 1.452.8 × 2.95.6 × 5.811.2 × 11.7
WD2.52mm3.57mm3.57mm14.1mm55.8mm56.6mm16.0mm
本体サイズH147mm x W75mm x D45mmH197mm x W90mm x D48mm
ソフトウェア組込み用SDK(HALCON, C++, LabView, Python)

計測原理

白色干渉法では光源から照射した光をビームスプリッタにより二分し、一方は対象物に、もう一方は参照ミラーに反射してセンサーに入光します。 この2つの光路長が同じ値に近づくとき、光の干渉が起こり、輝度の変化(振幅)が大きくなります。光が最も強め合うポイントをプロットし、繋ぎ合わせると、一つの大きな波になります。 この大きな波のピークポイントが、対象物までの距離を正確に表すことになります。3次元計測デバイスの高さを変化させるか、参照ミラーの位置を変化させることで、2つの光路長が等しくなるポイントを探します。

大きな波の形状を正確に復元するには、光が強め合うポイントを正確に取得する必要があり、そのためには大量の断層画像を取得しなければなりません。このため、通常のセンサでは計測時間が非常に長くなってしまいます。 heliInspectシリーズでは、革新的なセンサーテクノロジーで計測時間の劇的な短縮を実現しています。

1. 超高速信号計測

  • 1秒間に最大100万回の信号計測が可能 = 100万fpsカメラ相当
  • ステージを高速に動かしながら、干渉波形を瞬時に取得

2. スマートセンサー

  • 各素子上に処理回路をもっており、取得した信号を素子上で解析
  • 干渉波形の包絡線のサンプリングデータを5000枚/秒で後段に出力

3. FPGA

  • カメラ内部の後段FPGAにより、高速演算で干渉ピークを検出
  • 最終的に表面高さ情報を輝度値として持つ画像のみを出力

製品形態

超高速センサーpOCT3の活用は、以下の3通りの形態を用意しています。

heliInspect H4/H6

heliotis社の超高速センサー、光源および光学系を、小型モジュールにパッケージングしたものです。堅牢で設置が容易なため、研究開発やインラインでの全数検査など、様々な用途に手軽に利用することができます。

heliCam C3

光源や光学系を含まないカメラモジュールのみの形態で提供します。光源や光学系、駆動系などの自作を希望する装置メーカー様向けの商品です。