活用事例

外観検査装置の被写界深度を拡張する統合型焦点合成ソリューション

焦点距離の異なる複数の画像を撮影した後、各画像の最もピントが合っている部分を合成し、被写界深度の深い画像を作成する焦点合成アルゴリズムと、液体レンズによるオートフォーカス（AF）を組み合わせれば、凹凸がある微細な構造物を高倍率でリアルタイムに可視化できます。しかし、このような高度なソリューションを実現するには、さまざまな技術課題を解決しなければなりません。

焦点合成による被写界深度の拡張

焦点距離の異なる複数の画像を撮影した後、各画像の最もピントが合っている部分を合成することを「焦点合成（深度合成、多焦点合成）」といい、半導体・電子機器向けの外観検査（AOI）装置を中心に、マシンビジョンによる高倍率撮影が求められる用途で広く利用されています。

これらの用途では、高さ・大きさのバラつきにかかわらず、5～数百μmの微細な構造物（プリント基板の部品、はんだ接合、トレース、IC構造など）を単一視点から撮影する必要があります。しかし、一度の撮影で凹凸がある部分を鮮明に捉えることは難しく、検査の速度・信頼性を向上させるには、被写界深度を拡張する焦点合成アルゴリズムが欠かせません。

微細な構造物の高倍率撮影拡大

表面の凹凸の可視化

検査の自動化・インライン化と画質向上

外観検査における統合型焦点合成ソリューションの導入

焦点合成を活用すれば、解像度に影響を与えることなく、被写界深度を拡張することができますが、既存の外観検査装置に焦点合成アルゴリズムを実装することは、技術的に簡単ではありません。特にサイクルタイムの短いインライン外観検査装置の場合、画質以外に検査速度も大きな問題となります。検査の精度とスループットを両立させるには、ビジョンエンジニアがハードウェアの同期、画像取得、アルゴリズムの最適化、処理の高速化の各工程において、設計と実証を慎重に行わなければなりません。

液体レンズによるリアルタイムなピント調整（pylonビューワーの操作画面）

Z軸ステージより高速かつシンプルな液体レンズ

従来のZ軸ステージによるAFと比較した場合、液体レンズによるAF は、数ミリ秒以内のリアルタイムなピント調整が可能であるなど、速度・安定性・導入難度の面で明らかに優れています。しかも、動く機械機構がないため、装置の小型化を図りながら、経年劣化も防止できます。つまり、液体レンズと焦点合成アルゴリズムの組み合わせは、高速・高信頼性・高スループットかつ省スペースが求められるインライン外観検査装置に最適であるといえるでしょう。