医療機器や車載カメラなど、安心・安全に関わる
製品に求められるナノメータオーダーの精度。
いま、その厳しい品質に対する要求が、
ものづくりの現場に広がりつつあります。
例えば、誰にとっても身近なあの製品にも！
高精度なものづくりを手軽な操作性で支えるシステムとして、
いま注目の「縞解析装置」をご紹介します。
What's this?
非接触で一瞬測定！
干渉縞からナノレベルの
凹凸を読み取る。
「関東平野にピンポン玉1個」の精度で、
ナノレベルの凹凸をビジュアル化
富士フイルムは「レーザー干渉計」を使って、球面や平面の滑らかさを追求し、光学レンズの高機能化と品質向上を実現してきました。干渉とは、光と光がぶつかり合った時に、新しい波形が起きる現象です。
「レーザー干渉計」は、2つに分割したレーザー光が測定用基準板と測定サンプルのそれぞれに到達して反射した、2つの光の干渉が起こす波の縞模様を測定し、表面の滑らかさを測定する装置です。ベースとなる測定用基準板の精度は最大でλ／20。これは関東平野にピンポン玉1個分しか凸部分がないという、非常に高レベルの滑らかさを意味します。干渉縞を見れば、測定サンプルと測定用基準板との差が現れ、製品が基準を満たしているかがわかります。
しかしそれだけでなく、実はいま、凹凸の正確な数値や、最も高い地点の特定までが、幅広いものづくりの現場で求められるようになっているのです。そこで期待されるのが国内トップシェアを誇る富士フイルムの「縞解析装置」。
縞解析装置は「レーザー干渉計」が測定した縞を数値化、ビジュアル化し、商品開発や品質管理の向上に貢献します。また、製品の表面の要求仕様に対する形状誤差を確かなデータとして示すことにより、厳しい製品規格に対応します。
■平面測定時の干渉縞による合否判定例
■球面測定時の干渉縞による合否判定例
半導体から宇宙産業まで、
広がる縞解析装置の活用領域
縞解析装置は、「レーザー干渉計」が測定したモノクロームの縞画像を分析して、カラフルな鳥瞰図や等高線図を作成。高い部分は赤く、低い部分は青く色分けされるため、ひと目で詳細形状を把握できます。任意に指定した2点間の断面図を画像化、さらに最も高い点(Peak)と最も低い点(Valley)の差(P-V値)を表示できます。こうした多彩な機能を活用すれば、製品や金型のどこを修正すればいいのか、製造工程のどこを調整すればいいのかが、ひと目でわかります。誰でも直感的に操作できる使いやすさも、多くのお客様に好評です。
非接触型で対象を傷つけず、研磨面（鏡面）であればガラス、金属、セラミックスなど、幅広い素材の平面・球面の滑らかさが簡単に測定可能です。そのため、光学レンズにとどまらず、高い精度が求められる最先端のものづくりの現場で、「レーザー干渉計」とセットで購入されるケースが急速に増えてきました。半導体の基板となるシリコンウェハーをはじめ、人命に関わる医療機器、運転支援や自動運転の要となる車載カメラ、新幹線や航空機の部品、宇宙産業製品など、厳しい品質管理を必要とする製品では、縞解析装置の確かなエビデンスが必須なのです。実は、あなたが毎日使っているあの製品のクオリティにも、縞解析装置が一役買っています。
■縞解析装置の結果表示画面
活用先は企業秘密!?
国際的な競争力を支える縞解析装置
その製品とは、ほかでもないスマートフォン。縞解析装置がチェックしているのは、内蔵カメラのレンズだけではありません。実は、画面を保護するカバーガラスも重要。レンズに接触している部分の面精度が低いと画像がゆがんでしまうため、一部のメーカーでは縞解析装置を使って詳細なデータを取っているのです。ほかにも、コンタクトレンズを成型する金型の調整や、光ファイバーコネクタの接続面、レバー式の蛇口内部の部品など、縞解析装置の活用範囲は実に多彩です。ピアノの鍵盤を成型する際にも、弦を叩く面が均一でないと音質に影響するので、金型の検査に使われています。このように縞解析装置の用途は大きく広がっていますが、その多くは企業秘密のため公開されていません。確実なのは、IoTやAIをはじめとする技術革新がさまざまな製品の高機能化を促し、納入時に高い仕上がり精度を求められるようになることです。
今後、ナノレベルのエビデンスは製品に大きな付加価値を与え、国際的な競争力の源泉となるでしょう。さまざまなものづくりの現場で、当たり前のように縞解析装置を利用する未来が、すぐそこまで来ています。
■ 「縞解析装置」に関する情報はこちら
【取材協力／富士フイルム株式会社 光学・電子映像事業部】
記事公開：2018年12月
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