背景
近年、製造業においては、従来の大量生産・大量消費型の製品から、多品種少量型で消費者ごとにパーソナライゼーションされた製品へのシフトが急速に進んでいます。その中で、先進的な機能を有する機能性材料を用いて、これまでにない付加価値を創出することへの期待が膨らんでいます。このような製造業の構造変化や、その変化を支える技術の高度化に伴い、様々な製品を安定して生産するとともに、生産した製品を高い精度で品質管理することが求められています。高い精度で品質管理を行うためには、生産した製品を正確に測定するセンシング技術が必要となります。YOKOGAWAでは、正確なセンシングを可能とする、光応用計測を用いた電界センシング技術の研究開発に取り組み、お客様とともに製造現場の課題解決を進めています。
技術
私たちは高性能な電界センシングを実現するために、光応用計測技術のひとつである電気光学（Electro-Optic：EO）効果を用いたEOセンサに着目しています。EOセンサとは、電界が印加され複屈折が変化したEO結晶（一次のEO効果であるポッケルス効果を有する光学結晶）を透過したレーザ光の偏光状態を観測することで、電界を直接センシングする技術です。EOセンサは、次の特徴を持ち、さらに、これらの特徴を活かして電気回路の高速信号や電子機器が発する放射ノイズを計測することが可能です。
- 高空間分解能：mmオーダの微小領域の測定に特化している。
- 低擾乱性：電界を乱さないため、本来測定したい対象の電界分布を忠実に測定可能である。
- 広帯域性：数Hzから数GHzまでと帯域が広く、適用範囲が広い。
- 高耐圧性：フローティング測定のため高電圧でも測定が可能である。
私たちは高い品質で生産することが求められている製造現場での課題解決のために、EOセンサを新たな分野に適用することに挑戦しています。例えば、製造ライン中で現在使用している材料の特性を測定するために、測定対象の各種材料に対して電界信号を照射し、その透過・反射電界の減衰情報から材料特性を推定すること目指しています。その結果、一般的なプラスチック材料の厚さや電気的特性を、製造ライン中でも推定することが実現できています。今日まで材料特性のセンシング手法として一般的だった放射線と比較して、より安全に、より簡単に、より安く実現できる全く新しいセンシング手法の確立に向けて研究開発に努めています。
将来構想
ここまでで述べた応用分野は、あくまでもEOセンサの活用方法の一部に過ぎません。私たちはEOセンシングのポテンシャルを最大限に発揮させ、更なる付加価値が提供できる多様な市場への展開を目指しています。
センサという製造業を支えるキーデバイスとYOKOGAWAの持つ制御技術の提供によって、製造プロセスを最適化し、お客様とともに新たな価値を創出していきます。