白色干渉法

ここでは、3Dセンサーの計測方法の一つである「白色干渉法」について、原理・仕組み、導入のメリットなどをご紹介します。

白色干渉法とは

光源からの白色光をビームスプリッタによって分割し、一方を対象物に、もう一方を参照ミラーに照射して、それらの光の干渉の強弱から対象物表面の凹凸の高さ・深さを測定する方法です。対象物表面の凹凸によって生じる光路差から得られる干渉縞の情報を高さ情報に変換し、表面の形状を測定します。光の波長のオーダーで、フォーカス位置を算出することが可能です。
非常に高い精度で三次元の情報を得られるにもかかわらず、計測範囲が狭く、計測に時間がかかることから、研究開発用途がほとんどでしたが、近年、高精度なCMOSセンサーが開発され、微小な対象物も精密かつスピーディーに測定できるようになりました。

白色干渉法を導入するメリット

白色干渉法は、対象物に直接接触することなく、離れた位置からでも寸法測定・形状測定ができるため、対象物を傷つけることがありません。
一番のメリットは、その精度です。ナノオーダーでの計測が可能であり、計測精度の基準ともなるような手法です。また、対象物の材質・色を問わず測定が可能。半導体ウェハやCMOSカバーガラスなど、光沢・鏡面状の対象物であっても、安定して測定可能なため、多種多様なワークの検査に対応することができます。

白色干渉法がおすすめの
製造現場

白色干渉法は、対象物の色・材質などを問わず精密な測定が可能なため、各種ガラス、プラスチックレンズの表面形状測定や透過波面形状測定、金属あるいはセラミック製シール部品表面、金属製電気部品、刃物、ギア、ボールベアリング表面など各種メカ、電気部品の形状測定、めっき表面の粗さ・摩擦面の観察など、さまざまな分野で活用されています。

【目的・用途別】
寸法計測におすすめの
3Dセンサー3選

【目的・用途別】
外観検査におすすめの
3Dセンサー3選

【目的・用途別】
位置決めにおすすめの
3Dセンサー3選

「精度」で選ぶなら

HeliInspect H8/H9

引用元HP：LINX公式（https://linx.jp/solution/3d/product/heliinspect/）

• ナノオーダーの超高精度高さ計測
• 最大25mm角視野、100万点の高さデータをワンショット撮影

公式サイトで
詳細を見る

「速度」で選ぶなら

WI-5000

引用元HP：https:Keyence公式（https://www.keyence.co.jp/products/measure/interference/wi-5000/）

• 最短0.13秒で高さデータ取得
• 寸法、段差、体積など3D測定ツール搭載

公式サイトで
詳細を見る

白色干渉法を用いた
3Dマシンビジョン・
3Dセンサーの製品例

heliInspect

引用元：LINX
https://linx.jp/product/heliotis

対象物の3次元形状をサブミクロン精度で計測する、3次元計測センサーです。「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。センサー一つひとつが高度な演算処理を行える独自のCMOSセンサーを搭載し、非接触で高精度かつ高速な3次元計測を実現しています。

非接触・超高精度・高速計測

• 内蔵FPGAやスマートセンサーで1ショット約0.5秒の高速処理
• 白色干渉法によるナノメートルレベルの高さ精度（数十nm～）
• 1メガピクセルカメラで高解像度撮影（100万点のデータをワンショット撮影）
• 金属/鏡面/透明体/斜面でも苦手なく計測可能
• 最大視野25mm角

用途特化型のインライン検査

• 研究開発から全数検査まで、各種用途に柔軟に対応
• 小型・堅牢な設計で設置が容易、現場での運用に適する

おすすめ用途・業界

• 半導体・電子部品製造
  微細な構造やはんだボール、チップ接続の高精度検査に最適。
• 医療機器・精密機器開発
  非接触かつ高速な3D計測で、プロトタイプ検証や品質管理に活用。

WI-5000シリーズ


引用元：キーエンス
https://www.keyence.co.jp/products/measure/interference/wi-5000/

MAX10×10mmの測定エリアに対し、8万点の高さを瞬時に取得できる白色干渉3D変位計です。取得した高さデータに対し、段差や体積・など各種寸法測定をわずか0.13秒で検出することが可能です。対象物の形状・材質・色を問わず、ワンショットで高速＆高精度に3次元寸法を測定することができます。

高い安定性と耐振動性能

• 独自開発の「IPO- Engine」で超高速並列処理
• 「CBスキャンシステム」により振動を極限まで低減し、正確な測定を実現

多彩な測定モードで幅広い検査に対応

• 寸法、段差、体積、画像寸法など多様なパラメータを同時測定
• 材質や色に左右されず、光沢や鏡面対象も安定して計測可能
• 3D測定ツール搭載（段差、高さ、体積測定など）

おすすめ用途・業界

• 半導体ウェハ検査
  広い測定領域を瞬時にスキャンできるため、ウェハ全体の欠陥検出や面全体の平坦度測定に適用。
• 自動車・航空機部品検査
  大面積の部品の寸法や凹凸、体積検査など、厳しい品質管理が求められる現場におすすめ。
• 光学・精密部品製造
  光沢や鏡面などの特殊素材にも強く、光学レンズやセンサー部品の精密測定に適している。

FA化に強い「3Dマシンビジョン」
販社‧メーカー
3選を見る

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