変位計で透明体を測定する

よくあるお客様の声として、カバーガラスでフタをされたCMOSセンサ表面までの高さのみ測定したいというニーズがあります。ところが、CMOSセンサは外装に光学コーティングされたカバーガラスがあるため、下記のようにカバーガラスの表裏とチップ表面からの3点の反射がえられてしまい、測定器はそれら3点までの距離を出力します。ガラス表裏までの距離（No2とNo3）は必要なく、センサ面までの測定結果のみが欲しい時にはどうすればよいのでしょうか？

実際に図 1を変位計で測定すると、下図2のように表すことができます。縦軸を輝度、横軸を測定レンジとしています。この横軸は、測定器の測定レンジ（例えば80 ㎜）を0  ㎜に置き換え、そこからの相対距離を表しています。測定レンジと設置状態（図1）から推測して、センサ面からの反射がNo.1、カバーガラス上面からの反射がNo.2、カバーガラス裏面からの反射がNo.3となります。

複数の反射を扱う際の便利な機能として、駿河精機の変位計にはピークソート機能というものがあります。複数の反射の中で測定したい反射の指定や、測定する範囲の指定などを行うことができます。この機能を使えば透明体における様々なパターンの測定に応用することができます。

駿河精機の変位計について詳しくは、以下をご覧ください。

レーザ変位計「Smart LPS 1D」

変位計で透明体を測定するテクニックとして、以下2つが挙げられます。

前項でも述べたようにCMOSセンサは3つの反射が得られるため、No.1の反射を指定すればセンサ面までの高さだけを測定することができます。

このテクニックは、下記コラムの「レーザ変位計で厚みを測る」の発展応用で、ソフトウェア機能を利用して特定の測定結果のみを出力させることにあります。

レーザ変位計で厚みを測定する
3つの方法とは？

物の外寸や厚みを測るとき、真っ先にノギスやマイクロメータ計測器に手が伸びます。筆者も、エンジニアの業務のみならず、子供の頃から慣れ親しんだノギスが自宅の机上にいつも置いてあり、日常でもちょっとした物の長さや厚みを精密に測る際には手放せません。これら安価で便利な精密測定器具も、少し見直してみると、意外と盲目的に「精密！正確！」と使用していることが多々あることに気が付きます。 今回は、「厚みを測る」観点から、それらアナログ計測器の短所のお話と、それら短所を克服するためにレーザ変位計を使用した厚み測定方法についてのお話を進めていきます。

今度は逆に、カバーガラスの厚みや平行度のみを測定したい場合は、No2やNo3の測定結果のみを出力します。しかし、カバーガラスとCMOSセンサとの距離が非常に短い時、図 3のようにCMOSからの反射が強すぎて、カバーガラスからの反射がうまく得られない場合があります。

ピークソート機能を使用すれば測定したい範囲を指定することができるため、CMOSからの反射を排除することによって、カバーガラスからの反射のみ測定することもできます。

CMOSセンサのような透明体と不透明体の複合を同時にレーザで変位測定する場合は、目的に合った測定を1回で可能なSmart LPS 1Dのソフトウェア機能を活用できます。

「Smart LPS 1D」は低価格で高精度なレーザ変位計です。光学原理を用いて測定するため、小数点以下の細かい変位測定を簡単に行うことができ、アナログ器具を用いた測定方法と比べて高い精度での測定が可能です。
デモ機の貸出も行っておりますので、測定を試したい方は、お気軽に以下からお問合せください。

デモ機貸出

またSmart LPS 1Dは、レーザ光を用いて測定対象に非接触で測定ができるため、測定対象を傷つける心配がありません。複数箇所の測定をする場合でも、変位測定にかかる時間を大幅に短縮できます。

Smart LPS 1Dについて詳しくは、以下の資料をご覧ください。