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LuxFlux

ハイパースペクトルイメージングの
世界へようこそ

LuxFlux

見えない違いを計測・可視化する!

ハイパースペクトルイメージングとは

ハイパースペクトルイメージングは、2つの構成技術をもっています。
見えない違いを計測・可視化するため「高波長分解能で対象を撮像するハイパースペクトルカメラ」の技術と、光の特性を利用して「データを解析するソフトウェア」の技術があります。
ハイパースペクトルカメラばかりが注目されがちですが、何百波長分の膨大なデータを処理し産業向けに活用するためには、リアルタイムでのインライン処理を目的にデザインされた学習ソフトウェアや、用途に応じてソフトウェアを開発するSDKが必要です。

Hyperspectral

赤外線撮像前
赤外線撮像後

Technology 1

高波長分解能で対象を撮像する
ハイパースペクトルカメラの技術

まず撮像する部分が一般的な画像処理と違います。ハイパースペクトルカメラ(多バンド)と、従来のモノクロカメラ(1バンド)やカラーカメラ(3バンド)の違いは、撮像波長範囲の広さではありません。
撮像する波長を細かく刻んで、それぞれの波長ごとの輝度値を2次元画像データとして取れることと、それが連続性を持てるくらい多くのバンド数を持つことがポイントです。
例えば、1,280 x 1,024ピクセルの画角を400nm~950nmを2nm刻みで撮像できるハイパースペクトルカメラで撮像すると、275枚の2次元画像が出力されます。
このデータは「1,280(横) x 1,024(縦) x 275(波長)」の3次元構造をしているため、データキューブと呼ばれます。

ハイパースペクトルイメージング

※ 一般的な撮像範囲。1台のハイパースペクトルカメラでは全撮像範囲はカバー不可

Technology 2

光の特性を利用して
「データを解析するソフトウェア」の技術

2つ目の構成技術は光の特性を利用して「データを解析するソフトウェア」の技術です。光の反射、吸収、干渉を活用し、素材の分類や定量化、薄膜の厚さ測定などが可能です。反射・吸収を用いた手法は、データキューブから機械学習や光学的な演算を用いて特徴量を取り出し、多波長での強度変化を数値化することで、物質の分類ができます。従来より、衛星による地球観測やリモートセンシング等で活用されています。
一方、干渉を用いた手法では、薄膜の厚みを面で測定することができます。
産業界での活用が進みつつある、シリコンウエハーに膜付けされた薄膜の厚みやフィルム素材の厚み、自動車のなどの透明コーティングの厚みを調べるのに役立ちます。

  • 反射・吸収

    反射・吸収
  • 干渉

    干渉

撮像方式

まず、撮像するためのハイパースペクトルカメラには、
3種類の撮像方式があります。イメージセンサ前のフィルタ(Filter)を変化させ透過する波長を変更(Tune)しながら撮像するチューナブルバンドパスフィルタ(Tunable Bandpass Filter)方式は、対象物が静止した状態でしか撮像できませんが、とても高感度です。
ラインスリットを通った光を分光器で分光・撮像するプッシュブルーム方式は、分光によって光量が落ちますが、コンベアなどの搬送物のリアルタイム撮像が可能なため、インライン実装(自動検査ライン)に最適です。
イメージセンサの画素1つ1つにバンドパスフィルターを付けることで、感度とリアルタイム撮像を両立させることを狙ったのが、スナップショットモザイク方式です。
ただし、バンド数が増えるほど画素数が減ります。例えば、25Mピクセルのイメージセンサに25波長分のバンドパスフィルタを付けた場合、出力される画像は1Mピクセルです。
いずれのカメラでも最終的には、多くの二次元画像データからなる3次元データ(データキューブ)を生成して活用します。

統合ハイパースペクトルデータ処理ソフトウェア

fluxTrainerについて

About fluxTrainer

fluxTrainerは、産業分野で活用するハイパースペクトルデータ処理ソフトウェアです。
ハイパースペクトルカメラで撮像した3次元的なデータの中から特徴量を抽出し、機械学習を用いたモデル学習および検証ができます。
従来困難とされてきたハイパースペクトルデータに含まれる何百という波長の膨大な光学情報の網羅的・多変量解析的な処理を、GUIで行うことができるため、ユーザーの検証作業は容易でデータサイエンティストは不要です。

ソフトウェアイメージ

LuxFluxCompany

「ハイパースペクトルイメージングで革命を起こす」

LuxFlux社は、ドイツの産業都市シュトゥットガルト近郊の街ロイトリンゲンにある、ハイパースペクトルデータ処理ソフトウェア開発・製造を手掛ける会社です。Jan Makowski は電気工学を学び、その後、光学マイクロシステム技術の博士号を取得しました。2016年1月、LuxFlux GmbHは、共同創設者である、Marc Henzlerと共に、分光法を大量生産に適したものにするというビジョンを持って、設立されました。ソフトウェアの提供以外にも、ハイパースペクトルカメラおよび、ハイパースペクトル検査システム一式の提供も行っています。
半導体業界や先端素材業界で必要とされる薄膜の膜厚測定、リサイクル業界向けの検査と選別、食品製造の品質管理、製薬業界の錠剤検査など、さまざまな業界へアプリケーションを提供しています。特にソフトウェア技術は、リアルタイム環境向けに設計されているため産業用途に適しており、付加価値の高い製品の製造ラインや検査ラインを持つ企業が多い日本での活用が期待されています。

jun and marc
luxflux社

評価環境について(撮像・解析)

LuxFlux社製の評価環境「Inspection System」には、同社製のプッシュブルーム方式のハイパースペクトルカメラと専用の照明がレイアウトされており、リニアステージで対象物(ワーク)を動かしながら撮像します。
撮像された大容量データは、ハイパースペクトルデータ処理ソフトウェア「fluxTrainer」に読み込み、GUIによる特徴量抽出プロセスの構築や、機械学習による学習モデル生成、およびモデル検証を行います。

inspection system

活用事例

光の干渉を利用した「膜厚測定」の事例や「素材分類・定量化」の活用事例をご紹介いたします。

  • 半導体ウエハの厚み検証

    可視~近赤外領域(500-900nm)での薄膜の厚み測定

    半導体ウエハ
  • 薬剤含有量の定量化

    薬剤含有量がわかっている錠剤を学習させることで、測定サンプルの錠剤に含まれる薬剤量を定量化

    薬含有量

評価サービス申し込み

お客さまの検査対象(サンプルワーク)をお預かりし、ハイパースペクトルカメラを使って撮像します。
取得したデータをモデル学習環境「fluxTrainer」で解析し、
分類(異物・良否)、色測定、成分定量、膜厚測定など、ご希望の評価を行います。
結果をまとめたレポートと「fluxTrainer」による学習データ(プロジェクトファイル)を提供するサービスを実施中です。
プロジェクトファイルを活用することで、ご導入後のハイパースペクトルイメージング設備の立上げをスムーズに実施いただけます。

  • ヒアリングシート
    記 入
    ※1
  • 評価内容
    確 認
    ※2
  • お見積り/
    評価内容確認、
    ご発注
  • サンプルワーク
    発送・持込/受領
  • 撮像・検証
    レポート作成
  • 評価レポート、
    学習データを納品
    ※3

※1 対象物により、お受けできない場合もございます。
※2 撮像困難でInGaAsカメラが必要、もしくは追加照明が必要な場合は別途お見積り
※3 撮像枚数およびデータキューブ数が標準を超える場合は別途お見積り

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