heliotis helilnspect 白色干渉計測3次元エリアセンサー

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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。

  • 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。

  • 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。

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。
heliInspectを設置して撮影開始をクリックするだけでターゲットを即座に計測することができます。

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 )
レンズ倍率100x50x20x10x8x4x2x
水平分解能
( µm )		H80.240.481.22.43612
H8M0.120.240.61.21.536
視野(mm)0.13 × 0.120.26 × 0.250.65 × 0.611.3 × 1.21.6 × 1.53.2 × 3.16.5 × 6.1
WD ( mm )2
(Nikon)		3.4
(Nikon)
2.5
(Leica)		4.7
(Nikon)
3.6
(Leica)		7.4
(Nikon)
3.6
(Leica)		12.842.943
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
レンズ倍率3x2x1.5x1x0.8x0.5x
水平分解能
( µm )		H981216243048
H9M468121524
視野(mm)4.10 × 4.356.14 × 6.538.19 × 8.7012.29 × 13.0615.36 × 16.3224.58 × 26.11
WD ( mm )タイプS494951515151
タイプL–110–113113113
本体サイズタイプSH300mm x W216mm x D116mm ( 外付けZステージ含む )
タイプLH342mm x W221mm x D116mm ( 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

heliotis社の超高速センサーは以下の2通りの形態を用意しています。

heliInspect H9/H8/H6/H4

heliInspect H シリーズは、センサー・光学系・Zステージなど計測に必要なコンポーネントをコンパクトな筐体にパッケージングした計測ユニットタイプになっており、PCと接続することですぐに高さ画像を取得することが可能です。
必要な視野/ 水平分解能に合わせて選択することができ、インラインでの計測アプリケーションや研究用途など幅広く活用いただけます。

heliCam C4

heliCam C4 はHeliotis のコアであるセンサー heliSens S4 をカメラ筐体にパッケージングしたカメラモジュールです。
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ており、干渉光学系や駆動系をユーザー独自に選定することが可能です。
計測器/検査機メーカー様など、自社の装置にheliotisの高速干渉計測を組み込みたい方に適した製品形態です。

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