重要性を増す変位計測

製造現場において、製品の生産性向上、品質向上、そしてコスト削減に直結する、測定や検査の測定精度、再現性の重要性はますます高まっています。その中でも、厚みや形状測定など、非接触でμm(マイクロメートル)レベルの高精度な測定が求められる工程では、集光性と指向性の優れたレーザーを用いた変位計は欠かせないものとなっています。レーザー変位計は、ウェハや電極の厚みなど、微細な寸法測定や基板の高さ、段差、断面形状の測定、振動や振れの測定にも適しており、自動車のブレーキディスクの振れ、エンジン振動などの測定、検査など多岐にわたって利用されています。本記事では、レーザー変位計に用いられるレーザーダイオードの選択について詳しく説明します。

レーザー変位計は、計測対象の変位を高精度で測定するための重要な機器です。高い空間分解能を得るためには、計測対象への照射スポット径は小さくする必要があります。そのため、一般的には横シングルモード(Single transverse mode)のレーザーが用いられます。計測対象で反射したレーザー光はレンズを通してCMOSセンサに集光され、CMOSセンサ上のビームの位置に基づいて変位が計算されます。このとき、ビーム品質が良好であるほど検出誤差が小さくなり、高精度で再現性の高い測定が可能となります。

レーザー波長の選択には多くの要素が関連します。レーザーダイオードの発光効率は現状では近赤外域(700-1000nm)が最も高い一方、光検出器で最も多く用いられるCMOSセンサは、500-700nm帯が最も高感度となるものが多いです。このため、システムのトータル効率を考慮して、赤色帯(630-700nm)のレーザーダイオードが広く用いられています。その中でも、計測対象への照射スポットが確認しやすい視認性の高い630-660nmのレーザーダイオードが多く選ばれています。

製造工程では、限られた空間で測定を行うことが求められるため、レーザー変位計の小型化も重要です。機器の冷却構造を簡略化し、小型化を実現するためには、高温でも安定して動作するレーザーダイオードが選ばれます。また、レーザー変位計の検出距離によっては、対象物に近接して測定を行う場合もあり、機器の発熱により対象物が膨張し、測定誤差を生じさせる可能性があります。そのため、低消費電力で高効率に動作するレーザーダイオードが求められます。したがって、一般的な計測システムと同様に、レーザーダイオードの電力変換効率の高さ、動作温度の高さ、良好なビーム品質などは、レーザー変位計においても重要な要素となっています。

最後に、ウシオにて現在開発中の、レーザー変位計に適したレーザーダイオードをご紹介します。
当社が培ってきた赤色レーザーダイオードの高効率・高温動作技術を展開した、レーザー変位計に最適な、波長662nm、光出力12mWでクラス最高の広動作温度、高効率・低消費電力、かつ良好なビーム品質を実現したレーザーダイオード「HL65311MG/312MG」です。2024年12月より評価サンプルの提供を開始しましたので、ご要望の際は営業担当までお気軽にお問い合わせください。


■製品特長
・光出力12mW
　低反射や表面の粗い対象物など、測定範囲を拡大します。
・クラス最高の-40℃～90℃の広動作温度範囲
　極低温から高温まで幅広い温度環境下で動作可能で、機器の冷却構造を簡略化し小型化を実現します。
・クラス最高の低消費電力・高効率動作
　機器の発熱を抑え、温度変化による対象物の膨張・縮小などの影響で生じる測定誤差を低減します。
・良好なビーム品質
　検出誤差を低減し、計測精度向上に寄与します。


■製品仕様（動作温度　Tc＝25℃）

光出力	12mW
発振波長	662nm
動作温度	-40～+90ºC
ビーム拡がり角 (FWHM)	水平7°  垂直30°
横モード	横シングルモード
発振モード	TEモード
パッケージ	5.6mm CAN パッケージ

  

■アプリケーション
・    変位センサ
・    光電センサ
・    計測機器



■パッケージ

• ・ウシオ標準5.6mmパッケージ

• 製品画像	HL65311MG	HL65312MG

• ■特性曲線
   

  • I-L curve characteristic	Far Field Pattern
    Spectrum

    
    
    ・HL65311MG/312MGのデータシートはこちら

  
  ■量産時の想定MOQ
  本製品の量産時の最小発注数量(MOQ)は、以下の通りです。
  MOQ: 10,000個/lot
  
  MOQに関するご質問やご要望がございましたら、営業担当までお気軽にお問い合わせください。
  
  
   

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