(57)【要約】  観察方法では光干渉断層計から深さ方向に交差する平面上の異なる複数の位置における測定対象の測定値を取得する（Ｓ１００）。観察方法では複数の位置毎に測定値を深さ方向に積算する（Ｓ１０４）。観察方法では複数の位置毎に積算値に基づいて測定対象の収縮パラメータを算出する（Ｓ１０５）。
2020059523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光干渉断層計から、深さ方向に交差する平面上の異なる複数の位置における、測定対象の測定値を取得し、
前記複数の位置毎に、前記測定値を深さ方向に積算して積算値を算出し、
前記複数の位置毎に、前記積算値に基づいて、前記測定対象の収縮パラメータを算出する
観察方法。
【請求項２】
請求項１に記載の観察方法であって、
前記複数の位置毎に算出した収縮パラメータを平面上の該複数の位置に対応させて示すパラメータマップを、表示する
観察方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の観察方法であって、
前記積算値の算出において、所定の深さ位置の範囲内の測定値を積算する
観察方法。
【請求項４】
請求項３に記載の観察方法であって、
前記複数の位置それぞれにおいて、前記測定値の深さ方向におけるピーク位置を検出し、
前記積算値の算出において、前記複数の位置それぞれにおける、前記ピーク位置を基準とした、同じ深さ位置の範囲内の測定値を積算する
観察方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の観察方法であって、
前記収縮パラメータは、検量線を用いて、前記積算値から換算する
観察方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の観察方法であって、
前記複数の位置毎に算出した積算値を平面上の該複数の位置に対応させて示す積算値マップを、表示する
観察方法。
【請求項７】
光干渉断層計から深さ方向に交差する平面上の異なる複数の位置における測定対象の測定値を取得し、前記複数の位置毎に前記測定値を深さ方向に積算して積算値を算出し、前記複数の位置毎に前記積算値に基づいて前記測定対象の収縮パラメータを算出する制御部を備える
観察装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１８年９月１９日に日本国に特許出願された特願２０１８−１７５１２６の優先権を主張するものであり、この先の出願の開示全体をここに参照のために取り込む。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、観察方法および観察装置に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
セラミックスは、硬度、耐熱性、耐食性、電気絶縁性などの多様な物性において優れている。そのため、用途に求められる機能を奏するように製造されたセラミックス構造体が、多様な用途で用いられている。【０００４】
セラミックス構造体は、原料の調合工程、成型工程、乾燥工程、および焼成工程などを経て製造される（特許文献１参照）。製造中のセラミックス構造体は、乾燥工程および焼成工程などにおいて、収縮する。収縮後の構造体は、要求サイズになるように、研削される。収縮後の構造体は硬く、研削に時間がかかる。それゆえ、収縮後の構造体が要求サイズに出来るだけ近づくように、成型工程における、収縮前の構造体（以下、「成型体」と呼ぶ。）のサイズが決められている。【０００５】
製造途中における収縮は、成型体の特性などによって変動する。それゆえ、同一の調合であっても、調合された原料のバッチ毎に、決めるべき成型体のサイズが変動する。従来、成型工程では、ラバープレスなどにより中間成型体を成型し、中間成型体の検査により収縮率を推定し、収縮率に基づいて成型体のサイズが決められ、当該成型体のサイズに合うように中間成型体が切削される。中間成型体の検査には、比較的長い時間を有する。それゆえ、同一のバッチで調合された原料を用いた中間成型体の一部を抜出して当該一部の中間成型体が検査され、検査に基づいて推定される収縮率を同一バッチの成型体の収縮率とみなして、切削量などの切削条件が調整されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１７−１７０８６９号公報
【発明の概要】
【０００７】
第１の観点による観察方法では、
光干渉断層計から、深さ方向に交差する平面上の異なる複数の位置における、測定対象の測定値を取得し、
前記複数の位置毎に、前記測定値を深さ方向に積算して積算値を算出し、
前記複数の位置毎に、前記積算値に基づいて、前記測定対象の収縮パラメータを算出する。
【０００８】
また、第２の観点による観察装置は、
光干渉断層計から深さ方向に交差する平面上の異なる複数の位置における測定対象の測定値を取得し、前記複数の位置毎に前記測定値を深さ方向に積算して積算値を算出し、前記複数の位置毎に前記積算値に基づいて前記測定対象の収縮パラメータを算出する制御部を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る観察装置を含む観察システムの概略構成を示す機能ブロック図である。
【図２】図１の光干渉断層計の制御部が算出する測定値と深さ方向との関係を示す図である。
【図３】図１の光干渉断層計が複数の位置において算出する測定値を説明するための図である。
【図４】図１の観察装置の制御部が測定値のピークとなる深さ位置を基準位置に合わせることを説明するための図である。
【図５】図１の観察装置の制御部が複数の位置において検出した測定値を、深さ方向に積算して積算値を算出することを説明するための図である。
【図６】測定値の積算値と生密度との対応関係を示す検量線を説明するためのグラフである。
【図７】図１の表示部に表示されるパラメータを例示する図である。
【図８】図１の観察装置の制御部が実行するマップ作成処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示を適用した観察装置の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１１】
図１に示すように、本開示の一実施形態に係る観察装置１０を含む観察システム１１は、光干渉断層計１２および観察装置１０を含んで構成される。観察システム１１は、例えば、セラミックス構造体の製造中間体である成型体を測定対象ｏｂｊとして観察する。なお、図１において、各機能ブロックを結ぶ矢印を含む実線は、ビーム状の光の進行を示している。また、図１において、各機能ブロックを結ぶ破線は、制御信号または通信される情報の流れを示す。破線が示す通信は有線通信であってもよいし、無線通信であってもよい。
【００１２】
光干渉断層計１２は、ＯＣＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）によって、測定対象ｏｂｊの表面から最大で１０ｍｍ程度の深さまでの映像を撮像する。本実施形態において、光干渉断層計１２は、波長掃引型ＯＣＴ装置であるが、他の方式のＯＣＴ装置であってもよい。光干渉断層計１２は、光源部１３、ビームスプリッタ１４、参照ミラー１５、走査部１６、検出器１７、および制御部１８を有する。
【００１３】
光源部１３は、検出器１７が検出可能な帯域の光であって、例えば近赤外の帯域の光を放射する。光源部１３は、波長掃引光源であってよく、時間軸に沿って、予め設定された範囲内で変化する波長の光を繰返し放射してよい。なお、光干渉断層計１２が波長掃引型以外の方式のＯＣＴ装置である構成においては、光源部１３は当該方式に応じた光源であってよい。光源部１３は、例えばコリメートレンズを含み、細径の平行光を放射する。
【００１４】
ビームスプリッタ１４は、光源部１３の放射方向に設けられている。ビームスプリッタ１４は、例えば、ハーフミラーである。ビームスプリッタ１４は、光源部１３から放射される光を分離して、２方向に進行させる。また、ビームスプリッタ１４は、後述する、参照ミラー１５から入射する基準光と、測定対象ｏｂｊから入射する信号光とを混合した干渉光を検出器１７に向けて進行させる。
【００１５】
参照ミラー１５は、ビームスプリッタ１４により分離された光の一方の進行方向に設けられる。参照ミラー１５は、鏡面が当該進行方向に垂直となるように配置され、入射する光を、基準光としてビームスプリッタ１４に向けて反射する。
【００１６】
走査部１６は、ビームスプリッタ１４により分離された光の、参照ミラー１５とは異なる方向に進行する光を照射光として用いて、測定対象ｏｂｊを走査する。走査部１６は多様な機構で走査を行ってよい。例えば、走査部１６はガルバノミラーなどの反射部材を用いて反射方向を変えながら、照射光を反射することにより走査を行ってよい。また、走査部１６は、可動ステージなどを用いて測定対象ｏｂｊ表面における照射光の照射位置を変えることにより走査を行ってよい。
【００１７】
走査部１６は、測定対象ｏｂｊを、測定対象ｏｂｊの照射面内における所定の領域内で、走査してよい。所定の領域は、例えば矩形であってよい。測定対象ｏｂｊは、例えば、ラスタスキャン、ベクタスキャン、スパイラルスキャンなどの任意の方式で走査されてよい。本実施形態においては、ラスタスキャンによって、測定対象ｏｂｊが走査される。
【００１８】
なお、測定対象ｏｂｊは、光干渉断層計１２において、照射光が０°以上の入射角で測定対象ｏｂｊに照射されるように、配置される。走査部１６により測定対象ｏｂｊの多様な位置に照射された照射光は、吸収により減衰しながら、表面から深さ方向に沿って進行し、それぞれの深さ位置において反射散乱する。反射散乱した信号光はビームスプリッタ１４に入射する。
【００１９】
検出器１７は、ビームスプリッタ１４から進行する干渉光を受光する。検出器１７は、受光量に応じた強度の測定信号を出力する。
【００２０】
制御部１８は、１以上のプロセッサおよびメモリを含む。プロセッサは、特定のプログラムを読み込ませて特定の機能を実行する汎用のプロセッサ、および特定の処理に特化した専用のプロセッサを含んでよい。専用のプロセッサは、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ；Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）を含んでよい。プロセッサは、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ；Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ）を含んでよい。ＰＬＤは、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）を含んでよい。制御部１８は、１つまたは複数のプロセッサが協働するＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ−ｏｎ−ａ−Ｃｈｉｐ）、およびＳｉＰ（Ｓｙｓｔｅｍ  Ｉｎ  ａ  Ｐａｃｋａｇｅ）のいずれかであってもよい。
【００２１】
制御部１８は、検出器１７から取得する測定信号に逆フーリエ変換を施すことにより、図２に示すような、照射光ＥＬの任意の照射位置ＥＰにおける深さ方向に沿った反射光強度を測定値として算出する。制御部１８は、走査部１６から位置情報を取得することにより、照射光ＥＬの照射方向に重なる深さ方向に交差する平面上の照射位置ＥＰを認識する。制御部１８は、照射位置ＥＰと深さ方向に沿った反射光強度を関連付けて、観察装置１０に出力する。
【００２２】
観察装置１０は、制御部１９、記憶部２０、および表示部２１を有する。
【００２３】
制御部１９は、１以上のプロセッサおよびメモリを含む。プロセッサは、特定のプログラムを読み込ませて特定の機能を実行する汎用のプロセッサ、および特定の処理に特化した専用のプロセッサを含んでよい。専用のプロセッサは、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）を含んでよい。プロセッサは、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）を含んでよい。ＰＬＤは、ＦＰＧＡを含んでよい。制御部１９は、１つまたは複数のプロセッサが協働するＳｏＣ、およびＳｉＰのいずれかであってもよい。
【００２４】
制御部１９は、図３に示すように、光干渉断層計１２から、深さ方向に交差する平面上の異なる複数の位置、言い換えると、複数の照射位置ＥＰにおける、測定対象ｏｂｊの測定値を取得する。なお、測定対象ｏｂｊの測定値とは、本実施形態において、前述のように、深さ方向に沿った反射光強度である。制御部１９は、取得した、複数の位置それぞれにおける深さ方向に沿った測定値を記憶部２０に記憶させてよい。
【００２５】
制御部１９は、複数の位置それぞれにおける測定対象ｏｂｊの測定値のピークとなる深さ方向の位置をピーク位置として検出してよい。制御部１９は、図４に示すように、複数の位置（例えば、第１の照射位置から第５の照射位置）それぞれにおける測定対象ｏｂｊの測定値の深さ方向の基準位置を、検出したピーク位置に合わせてよい。
【００２６】
制御部１９は、図５に示すように、複数の位置毎に、測定値を深さ方向に積算して積算値を算出する。なお、制御部１９は、積算値の算出に際して、所定の深さ位置の範囲内に含まれる測定値を積算してよい。積算値の算出における所定の深さ位置の範囲は、複数の位置それぞれにおける光干渉断層計１２における基準点を原点とした座標系における深さ位置の範囲であっても、深さ方向のピーク位置を基準とした同じ深さ位置の範囲であってもよい。
【００２７】
制御部１９は、積算値に基づいて、複数の位置毎に、測定対象ｏｂｊの収縮パラメータを算出する。なお、収縮パラメータとは、測定対象ｏｂｊの乾燥および焼成における収縮の度合いに影響を与える、測定対象ｏｂｊである成型品の内部状態を示す任意の変数である。収縮パラメータは、例えば、成型品の生密度および空隙率などである。積算値は、成型品の粗密によって変動し得、生密度のような収縮パラメータと相関性を有している。そこで、制御部１９は、図６に例示するような、積算値に対する収縮パラメータの検量線を用いて、積算値から換算することにより、収縮パラメータを算出してよい。
【００２８】
制御部１９は、図７に示すように、複数の位置毎に算出した収縮パラメータを、平面上の当該複数の位置に対応させて示すパラメータマップＰＭを作成してよい。なお、制御部１９は、複数の位置毎に算出した積算値を、平面上の当該複数の位置に対応させて示す積算値マップを作成してよい。
【００２９】
制御部１９は、複数の位置毎に算出した収縮パラメータを、セラミックス構造体の製造装置に通知する。当該製造装置では、通知された収縮パラメータに基づいて、収縮パラメータが算出された測定対象ｏｂｊに対する切削条件を定める。当該製造装置は、定めた切削条件で、測定対象ｏｂｊを切削し、乾燥工程および焼成工程を通して、セラミックス構造体を製造する。なお、制御部１９が、収縮パラメータに基づいて切削条件も算出してよい。制御部１９が切削条件を算出する構成においては、制御部１９が製造装置を制御して、算出した切削条件で測定対象ｏｂｊを切削させてよい。
【００３０】
記憶部２０は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）など、任意の記憶デバイスを含む。記憶部２０は、制御部１９を機能させる多様なプログラム、および制御部１９が用いる多様な情報を記憶する。
【００３１】
記憶部２０は、例えば、測定対象ｏｂｊ毎の複数の位置それぞれにおける深さ方向に沿った反射光強度を記憶する。また、記憶部２０は、例えば、積算値に対する収縮パラメータの検量線を記憶する。また、記憶部２０は、例えば、複数の位置毎の測定対象ｏｂｊ毎に算出した収縮パラメータを記憶する。
【００３２】
表示部２１は、画像を表示する、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどのディスプレイである。表示部２１は、制御部１９が作成したパラメータマップＰＭおよび積算値マップの少なくとも一方を表示してよい。
【００３３】
次に、本実施形態において制御部１９が実行する、マップ作成処理について、図８のフローチャートを用いて説明する。マップ作成処理は、光干渉断層計１２が任意の測定対象ｏｂｊの測定値の計測を開始するときに合わせて開始する。なお、光干渉断層計１２による計測の開始は、例えば、光干渉断層計１２から取得する同期信号によって、制御部１９に認識されてよい。
【００３４】
ステップＳ１００において、制御部１９は、任意の照射位置ＥＰにおける測定対象ｏｂｊの測定値、すなわち深さ方向に沿った反射光強度を取得する。取得後、プロセスはステップＳ１０１に進む。
【００３５】
ステップＳ１０１では、制御部１９は、ステップＳ１０１において取得した測定値のピークとなる深さ方向の位置をピーク位置として検出する。ピーク位置の検出後、プロセスはステップＳ１０２に進む。
【００３６】
ステップＳ１０２では、制御部１９は、測定対象ｏｂｊの測定を行うべきである全位置における測定値を取得済みであるか否かを判別する。なお、制御部１９は、全位置における測定値を取得済みであるか否かを、例えば、光干渉断層計１２から取得する同期信号、および完了を通知する情報などに基づいて判別する。全位置における測定値を取得していない場合、プロセスはステップＳ１００に戻る。全位置における測定値を取得している場合、プロセスはステップＳ１０３に進む。
【００３７】
ステップＳ１０３では、制御部１９は、複数の位置それぞれにおける測定値の深さ方向の基準位置を、ステップＳ１０１において検出したピーク位置に合わせる。基準位置合わせ後、プロセスはステップＳ１０４に進む。
【００３８】
ステップＳ１０４では、制御部１９は、ステップＳ１０３において基準位置を合わせた所定の深さ位置の範囲内の測定値を積算して、積算値を算出する。積算値の算出後、プロセスはステップＳ１０５に進む。
【００３９】
ステップＳ１０５では、制御部１９は、ステップＳ１０４において算出した積算値に基づいて、複数の位置それぞれにおける収縮パラメータを算出する。収縮パラメータの算出後、プロセスはステップＳ１０６に進む。
【００４０】
ステップＳ１０６では、制御部１９は、ステップＳ１０４、Ｓ１０５それぞれにおいて算出した複数の位置それぞれにおける積算値および収縮パラメータを示すパラメータマップＰＭおよびを積算値マップ作成する。パラメータマップＰＭおよび積算値マップの作成後、プロセスはステップＳ１０７に進む。
【００４１】
ステップＳ１０７では、制御部１９は、ステップＳ１０６において作成したパラメータマップＰＭおよび積算値マップを表示部２１に表示させる。パラメータマップＰＭおよび積算値マップの表示後、プロセスはステップＳ１０８に進む。
【００４２】
ステップＳ１０８では、制御部１９は、ステップＳ１０６において作成した積算値マップおよびパラメータマップＰＭを製造装置に出力する。積算値マップおよびパラメータマップＰＭの出力後、マップ作成処理は終了する。
【００４３】
以上のような構成の本実施形態の観察装置１０では、光干渉断層計１２が複数の位置で測定した測定対象ｏｂｊの測定値を用いる。したがって、観察装置１０は、高速かつ非侵襲で撮像可能な光干渉断層計１２の測定結果を用いるので、最終的に完成品に加工される測定対象ｏｂｊ毎の高速な観察を可能にする。
【００４４】
また、本実施形態の観察装置１０は、複数の位置それぞれにおいて、測定値を深さ方向に積算し、積算値に基づいて測定対象ｏｂｊの収縮パラメータを算出する。このような構成により、観察装置１０は、乾燥工程および焼成工程などにおける収縮に影響を与えるパラメータを複数の位置それぞれにおいて検出し得る。したがって、観察装置１０は、乾燥工程および焼成工程の少なくとも一方において、局所的な温度および湿度などの製造条件を決定させ得るパラメータを提供し得る。
【００４５】
また、本実施形態の観察装置１０は、パラメータマップＰＭおよび積算値マップの少なくとも一方を表示する。このような構成により、観察装置１０は、操作者に、測定対象ｏｂｊにおける複数の位置それぞれの内部状態を視認させ得る。
【００４６】
また、本実施形態の観察装置１０は、所定の深さ位置の範囲内の測定値を積算する。光干渉断層計の分解能では、測定対象ｏｂｊの表面が、１画素または２画素、それぞれ言換えると１つまたは２つの深さ位置で検出されうる。測定対象ｏｂｊの表面を１画素で検出した測定値と、２画素で検出した測定値の強度は大きく異なる。それゆえ、特に強度の大きな、表面に対応する深さ位置における測定値の平均値は、測定値としての信頼性が比較的低い。一方で、上述の構成の観察装置１０は、表面に対応する深さ位置を除いた範囲内で測定値を積算し得るので、収縮パラメータに基づく測定対象ｏｂｊの収縮の推定精度を向上し得る。
【００４７】
また、本実施形態の観察装置１０は、積算を、ピーク位置を基準とした同じ深さ位置の測定値に対して行う。光干渉断層計１２では、測定対象の表面からの強い後方反射の検出を低減するために、測定対象の表面を照射光の進行方向、すなわち深さ方向に対して傾斜させることがある。測定対象ｏｂｊに照射される照射光ＥＬは、表面から深さ方向に進行するほど大きく減衰するため、測定値の強度も表面からの深さ位置が長くなるほど低下する。このような事象に対して、上述の構成の観察装置１０は、複数の位置それぞれにおいて、表面位置と推定されるピーク位置を基準とした同じ深さ位置の測定値を積算するので、測定対象ｏｂｊを深さ方向に対して傾斜させる構成であっても、複数の位置それぞれにおいて収縮に大きく影響を与える範囲に限定された収縮パラメータを算出し得る。
【００４８】
また、本実施形態の観察装置１０では、検量線を用いて、積算値が収縮パラメータに換算される。したがって、観察装置１０は、制御部１９の処理負荷を低減し得る。
【００４９】
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。
【００５０】
なお、ここでは、特定の機能を実行する種々のモジュール及び/またはユニットを有するものとしてのシステムを開示しており、これらのモジュール及びユニットは、その機能性を簡略に説明するために模式的に示されたものであって、必ずしも、特定のハードウェア及び/またはソフトウェアを示すものではないことに留意されたい。その意味において、これらのモジュール、ユニット、その他の構成要素は、ここで説明された特定の機能を実質的に実行するように実装されたハードウェア及び/またはソフトウェアであればよい。異なる構成要素の種々の機能は、ハードウェア及び/もしくはソフトウェアのいかなる組合せまたは分離したものであってもよく、それぞれ別々に、またはいずれかの組合せにより用いることができる。また、キーボード、ディスプレイ、タッチスクリーン、ポインティングデバイス等を含むがこれらに限られない入力/出力もしくはI/Oデバイスまたはユーザインターフェースは、システムに直接にまたは介在するI/Oコントローラを介して接続することができる。このように、本開示内容の種々の側面は、多くの異なる態様で実施することができ、それらの態様はすべて本開示内容の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５１】
１０  観察装置
１１  観察システム
１２  光干渉断層計
１３  光源部
１４  ビームスプリッタ
１５  参照ミラー
１６  走査部
１７  検出器
１８  制御部
１９  制御部
２０  記憶部
２１  表示部
ＥＬ  照射光
ＥＰ  照射位置
ｏｂｊ  測定対象
ＰＭ  パラメータマップ
【図１】
2020059523.tif 000003
【図２】
2020059523.tif 000004
【図３】
2020059523.tif 000005
【図４】
2020059523.tif 000006
【図５】
2020059523.tif 000007
【図６】
2020059523.tif 000008
【図７】
2020059523.tif 000009
【図８】
2020059523.tif 000010
【国際調査報告】
2020059523.tif 000011
2020059523.tif 000012
2020059523.tif 000013
2020059523.tif 000014