JP5842670B2 - 光硬化樹脂の硬化モニタリング方法、硬化モニタリング装置、及び硬化モニタリングプログラム - Google Patents

Description

本発明は、光硬化樹脂の硬化モニタリング方法、硬化モニタリング装置、及び硬化モニタリングプログラムに関する。

近年、多くの産業分野において、樹脂や樹脂を主成分とするコーティング剤の硬化方法として、紫外線を照射して硬化させる光硬化方法が利用されている。この硬化方法は、熱エネルギーを利用する熱硬化方法に比較して、有害物質を大気中に放散しない、硬化時間が短い、熱に弱い製品にも適応できる、などの多くの利点を有しているからである。この硬化方法では、紫外線の照射前は主に液体であるが紫外線照射後に固体に変化する光硬化樹脂が用いられる。このような樹脂は、主剤のほかに光重合開始剤を含む。光重合開始剤は、照射される紫外線を受けてラジカルやカチオンを発生し、発生したラジカルやカチオンが主剤と重合反応を生じる。重合反応に伴い、樹脂は固体に変化する。したがって、光硬化樹脂の硬化度は、重合度に応じて決まることになる。

光硬化樹脂では、目視による硬化度の判断は困難であり、硬化に伴う樹脂の状態を容易に判断する方法が望まれている。

たとえば、樹脂が光（紫外線）を受けた際に光重合開始剤から放射される蛍光の強度を検出することで、樹脂の硬化状態を推定する方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

また別の方法として、光硬化樹脂に励起光を照射すると、発生する蛍光の偏光度は硬化がすすむにつれて大きくなるという特性を利用して硬化度を決定する方法が知られている（たとえば、特許文献２参照）。

特許第４１８５９３９号 特公平６−１０６５５号

硬化樹脂から発生する蛍光の強度に基づいて硬化状態を推定する公知の方法では、蛍光の強度は光硬化樹脂の厚みに依存し、接着剤の硬化度を正確に取得するのが困難である。また、偏光度を利用した公知の硬化度決定方法は、接着面の１点の硬化度を取得するにすぎず、接着面の硬化強度を推定することはできない。

そこで、光硬化樹脂の硬化度を二次元分布として取得することで、接着面の硬化強度の推定による硬化完了の判定を実現する方法および装置を提供することを課題とする。

第１の態様では、光硬化樹脂の硬化モニタリング方法は、
光硬化樹脂に光を照射し、
前記光硬化樹脂から放射される蛍光の二次元画像を取得し、
前記二次元画像の画素ごとに硬化度を算出し、
前記算出した硬化度から所定の閾値を超える硬化度の硬化度分布を導出し、
前記硬化度分布に基づいて前記光硬化樹脂の硬化が完了したか否かを判断する。

第２の態様では、硬化モニタリング装置は、
光硬化樹脂に光を照射する光源と、
前記光硬化樹脂から放射される蛍光の二次元画像を取得する撮像部と、
前記二次元画像から前記光硬化樹脂の硬化度を算出し、算出した硬化度から所定の閾値を超える硬化度の硬化度分布を導出し、前記硬化度分布に基づいて前記光硬化樹脂の硬化が完了したか否かを判断する情報処理部と、
を備える。

光硬化樹脂の硬化度の二次元分布に基づく硬化完了判定が可能になる。

一実施形態の硬化モニタリング装置の概略構成図である。 図１の情報処理部で行なわれる硬化度判定処理の概要を示すフローチャートである。 図２の偏光度分布取得工程の詳細を示すフローチャートである。 図２の硬化完了判定の一例を示すフローチャートである。 図２の硬化完了判定の一例を示すフローチャートである。 図２の硬化完了判定の一例を示すフローチャートである。 塗布した光硬化樹脂の硬度の二次元分布を示す図である。 図２の硬化完了判定の一例として、硬化重心を考慮した判定フローを示す図である。 硬化重心と接着面の中心とのずれを説明するための模式図である。 図２の硬化完了判定の一例として、硬化の偏りを考慮した判定フローを示す図である。 接着面における硬化方向の偏りを説明するための模式図である。

実施形態では、光硬化樹脂の硬化度の二次元分布に基づく硬化モニタリングの手法と構成を提案する。図１は、実施形態に係る光硬化樹脂の硬化モニタリング装置１の概略構成図である。この実施例では、樹脂からの蛍光の偏光度を利用して硬化度をモニタリングする。

硬化モニタリング装置１は、光硬化樹脂４０を保持するステージ３０と、光硬化樹脂４０に光を照射する光源２と、光硬化樹脂からの蛍光画像を取得する偏光撮像部１０と、偏光撮像部１０で得られた画像情報を処理して硬化度を判定する情報処理部２０を含む。情報処理部２０は、画像情報から硬化度の二次元分布を算出して硬化が完了したか否かを判定する。

光源２からの光は、光学系によって光硬化樹脂４０に照射され蛍光が偏光撮像部１０に導かれる。光学系は、励起用フィルタ３、偏光子４、ダイクロイックミラー５、対物レンズ６、蛍光観察用フィルタ７を含む。光源２から照射される光は励起用フィルタ３を通過し、偏光子４によって直線偏光される。直線偏光の励起光は、ダイクロイックミラー５で反射され、対物レンズ６を介して光硬化樹脂４０に照射される。

対物レンズ６の開口数は、光硬化樹脂４０に照射される光のスポット径が塗布された光硬化樹脂４０の全体をカバーするサイズとなるように適切に選択されている。たとえば、光通信機器などの光学部品の組み立てに光硬化樹脂４０を用いる場合、光硬化樹脂４０の塗布面の径を１ｍｍ〜１０ｍｍ程度とする。励起光の照射により、光硬化樹脂４０は光重合（硬化）を開始し、蛍光を放射する。蛍光の波長は励起光の波長と異なるため、ダイクロイックミラー５を透過して偏光撮像部１０に入射する。

偏光撮像部１０は、検光子１１と結像レンズ１２とカメラ１３を含む。検光子１１の透過軸の方向は、情報処理部２０によって回転制御される。検光子１１の回転制御については、偏光度の取得と関連して後述する。結像レンズ１２を介してカメラ１３の各画素に入射した光は電荷に変換される。

情報処理部２０は、画像入力／処理部２１、回転制御部２２、硬化度取得部２３、硬化完了判定部２４、および光量制御部２５を含む。回転制御部２２の出力は、偏光撮像部１０の検光子１１に接続されている。

硬化モニタリング装置１において、偏光子４は固定されており、直線偏光の方向が一定方向に決まる。他方、検光子１１の偏光子４に対する相対角度は、０度と９０度の間で交互に切り替わるように回転制御される。たとえば、まず検光子４と検光子１１の相対角度を０度（平行）にした状態でカメラ１３は露光を行う。画像入力／処理部２１は、カメラ１３によって撮像された蛍光画像を、タイミングｔにおける平行ニコル状態（偏光子４と検光子１１の相対角度が０度）の場合の画像Ｉp（t, x, y）として保存する。

次に、回転制御部２２は検光子１１を回転させ、偏光子４と検光子１１の相対角度を９０度に設定する。カメラ１３は再度露光を開始する。画像入力／処理部２１は、カメラ１３によって撮像された蛍光画像を、タイミングｔにおける直交ニコル状態（偏光子４と検光子１１の相対角度が９０度）の場合の画像Ｉc（t, x, y）として保存する。実際には、平行ニコル状態での画像取得と、直交ニコル状態での画像取得との間にわずかの時間差があるが、平行ニコル状態での画像データと直交ニコル状態での画像データをタイミングｔにおける一組のデータとして取得、保存する。

上述のように、光硬化樹脂４０上の照射スポット径は、ＵＶ硬化樹脂４０の塗布面全体をカバーする大きさに設定されているが、光硬化樹脂４０の内部で硬化が進む度合いが均一（等方的）になるとは限らない。そこで、画素ごとの偏光度を取得して偏光度の二次元分布データを取得する。偏光度と硬化度との間には相関関係があるので、偏光度の二次元分布を取得することによって硬化の進行度を二次元的に把握することができる。

さて、平行ニコル状態と直交ニコル状態の一組の画像が保存されると、硬化度取得部２３は、偏光度を表す式（１）に基づいて画素ごとに演算を行い、タイミングｔでの偏光度ρ（t, x, y）の二次元分布を得る。

偏光度と樹脂硬化度の間の相関関係により、偏光度ρ（ｘ，ｙ）を硬化度α（ｘ，ｙ）と置き換えることが可能である。偏光度ρも硬化度αも、０から１の間の値で表すことができる。

硬化完了判定部２４は、得られた硬化度の二次元分布に基づいて、硬化が完了しているか否かの判定を行う。判定基準については図２〜図１１を参照して後述する。硬化が完了したと判断される場合は、光量制御部２５を介して光源２をオフにし、計測を終了する。硬化が完了していないと判断される場合は、次のタイミングｔ1で蛍光から平行ニコル状態と直交ニコル状態の１組の撮像データを取得し、式（１）に基づいて硬化度（偏光度）を算出し、硬化完了の判定を行う。

硬化完了判定部２４の判定結果に基づいて、光量制御部２５は単純な光源のオン／オフ制御だけではなく、光源２の光量を増減させる処理を行なうことも可能である。たとえば硬化度の二次元分布が硬化完了の基準となる値に近づいてきたときに、照射光の光量を下げる制御をすることができる。また、光量の制御を硬化完了の判定と独立して行い、たとえば、照射時間に基づいて光量を変更する構成とすることも可能である。

図１の硬化モニタリング装置１によると、非接触、インラインで、光硬化樹脂の硬化完了を判定することが可能になる。また、塗布した光硬化樹脂の厚さがわからない場合でも硬化状態の二次元分布から硬化完了を適切に判断することができる。

図２は、図１の装置を用いた硬化モニタリング方法の基本フローを示す図である。まずステップＳ２１で、モニタリング対象である光硬化樹脂に光を照射し、樹脂からの蛍光の偏光度を今回のタイミング（ｔ）で検出する。偏光度の検出は、樹脂から放射される蛍光の二次元的な撮像と、各画素ｐ（ｘ、ｙ）での偏光度の算出を含む。

次にステップＳ２３で、取得した偏光度分布に基づいて光硬化樹脂の硬化度の二次元分布α（x, y）を導出する。偏光度と硬化とは相関関係があるので、ステップＳ２１で求めた偏光度の分布をそのまま硬化度α（x, y）として用いてもよい。

次にステップＳ２４で、導出した硬化度分布に基づいて光硬化樹脂の硬化が完了したか否かを判断する（Ｓ２４）。光の照射時間の経過につれて樹脂の硬化が進むので、硬化が完了したと判断されるまで、Ｓ２１の偏光度検出操作とＳ２３の硬化度分布の導出を繰り返す（偏光度分布の算出と硬化度分布の導出を一体的に行なってもよい）。硬化が完了したと判断されたならば光の照射を終了する。

図３は、図２のＳ２１（偏光度検出操作）及びＳ２３（硬化度分布の導出）の具体的手法を示すフローチャートである。ステップＳ３１で、図１の検光子１１を偏光子４に対する相対角度が０度になるように（検光子１１の透過軸が直線偏光の方向と平行になるように）回転する。ステップＳ３２で、カメラ１３にて検光子１１と偏光子４の関係が平行となるときの蛍光画像Ｉp（x, y）を撮像（露光）する。ステップＳ３３で、検光子１１の角度を切り替える。すなわち、回転制御部２２により、検光子１１の偏光子４に対する相対角度が９０度になるように検光子１１を回転する。ステップＳ３４で、検光子１１と偏光子４の関係が垂直となるときの画像Ｉc（x, y）を撮像（露光）する。ステップＳ３５で、次のタイミングでの画像取得のために、検光子１１の偏光子４に対する相対角度を再度０度に設定する。これと同時に、ステップＳ３６で今回のタイミングにおける蛍光の偏光度ρを算出する。

偏光度の算出は画素ごとに行う。偏光度は、検光子１１と偏光子４の関係が平行のときの強度Ｉp（x_i, y_i）と、検光子１１と偏光子４の関係が垂直のときの強度Ｉc（x_i, y_i）を用いて、上記の式（１）で求めることができる。全ての画素の偏光度を計算することで、偏光度の二次元分布を得ることができる。蛍光の偏光度と樹脂の硬化度は相関関係があるので、偏光度ρの値をそのまま硬化度として用いて硬化完了の判定（Ｓ２４）を行ってもよい。

ステップＳ２４で硬化が完了したと判断されたならば、光の照射を終了してモニタリングを終了する。硬化が未完了の場合は、次のタイミングで各画素の平行画像Ｉp（xi, yi）と垂直画像Ｉc（xi, yi）を取得して、偏光分布を計算する。これを硬化完了の判断がなされるまで繰り返す。

次に、図４〜１１を参照して、どのようにして硬化の完了を判断するかを説明する。図４の例では、硬化度の二次元分布における最小値を利用して判断する。偏光度検出操作（Ｓ２１）と硬化度の導出（Ｓ２３）は、図２及び図３を参照して説明したとおりである。

ステップＳ４４で、取得した硬化度の二次元分布の中から、最小の値min（α(x, y)）を抽出する。ステップＳ４５で、硬化度の最小値min（α(x, y)）が所定の閾値α₀を超えたか否かを判断する。Ｓ４４で閾値α₀を超えた場合は、塗布された光硬化樹脂の全体が硬化したと判断され、照射を終了する。これは、硬化が一番遅い箇所の硬化度が一定値を超えたならば、一般に樹脂全体の硬化が完了したと推定され得るからである。

図５の例では、硬化度の平均値avg（α(x, y)）を用いて硬化の完了を判断する。すなわち、Ｓ５４で各画素について求めた硬化度α（xi, yi）の平均値を計算する。Ｓ５５で平均値が所定の閾値α₀を超えたか否かを判断する。閾値α₀を超えた場合は樹脂全体の硬化が完了したと判断して光の照射を終了する。なお、全画素の平均値に替えて、最頻値や中央値を利用した判定を行なってもよい。

図６の例では、分散を利用して硬化の完了を判断する。図４で最小硬化度が閾値を超えた場合であっても、樹脂の塗布面の中で硬化度のばらつきが大きい場合は、硬化強度が不連続になり一部分に応力が集中する。この場合、接着剤（硬化樹脂）が剥がれ、光部品が離脱する可能性がある。同様のことが、図５で硬化度平均が閾値を超えたが画素間のばらつきが大きい場合にも当てはまる。そこで、接着層の強度を一様にするために、硬度の分散を一定値未満に抑制する。

図６のＳ２１、Ｓ２３、Ｓ４４、Ｓ４５は図４の工程と同じである。図６では、Ｓ４５で最小硬化度min（x, y）が閾値α₀を超えたと判断された場合、Ｓ６６に進んで硬化度の二次元分布から分散σ²を算出する。Ｓ６７で、算出した分散が所定の閾値σ_o ²よりも小さくなったか否か（σ²＜σ_o ²）を判断する。分散が閾値σ_o ²よりも小さい範囲に収束したと判断された場合（S６７でYES）は照射を終了する。閾値内に収束していない場合（S６７でNO）は、分散が閾値よりも小さくなるまでＳ２１、Ｓ２３、Ｓ４４、Ｓ４５、Ｓ６６、Ｓ６７の処理を繰り返す。これにより光硬化樹脂４０の均一な硬化を実現することができる。なお、Ｓ４５、Ｓ４５に替えて図５のＳ５４、Ｓ５５の処理を行なってもよい。

図７は、硬化度分布の二次元画像を示す図である。上述のように、光硬化樹脂の硬化の進行度は必ずしも均一あるいは等方的になるとは限らない。図７（Ａ）では、硬化度分布の重心（硬化重心）が塗布した樹脂の接着面中心からずれた状態になっている。図７（Ｂ）は、硬化度分布の重心は接着面の中心とほぼ一致するが、硬化の進行方向に偏りのある状態を示す。硬化が一方向にだけ進んでいるのがわかる。図７（Ｃ）は良好な硬化例である。硬化度分布の重心と接着面の中心とのずれが小さく、硬化も全体的に均一（等法的）に進んでいる例を示す。

図５のＳ５５で平均値が硬化判断基準をクリアした場合であっても、図７（Ａ）のように硬化度分布の重心がずれた状態や、図７（Ｂ）のように硬化の進行方向に偏りがある状態では、光部品の接着状態が不安定になる。そこで、より安定した硬化判断を提供する。

図８及び図９は、図７（Ａ）の状態に対応して、硬化度分布の重心のズレを考慮した判断手法を示す図である。図８のＳ２１、Ｓ２３、Ｓ５４、Ｓ５５は、図５と同様である。図８のステップＳ５５で硬化度の平均値avg（α(x, y)）が閾値α₀を超えたと判断されたならば、Ｓ７６に進んで硬化樹脂の塗布面（接着面）の画素値β（x, y）を取得する。Ｓ７７で硬化度分布の重心（硬化重心）Ｇαと接着面の中心Ｇβを計算する。Ｓ７８で、硬化重心Ｇαの値と接着面の中心Ｇβの値から、重心ずれεを算出する。Ｓ７９で重心ずれεが所定の閾値より小さいか否かを判断する。重心ずれが閾値よりも小さくなった場合は硬化を完了する。重心ずれが閾値以上に大きい場合は、閾値未満となるまでＳ２１、Ｓ２３、Ｓ５４、Ｓ５５、Ｓ７６〜Ｓ７８を繰り返す。

図９は、図８の硬化度分布の重心と接着面の中心との間のズレを説明するための模式図である。図９（Ａ）において、光硬化樹脂４０の接着面の範囲はカメラ１３の二次元蛍光画像から取得することができる。画素の座標値に基づいて接着面の中心Ｇβを計算する。図９（Ｂ）で、硬化度分布の重心Ｇαを計算する。この場合、すべての画素における偏光度あるいは硬化度から重心計算をしてもよいし、閾値以上の硬化度を有する硬化分布ｆ（ｘ、ｙ）の範囲で硬化度分布の重心Ｇαを計算してもよい。図９（Ｃ）のように、硬化度分布の重心Ｇαの接着面中心Ｇβからのずれ量εを計算する。ずれ量εは、硬化度分布の重心Ｇαと接着面中心Ｇβの座標間の距離で表してもよい。

図８及び図９のように重心ずれ判断を行うことにより、光部品の接着をより安定にすることができる。図８の例では、硬化平均avg（α(x, y））を超えた場合に硬化度分布の重心Ｇαずれを判断しているが、最小硬化度min（α(x, y)）を超えたときに重心ずれを判断してもよい。あるいは、硬化平均に替えて硬化度の中央値や最頻値を用いてもよい。

図１０及び図１１は、図７（Ｂ）の状態に対応して、硬化方向の偏りを考慮した判断手法を示す図である。図１０のＳ２１、Ｓ２３、Ｓ５４、Ｓ５５、Ｓ７６〜Ｓ７９は、図８の処理と同じである。図１０では、Ｓ７９で硬化度分布の重心Ｇαのずれ量εが所定値ε₀よりも小さい（ε＜ε₀）と判断された場合に、ステップＳ８１に進み、閾値以上の硬化分布ｆ（ｘ、ｙ）の慣性楕円体を求め、二次モーメントＩxx、Ｉyy、Ｉxyを計算する。Ｓ８２で、二次モーメントＩxx、Ｉyy、Ｉxyから、慣性楕円体の主軸長ａと副軸長ｂを算出する。Ｓ８３で慣性楕円の主軸と副軸の長短比（γ＝ａ／ｂ）を求める。Ｓ８４で、長短比γが充分に１に近づいたか否かを判断する。これについて図１１を参照して説明する。

図１１（Ａ）のように、閾値以上の硬化度の硬化分布ｆ（ｘ、ｙ）の重心Ｇαが、接着面の中心Ｇβにほぼ一致したとしても、硬化度分布の慣性楕円体（近似）の主軸長ａと副軸長ｂに差がある場合は、硬化の方向に偏りがあることを意味する。硬化が進むにつれて図１１（Ｂ）に示すように硬化の方向が均一化する。慣性楕円が円に近づくほど、すなわち慣性の主軸と副軸の長短比ｒ（＝ａ／ｂ）が１に近づくほど、硬化の状態が均一になっていることを示す。

そこで、まず硬化分布ｆ（ｘ、ｙ）の慣性惰性体の二次モーメントを式（２−１）〜（２−３）したがって計算する（Ｓ８１）。

次に、二次モーメントから、式（３−１）、（３−２）にしたがって慣性楕円体の主軸長ａと副軸長ｂを求める（Ｓ８２）。

求めたａ、ｂの値から長短比γが求まる（Ｓ８３）。長短比γの値が１に近いかどうかを判断する。十分に小さな値δに対して｜γ−１｜＜δが成立すれば、硬化完了と判定する（Ｓ８４）。

このように、硬化度分布の重心と接着面の中心とのずれを硬化完了判定に使用することで接着強度を安定化することができる。また、硬化度分布の楕円近似から求めた長短比を硬化完了判定に使用することで、硬化度分布を楕円型から円型に移行させ、硬化進行の方向の空間的な偏りを抑制することができる。この結果、接着強度を高めることができる。

以上、光硬化樹脂からの蛍光の偏光度を利用した硬化モニタリング方法を説明してきたが、これは一例であって、光硬化樹脂を均一な厚さで塗布できる場合は、偏光度の二次元分布に替えて蛍光強度の二次元分布を用いてもよい。この場合は、蛍光強度との相関から硬度を推定する。偏光子４と検光子１１は不要になる。また、赤外線を照射して硬化によるラマンスペクトルの変化の二次元分布を取得してもよい。この場合は、ラマン分光計とフーリエ変換部が必要である。いずれの場合も、硬度の二次元分布から硬度分布の重心ずれや、慣性楕円体の長短比を硬化完了の判定に用いることができる。

また、図８、図１０の硬化判定フローにおいて、全画素の硬度の平均が所定の閾値を超えた場合に重心ずれを判断しているが、平均値計算を省略して、所定値を超える硬化度を示す画素の硬化度分布ｆ（ｘ、ｙ）に基づいて重心ズレを判断してもよいし、あるいは、ある閾値を超える硬化度を示す画素の割合が一定以上となった場合に、閾値を超える硬化度の二次元分布に基づいて重心ずれを判断してもよい。

また、硬化モニタリング装置の情報処理部２０の動作は、図示しないメモリに格納された硬化モニタリングプログラムを実行することによって行なわれることとしてもよい。この場合、硬化モニタリングプログラムは、情報処理部２０に、少なくとも(a) 光硬化樹脂４０から放射される蛍光の二次元画像の入力を受ける工程と、(b) 二次元画像の画素ごとに硬化度を算出する工程と、(c) 算出した硬化度から所定の閾値を超える硬化度の硬化度分布を取得する工程と、(d) 所定の閾値を超える硬化度分布に基づいて光硬化樹脂４０の硬化が完了したか否かを判断する工程と、を実行させる。図８のフローや図１０のフローを実行させてもよい。

以上の説明に対し、以下の付記を提示する。
（付記１）
光硬化樹脂に光を照射し、
前記光硬化樹脂から放射される蛍光の二次元画像を取得し、
前記二次元画像の画素ごとに硬化度を算出し、
前記算出した硬化度から所定の閾値を超える硬化度の硬化度分布を導出し、
前記硬化度分布に基づいて前記光硬化樹脂の硬化が完了したか否かを判断する
ことを特徴とする光硬化樹脂の硬化モニタリング方法。
（付記２）
前記硬化度分布の重心と、前記光硬化樹脂の接着面の中心とを計算し、前記硬化度分布の重心と前記接着面の中心とのズレが第１の所定値よりも小さい場合に前記硬化が完了したと判断することを特徴とする付記１に記載の硬化モニタリング方法。
（付記３）
前記硬化度分布の重心と前記接着面の中心とのズレが前記第１の所定値よりも小さい場合に、前記硬化度分布の慣性楕円を近似し、前記慣性楕円の主軸と副軸の長短比と１との差の絶対値が第２の所定値よりも小さいか否かを判断し、前記差の絶対値が前記第２の所定値よりも小さい場合に、前記硬化が完了したと判断することを特徴とする付記２に記載の硬化モニタリング方法。
（付記４）
前記硬化度分布の分散が第３の所定値よりも小さい場合に、前記硬化が完了したと判断することを特徴とする付記１に記載の硬化モニタリング方法。
（付記５）
前記画素ごとの硬化度の計算は、前記画素ごとに算出した前記蛍光の偏光度を利用することを特徴とする付記１〜４のいずれか１に記載の硬化モニタリング方法。
（付記６）
前記硬化度分布は、前記硬化度の二次元分布の最小値、平均値、中央値、最頻値の少なくとも１つが前記所定の閾値を超えたか否かを判断して取得されることを特徴とする硬化モニタリング方法。
（付記７）
光硬化樹脂に光を照射する光源と、
前記光硬化樹脂から放射される蛍光の二次元画像を取得する撮像部と、
前記二次元画像から前記光硬化樹脂の硬化度を算出し、算出した硬化度から所定の閾値を超える硬化度の硬化度分布を導出し、前記硬化度分布に基づいて前記光硬化樹脂の硬化が完了したか否かを判断する情報処理部と、
を備えた硬化モニタリング装置。
（付記８）
前記情報処理部は、
前記硬化度分布の重心と、前記光硬化樹脂の接着面の中心とを計算し、前記硬化度分布の重心と前記接着面の中心とのズレが第１の所定値よりも小さい場合に前記硬化が完了したと判断する判断部、
を有することを特徴とする付記７に記載の硬化モニタリング装置。
（付記９）
前記判断部は、
前記硬化度分布の重心と前記接着面の中心とのズレが前記第１の所定値よりも小さい場合に、前記硬化度分布の慣性楕円を近似し、前記慣性楕円の主軸と副軸の長短比と１との差の絶対値が第２の所定値よりも小さいか否かを判断し、前記差の絶対値が前記第２の所定値よりも小さい場合に、前記硬化が完了したと判断することを特徴とする付記８に記載の硬化モニタリング装置。
（付記１０）
前記情報処理部は、前記硬化度分布の分散が第３の所定値よりも小さい場合に前記硬化が完了したと判断することを特徴とする付記７に記載の硬化モニタリング方法。
（付記１１）
前記情報処理部は、前記の二次元画像の画素ごとに前記蛍光の偏光度を計算し、前記偏光度に基づいて前記画素ごとの硬化度を算出することを特徴とする付記７〜１０のいずれか１に記載の硬化モニタリング装置。
（付記１２）
前記光源と前記光硬化樹脂の間に固定される偏光子と、
前記光硬化樹脂と前記撮像部の間に配置される検光子と、
をさらに備え、
前記情報処理部は、前記検光子の前記偏光子に対する相対角度を第１角度と第２角度の間で切り替える回転制御部をさらに有し、
前記第１角度で取得された蛍光強度と、前記第２角度で取得された蛍光強度に基づいて前記画素ごとの偏光度を算出することを特徴とする付記１１に記載の硬化モニタリング装置。
（付記１３）
メモリに格納され情報処理装置に少なくとも以下の工程を実行させる機械読取り可能な硬化モニタリングプログラム：
光硬化樹脂から放射される蛍光の二次元画像の入力を受ける工程；
前記二次元画像の画素ごとに硬化度を算出する工程；
算出した硬化度から所定の閾値を超える硬化度の硬化度分布を導出する工程；および
前記硬化度分布に基づいて前記光硬化樹脂の硬化が完了したか否かを判断する工程。

光学部品の組み立て等に用いる光学用接着剤の硬化度の非接触の測定、モニタリングに適用することができる。

１ 光硬化樹脂の硬化モニタリング装置
２ 光源
３ 励起用フィルタ
４ 偏光子
１０ 偏光撮像部
１１ 検光子
１２ 結像レンズ
１３ カメラ
２０ 情報処理部
２１ 画像入力／処理部
２２ 回転制御部
２３ 硬化度取得部
２４ 硬化完了判定部
２５ 光量制御部
３０ ステージ
４０ 光硬化樹脂

Claims (11)

1. 光硬化樹脂に光を照射し、
   前記光硬化樹脂から放射される蛍光の二次元画像を取得し、
   前記二次元画像の画素ごとに硬化度を算出し、
   前記算出した硬化度から硬化度分布を導出し、
   前記硬化度分布の重心と、前記光硬化樹脂の接着面の中心とを計算し、前記硬化度分布の重心と前記接着面の中心とのズレが第１の所定値よりも小さい場合に前記光硬化樹脂の硬化が完了したと判断する
   ことを特徴とする光硬化樹脂の硬化モニタリング方法。
2. 前記硬化度分布の重心と前記接着面の中心とのズレが前記第１の所定値よりも小さい場合に、前記硬化度分布の慣性楕円を近似し、前記慣性楕円の主軸と副軸の長短比と１との差の絶対値が第２の所定値よりも小さいか否かを判断し、前記差の絶対値が前記第２の所定値よりも小さい場合に、前記硬化が完了したと判断する
   ことを特徴とする請求項１に記載の硬化モニタリング方法。
3. 光硬化樹脂に光を照射し、
   前記光硬化樹脂から放射される蛍光の二次元画像を取得し、
   前記二次元画像の画素ごとに硬化度を算出し、
   前記算出した硬化度から硬化度分布を導出し、
   前記硬化度分布の分散を計算し、
   前記分散が第３の所定値よりも小さい場合に、前記光硬化樹脂の硬化が完了したと判断する、
   ことを特徴とする光硬化樹脂の硬化モニタリング方法。
4. 光硬化樹脂に光を照射し、
   前記光硬化樹脂から放射される蛍光の二次元画像を取得し、
   前記二次元画像の画素ごとに硬化度を算出し、
   前記算出した硬化度から、前記硬化度の二次元分布の最小値、平均値、中央値、最頻値の少なくともひとつを計算し、
   前記最小値、平均値、中央値、最頻値の少なくともひとつが所定の閾値を超えた場合に、前記光硬化樹脂の硬化が完了したと判断する、
   ことを特徴とする光硬化樹脂の硬化モニタリング方法。
5. 光硬化樹脂に光を照射する光源と、
   前記光硬化樹脂から放射される蛍光の二次元画像を取得する撮像部と、
   前記二次元画像から前記光硬化樹脂の硬化度を算出して硬化度分布を導出し、前記硬化度分布の重心と、前記光硬化樹脂の接着面の中心とを計算し、前記硬化度分布の重心と前記接着面の中心とのズレが第１の所定値よりも小さい場合に前記光硬化樹脂の硬化が完了したと判断する情報処理部と、
   を備えた硬化モニタリング装置。
6. 前記情報処理部は、
   前記硬化度分布の重心と前記接着面の中心とのズレが前記第１の所定値よりも小さい場合に、前記硬化度分布の慣性楕円を近似し、前記慣性楕円の主軸と副軸の長短比と１との差の絶対値が第２の所定値よりも小さいか否かを判断し、前記差の絶対値が前記第２の所定値よりも小さい場合に、前記硬化が完了したと判断することを特徴とする請求項５に記載の硬化モニタリング装置。
7. 光硬化樹脂に光を照射する光源と、
   前記光硬化樹脂から放射される蛍光の二次元画像を取得する撮像部と、
   前記二次元画像から前記光硬化樹脂の硬化度を算出して硬化度分布を導出し、前記硬化度分布の分散を計算し、前記分散が第３の所定値よりも小さい場合に前記光硬化樹脂の硬化が完了したと判断する情報処理部と、
   を備えた硬化モニタリング装置。
8. 光硬化樹脂に光を照射する光源と、
   前記光硬化樹脂から放射される蛍光の二次元画像を取得する撮像部と、
   前記二次元画像から前記光硬化樹脂の硬化度を算出し、前記算出した硬化度から、前記硬化度の二次元分布の最小値、平均値、中央値、最頻値の少なくともひとつを計算し、前記最小値、平均値、中央値、最頻値の少なくともひとつが所定の閾値を超えた場合に前記光硬化樹脂の硬化が完了したと判断する情報処理部と、
   を備えた硬化モニタリング装置。
9. メモリに格納され情報処理装置に少なくとも以下の工程を実行させる機械読取り可能な硬化モニタリングプログラム：
   光硬化樹脂から放射される蛍光の二次元画像の入力を受ける工程；
   前記二次元画像の画素ごとに硬化度を算出する工程；
   算出した硬化度から硬化度分布を導出し、前記硬化度分布の重心と、前記光硬化樹脂の接着面の中心とを計算する工程；および
   前記硬化度分布の重心と前記接着面の中心とのズレが第１の所定値よりも小さい場合に前記光硬化樹脂の硬化が完了したと判断する工程。
10. メモリに格納され情報処理装置に少なくとも以下の工程を実行させる機械読取り可能な硬化モニタリングプログラム：
    光硬化樹脂から放射される蛍光の二次元画像の入力を受ける工程；
    前記二次元画像の画素ごとに硬化度を算出する工程；
    前記算出した硬化度から硬化度分布を導出し、前記硬化度分布の分散を計算する工程；および
    前記分散が第３の所定値よりも小さい場合に前記光硬化樹脂の硬化が完了したと判断する工程。
11. メモリに格納され情報処理装置に少なくとも以下の工程を実行させる機械読取り可能な硬化モニタリングプログラム：
    光硬化樹脂から放射される蛍光の二次元画像の入力を受ける工程；
    前記二次元画像の画素ごとに硬化度を算出する工程；
    前記硬化度から、前記硬化度の二次元分布の最小値、平均値、中央値、最頻値の少なくともひとつを計算する工程；および
    前記最小値、平均値、中央値、最頻値の少なくともひとつが所定の閾値を超えた場合に前記光硬化樹脂の硬化が完了したと判断する工程。