レーザ変位センサ 用途に応じた種類や選び方
目次
レーザ変位センサとは
レーザ変位センサは、レーザ光を利用して、物体の変位(位置の変化)、距離および位置を高精度で測定するセンサです。この技術は、主にレーザ三角測量の原理に基づいており、高速かつ高精度な測定が可能です。
測定原理 三角測量式
三角測量式レーザセンサは、可視光線の点を測定対象物の表面に投影するレーザダイオードを採用しています。反射される光線は、受光レンズを介して、位置感度を有するディテクターに投影されます。光点の位置が変化すると、ディテクター上の変化がトレースされ、解析されます。これにより、測定対象物までの距離や変位を非接触で測定します。

他の測定原理との比較
レーザ変位センサでは主に「三角測量方式」が使用されていますが、同じ「光」を利用した変位センサには、他の測定原理が用いられています。以下に、レーザ変位センサと比較されることも多い「共焦点式センサ」および「干渉計」に用いられている測定原理と、三角測量式との違いを簡単にご紹介します。
共焦点方式
多色光(白色光)を使用し、特殊な光学系で波長ごとに分解して測定対象物に結像点を形成します。各波長は特定の距離に対応しており、対象物の表面で反射した光の波長を検出することで距離を測定する方式です。
白色干渉方式
干渉方式では、光の干渉現象を利用して距離や厚みを測定します。光が測定対象物に照射されると、反射光が干渉縞を形成します。この干渉縞の変化を解析することで、対象物の距離や厚さをナノメートルレベルの精度で測定することができます。
| 三角測量方式 | 共焦点方式 | 干渉方式※ | |
|---|---|---|---|
| 特長 |
幅広い用途に対応可能 高速応答性と高信頼性 コストパフォーマンスが高い |
高精度かつ高速測定 透明体や光沢面にも対応 小型で狭いスペースにも設置可能 真空環境対応モデルあり |
超高精度測定 多層構造物や動く対象物の測定に強い |
| 測定範囲 | 2mm~1000mm | 0.1 mm~30 mm | 2.1 mm |
| 測定レート | 最大75 kHz | 最大30 kHz | 最大6 kHz |
| 測定精度 | 高精度 | 超高精度 | 超高精度 |
| 測定対象物 |
一般的な表面 セラミック / プラスチック / 金属など 赤熱金属や有機対象物、透明な対象物など |
あらゆる表面の高精密な変位・距離測定、制御 ガラスなど透明対象物 |
ガラス / 鏡面 / 金属 / フィルム・コーティング材 / 光学系など |
| コスト | 比較的安価 | 高価 | 非常に高価 |
※Micro-Epsilonの提供する白色干渉計は、一般的なレーザー干渉計の差動原理とは異なり、拡大された波長スペクトルを使用しており、動く測定対象物に対しても、最高精度の絶対測定を可能にしています。
レーザ変位センサは、汎用性が高く、価格と性能のバランスが良いため、幅広い産業用途で使用されています。一方、共焦点式センサや干渉計は、超高精度を求められる用途や、特殊な測定対象に特化した用途で選ばれます。
レーザ変位センサの特長
レーザ変位センサには、以下のような特長があります。

- 非接触測定:対象物に触れることなく測定可能
- 高速測定:最大75kHzの測定レートを有する製品もあり、高速測定が可能
- 高精度:微小な変位や形状測定において優れた性能を発揮
- 多様な用途への適応性:さまざまな材質や表面特性の対象物に対応
- 幅広い測定距離:数ミリから数メートルの測定距離に対応可能
- 高い設置の自由度:小型で軽量なモデルが多く、狭いスペースにも設置可能
このような多くのメリットから、レーザ変位センサは、研究開発や製造業のオートメーションなど、幅広い分野で使用されています。
レーザ変位センサでできること

レーザ変位センサは、その非接触性、高速性、高精度という特長を活かし、さまざまな産業分野において、寸法・厚みの測定や位置決め、表面検査などの品質管理プロセスにおいて、重要な役割を果たしています。
以下に実際のアプリケーション例をいくつかご紹介します。
| 寸法測定 |
全自動レーザ溶接時の距離制御 鋼板までの距離を高精度で測定し、溶接ヘッドを |
![]() |
|---|---|---|
|
高速線路の摩耗測定 軌道までの距離を高い測定レートで検出し、 |
![]() |
|
|
車体と地面の距離測定 様々な状況の地面を高い測定レートで検出して、ライドハイトを精密に測定 |
![]() |
|
| 位置決め |
ロボット用途での位置検知 自動加工プロセスにおける、精確な位置決め |
![]() |
|
3Dプリンターのヘッド位置検知 プリンタヘッドの精密な位置決め |
![]() |
|
| 厚み測定 |
被覆された電極の厚さ測定 サブマイクロメートル範囲の測定分解能により、 |
![]() |
|
タイヤの形状測定 黒い表面でも高速かつ正確に測定可能 |
![]() |
|
| 品質管理 |
組み立て工程における高分解能検査 プリント回路基板組み立てにおける部品有無、 |
![]() |
このように、レーザ変位センサは各種の製造ライン、ロボットエンジニアリング、エレクトロニクス、鉄道インフラなど、多岐にわたる分野で、最終製品の品質と性能を支えています。
レーザ変位センサの種類と特長
レーザ変位センサは、光源の特性や用途に応じてさまざまな種類に分類されます。それぞれ、測定対象の材質や形状に適した特性を持ち、用途に応じたものを選択することが重要です。

| センサの種類 | 特長 | 測定対象物の例 |
|---|---|---|
| レーザポイントセンサ |
|
セラミック、プラスチック、マットな金属など、拡散反射する測定対象物 |
| レーザラインセンサ |
|
粗く模様のある金属表面 プラスチックや木などの有機物質 レーザが物質を貫通する対象物 |
| 青色レーザセンサ |
|
透明体(ガラス、フィルム)、 赤熱金属、有機対象物など |
| ロングレンジセンサ |
|
大きな測定範囲を必要とするもの 測定対象物までの距離が長いもの |
| 直接反射型センサ |
|
反射プラスチック、ミラー ガラス、研磨された金属面などの鏡面 |
抑えておきたい3つの「精度」
レーザ変位センサを選ぶ際、多くの方が注目する「精度」ですが、この「精度」にはいくつかの異なる指標があります。

主に「繰り返し精度」「直線性」「分解能」の3つが挙げられ、それぞれ異なる観点からセンサの性能を評価しています。
活用したい用途によって、重視すべき指標が異なるケースも多く、レーザ変位センサを選ぶ際にはこれらの違いを事前に理解しておくことも重要です。
以下に、それぞれの指標について解説します。
繰り返し精度 (Repeatability)
繰り返し精度とは、同じ条件下で同じ対象物を複数回測定したときに、同じ測定値が得られる度合いを意味します。これは、測定値がどれだけ一貫しているかを示す指標で、測定値のバラつきが小さいほど、繰り返し精度が高いといえます。
【例】
あるふたつのセンサ(センサA / センサB)を用いて、高さが「10.000 mm」の物体をそれぞれ10回測定した場合、測定値が以下のような結果になったとします。

上記の例から、センサAの測定結果は、値のばらつきが小さいことを示しています。この場合、センサAの方が、繰り返し精度が高いセンサであるといえます。
直線性 (Linearity)
本来、センサの入力(例:距離)が変化すると、出力(電圧・電流・デジタル)もそれに応じて直線的に変化することが理想です。
しかし、実際には、入力と出力の関係は完全な直線にはならず、わずかなズレやバラつきが生じます。直線性とは、理想的な直線(入力と出力が完全に比例する関係)に対して、実際のセンサの出力がどれだけずれているかの最大値を指します。この値が小さいほど、センサの測定値は理想値(真の値)に近いといえ、測定範囲全体での精度を評価する重要な指標となります。

分解能 (Resolution)
センサが識別できる最小の変化量を示す指標です。測定値の変化をどの程度細かく分解して検出できるかを表し、分解能が高いほど、小さな変化も捉えることが可能になりますが、これは、絶対精度に直接影響を与えるものではありません。
この分解能は、センサから出力されるシグナルに乗るノイズの影響を受け、ノイズの振幅(上下の揺れ幅)はセンサが検出できる最小の変化量、つまり分解能の限界を決定します。

レーザ変位センサを選ぶ際のポイント

レーザ変位センサは、用途や測定条件に応じて最適な製品を選ぶことが重要です。
何を測定するのか?どの程度の距離が必要なのか?重視すべき「精度」は何か?などを事前にイメージしておくことで、測定効率や測定精度を最大限に引き出すことができます。
ここでは、選定時に押さえておきたい5つのポイントを整理しています。
測定対象物
測定対象物の材質や表面特性に応じて、最適なセンサを選択することが重要です。
詳細は前述の「レーザ変位センサの種類と特長」をご参照ください。
測定距離
測定タスクの中には、大きな測定範囲を必要とするものや、測定対象物までの距離が長いものがあります。このような要素も、センサ選びで見逃せないポイントです。長距離測定には、ロングレンジ型のセンサを選びましょう。

測定精度
想定用途に対して最適な精度の考え方

レーザ変位センサを選ぶ際、想定している用途に対して、どの「精度」を重視すればよいのか、についてのイメージを持つことも大切です。
ひとつの検討材料として、以下に各「精度」が重視される用途例をまとめてみました。
| 重視される用途 | 例 | |
|---|---|---|
| 繰り返し精度 | 同一条件下での測定値の一貫性が求められる場合、 ばらつきがあると品質管理が不安定になるようなケース | 製造ラインでの部品検査、 同一条件下での品質管理 |
| 直線性 | 測定範囲全体にわたる正確さが求められる場合 | ロボットアームやCNC機械の位置決め |
| 分解能 | 微小な変化を検出できないと目的の測定が達成できない場合 | 表面粗さの測定、微小な振動や変位の検出、ナノテクノロジー分野の測定 |
| 複数の精度 | 上記3つの精度すべてが求められるケース | 医療機器の開発、半導体製造装置、光学部品の検査 |
また、カタログに記載されている各スペックは、メーカーによって平均化の有無や回数、測定レートが異なる点にも注意が必要です。平均化回数が多いほど、スペック上の数値は良くなりますが、実際のアプリケーションにおいて同精度が実現できるとは限りません。

測定レート
測定レートも考慮すべき重要な要素です。下記のような用途においては特に、高い測定レートが必要となります。
- 高速制御・位置決めタスク
- 反射率の低い表面
- 振動のモニタリング
また、センサによっては、各種の表面補正機能を有するものもあります。これらの機能は、測定対象物の表面状態が変化する場合でも、高い測定レートで安定した測定結果を得る上で役立ちます。
その他環境条件
下記のような測定環境の条件も、センサ選びにおいて重要な要素です。

●温度
温度安定性も重要な要素です。そのため、センサの材質についても、注意が必要です。アルミハウジングは、温度に対する耐性が高く、放熱性にも優れており、安定した測定に寄与します。
●耐衝撃性・耐振動性
工場などの環境では、センサが衝撃や振動にさらされる可能性があります。そのため、耐衝撃性や耐振動性に優れたセンサを選ぶ必要があります。
●外部光の有無
外乱光 (周囲光) が強い環境で使用する場合や、レーザ溶接などの用途では、外部光の影響を受けにくいセンサが適しています。
Micro-Epsilonのレーザ変位センサ
optoNCDTシリーズ

最後に、Micro-Epsilonのレーザ変位センサ、optoNCDTシリーズをご紹介します。
optoNCDTシリーズは、非接触で高精度な測定を実現する革新的なセンサで、業界における数々のマイルストーンを築いてきました。
このシリーズの主な特長は、高い精度と柔軟性、コンパクトな設計、機能性です。現在、70種類以上の標準モデルをラインアップしており、2mmから1000mmまでの幅広い測定範囲に対応しています。
さらに、赤色レーザや青色レーザを採用したレーザポイントセンサや、粗面や構造物の表面に適したレーザラインセンサなど、多様な測定対象物や表面に対応できる技術を備えています。このため、オートメーション、インライン品質検査、機械製造など、さまざまな産業分野で確かな信頼性を発揮しています。
製品選定に関してお悩みの際は、当社の専門スタッフが最適なソリューションをご提案します。詳細については、ぜひお気軽にお問い合わせください。
Micro-Epsilon社について

Micro-Epsilonは、1968年にドイツで創業した精密センサ技術のリーディングカンパニーです。その長い歴史の中で培われた高い技術力と信頼性は、成功に不可欠な「正確さ」と「性能」が求められるさまざまな用途において、数々の測定課題を解決し、グローバルで高く評価されています。
レーザ変位センサの
関連プレゼンテーション
関連記事
LabVIEWを使った受託開発のプロフェッショナル、見える化ソリューション、状態監視/予知保全サービス
LabVIEWを使った受託開発の実績を活かし、音・振動を使った計測・解析を中心に見える化ソリューション、状態監視/予知保全サービスなど、リアルタイム性が求められるシーンでお客様の課題を解決します。
シート表面検査装置 PIE-650
高速かつ高精細な欠陥検出で高い生産効率を実現します。検査ニーズに応じたシステム構成で小規模システムから、大規模システムまで、柔軟な対応が可能です。検査ソフトはお客様要望に基づきカスタムすることも可能です。「検査で課題を持っている」「検査手法が見つからない」など、お悩みの方は評価用のサンプルをご準備ください。評価テストにりより、検査装置での検出可否を検討、検査システムをご提案いたします。
GF3 ソリッドフロント圧力計
ソリッドフロント(前壁式)ケースの採用により、万一の圧力エレメント破損時には、圧力を計器裏面の裏板より排除する構造となっています。
ADASソリューション
ADAS(先進運転支援システム)のシステムは、開発期間中に何百ペタバイトものデータを処理する必要があります。しかも多くの場合、同システムは複数のテスト車両、自動車整備工場、開発センター、パブリッククラウドなどに分散されているデータを使って運用されます。このため、これらのデータは、あらゆる場所から効率的かつ外部から改ざん防止された状態でアクセスを行う必要があります。また、法規制要件や研究上の要件を満たすために長期間のアーカイブが行える必要があります。 クアンタムが提供するADASデータ管理用のリファレンス・アーキテクチャー・ソリューションは、ADAS開発のあらゆる段階において、かつてないほどの拡張性、パフォーマンス、高度なセキュリティを提供します。
Geomagic Control X
3D計測ソフトウェア 『Geomagic Control X』 は、3Dスキャナやその他デバイスからのデータを読み込み、解析してその結果を共有し誰もが理解することが出来る品質保証を確実にするためのプロフェッショナルな検査ソフトウェアになります。 3Dスキャナは手工具やCMMよりもはるかに多くの情報を取得します。Control Xを使用すると、その豊富な取得情報を活用して、部品が許容範囲から外れたときにも原因を理解することができます。 3Dスキャナで取得したスキャンデータとCADモデルやマスターパーツをControl X上で比較することによって得られた結果を活用して、以前より迅速に正確に問題を認識及びエビデンスとして記録することが出来ます。 これらによって計測及び検査に掛かる時間と労力を大幅に削減することが出来ます。
AIも連携可能 「LoRa計測システム」
近年、IoTを推進する動きが様々な業界で起きてます。実際にIoTを実現するための要素として、機器が取得した情報をやり取りするための手段である「ネットワーク」に関しても、IoTに向いたさまざまな規格が普及しています。 当社が提供するLoRaという規格名は、「長距離」を意味する英語“Long Range”から来ています。少ない出力で、長い距離での通信ができるという技術です。 当社のサービスでは、LoRa通信により、各種センサーとのデータ通信が低コストで実現可能となりました。また、連携サービスにより、予算に応じたプラットフォームへの接続が可能となり、様々なことが実現するようになりました。
「PAL-Temp」
「PAL-Temp」はModbus RTU通信に対応した温湿度センサです。 ファクトリーオートメーション(FA)やプロセスオートメーション(PA)分野において広く普及している通信プロトコル Modbus RTU(RS-485)を採用しています。
「PAL-Plus」
「PAL-Plus」は遠隔監視が容易に実現できる計測機能内蔵の交流電流センサ(60A)です。 ファクトリーオートメーション(FA)やプロセスオートメーション(PA)分野において広く普及している通信プロトコル Modbus RTU(RS-485)を採用しています。 超小型分割クランプ式センサであるため、通電中の装置内へ、1台から簡単に取り付けできます。
マルチガスライダー
LIDARによるマルチガス計測装置です。 対象が可燃性ガス・毒性ガスの場合でも遠隔から非接触で計測可能です。トレーサーガス,プローブは使用しません。 3次元的にガスの空間濃度分布を表示し,ガス濃度,漏洩箇所までの距離,空間濃度分布を計測できます。幅広いガス種に簡易な変更により対応可能です。 昼間屋外計測可能です。
正立顕微鏡 DM6 M
材料科学および品質管理向けに最適な顕微鏡です。真に再現性のある顕微鏡検査が可能で、想像を超えた光学性能と高品質の画像を提供します。ボタン一つでイメージング状況を記録し、呼び出すことができます。高品質の顕微鏡像が得られることで高度な検査・測定・分析が容易になります。
高機能ドローンを用いた検査・点検サービス
高所の目視検査や赤外線熱画像/俯瞰画像または、狭所などの直接目視による検査や撮影が出来ない場所において、このドローンを用いてモニターで確認しながら空撮及び目視検査を行います。 また、広範囲の壁面や構造物等を撮影し、詳細目視可能な1枚の静止画へ画像処理を行います。 ・足場を掛ける前に、高所の状況を見たい。(足場を掛ける場所を決めやすい) ・非破壊検査員の目で空撮及び目視検査をしてほしい。 ・大型構造物の全景写真や熱画像による温度分布が知りたい。 など、様々なご要望に対応しております。
非接触型検温器_コロナ感染予防/健康管理機器
新型コロナウイルス感染症対策に伴い、各企業様では様々なリスク管理対策を行われていることと存じます。水際対策として出入口における検温をピストル型検温器にて行っていらっしゃる企業様において、検温を行う人材の感染リスクと人的コストが大きな課題となっております。 ・社会的距離を取ることが難しく、検温スタッフの精神的負担が大きい ・人材配置コスト 非接触型検温器は、瞬時に検温を行うことができ、非接触・無人での検温が可能となっております。 感染リスク軽減や人材コスト削減に是非お役立て下さい。機能重視orコスト重視、2種類の検温器からお選びいただけます。 ① 【機能重視】非接触タブレット型検温器『Quick Hygiene Terminal(クイックハイジーンターミナル)』 データ保存機能等、高い機能性を検温器をお求めの方向け ・多店舗運営でも安心!端末をwifiに接続することで、遠隔のパソコン/スマホ/LINEでリアルタイムにデータ閲覧可能 ・顔をかざすだけで約1秒の簡単スピーディ検温 ・検温データ(顔写真・検温時間・検温結果)の自動保存機能付き ・入室時間/体温/顔写真の保存機能 ・顔認証システム搭載。顔写真とID登録で勤怠管理のベースとして利用可能 《商品詳細》 ・販売価格:298,000 円(税別/送料別)/ 1台 ・本体:320mm×200mm×160mm ② 【コスト重視】非接触キューブ型検温器『dotCube(ドットキューブ)』 コストを抑えて、小スペースで利用可能な検温器をお求めの方向け ・手首をかざすだけで約1秒の簡単スピーディ検温 ・全面からも背面からも確認できるデュアルディスプレイ ・電池での利用、USB接続での利用、どちらも利用OK ・一般規格のネジ穴で簡単に三脚を取り付け可 ・サイコロキューブ型のおしゃれなスタイリッシュ検温器 《商品詳細》 ・販売価格:30,000 円(税別/送料別)/ 1台 ・本体:87mm×83mm×83mm
JoyWatcherSuite
経営戦略の実現、および競争力の強化には、情報を基にしたクリティカルかつ確かな意思決定が求められ、あらゆる場面において、迅速かつ正確なデータ収集が不可欠となります。 その一方で、データ収集は行えたが、その貴重なデータの活用がうまく行えず、本来の目的であるコストカットや設備投資に向けた分析・業務改善が行えていない状況にありませんか? 弊社では、設備データ監視システムの構築をはじめ、SQL Serverのデータ分析機能を用いたオーダーメイド開発により、お客様の保有する既存IT資産を活用できるBIプラットフォームの短期導入はもちろんのこと、「効果をみながらのスモールスタート(まずは必要機能のみ)」から「多機能のデータ分析」まで、お客様のあらゆる要望、予算に沿ったデータ分析システム開発を実現します。また、リリース後の運用サポートも可能です。
接触履歴特定システム『セカンドバリア』
Bluetooth技術で人と人の距離および接触時間を検知、トレースします。 来院者の中に感染者がいたと判明した場合、以下のことが可能です。 ① 濃厚接触履歴を特定 ② 接触履歴データを保存 ③ 感染の可能性を直ちに通達
ボールSAWセンサを使った微量水分計 FT-700WT / FT-300WT
ボールSAWは1999年に東北大学山中名誉教授が球の表面に球の直径と波長の幾何平均の幅で表面波を励振すると回折現象の起きない自然な平行ビームとして表面波が多重周回する物理現象として発見しました。多重周回したSAWは音速の変化や減衰率の変化を周回数と共に拡大させ、より精密にその変化を測定できます。この多重周回する伝搬経路上に感応膜を設置することで、小型、高速、高感度なボールSAWセンサが開発されました。 ボールウェーブ社は、革新的なケミカルセンシング技術「ボールSAWセンサ」により多様なガス・気体を高速・高感度にセンシングすることで、エネルギーインフラ管理や製造業における精緻な品質管理、危険ガスの事前察知等を実現する、東北大学発のベンチャー企業です。 ケミカルセンシングには、高感度化や応答速度向上に加え、多様な用途に応えるための高温・高圧耐性、高耐食性が求められています。ボールSAWセンサは、微小な水晶球の表面に、計測対象に応じて異なる感応膜を形成することで、微量水分や水素、天然ガス、有機混合ガスなど、多様なガス・気体計測を可能とします。水晶球が持つ高温・高圧耐性に加え、従来技術と比較して約100倍の高感度と高速応答性を備えることで、これまで実現しなかった様々な用途での活用が可能です。
メイコーの「自動検査」
工場内の製造ラインを自動化したのに、検査工程が人の手で行うから生産効率が上がらない。 精密機械の微細な箇所の検査をしているため、検査者によって検査基準がバラつきが出てしまう。 そのような原因で、せっかく工場のFA化を進めたのに、会社の利益が上がらない!という企業が多くあります。 メイコーが提案する自動検査は、ワークの搬送から撮像・解析・欠陥品のリジェクトまで、すべてを自動で行う外観検査装置です。 検査範囲の学習機能を搭載し、毎撮像ごとに最適な検査範囲を自動作成。個体差に左右されない、高精度な欠陥検出を提供致します。
リアルタイム3次元移動予測技術
カルマンフィルタ、再帰型ニューラルネットワークなど、原理の異なる複数の予測技術があります。これまでの予測技術では、予測精度を上げようとすると、処理に時間がかかります。反対に処理時間を短くするために計算量を減らすと、予測精度が下がります。このように「速度」と「処理時間」はトレードオフの関係にあります。 当社では1層のニューラルネットワークで3回エンコーダ・デコーダを繰り返す独自アルゴリズムにより、処理の高速化と高精度化を同時に実現しました。
環境モニタ COD-203
当社独自の高感度センサを搭載し、環境中の化学物質を低濃度で検出。
AM用パウダー分析サービス 『Powder Lab (パウダーラボ)』
AM技術、特にPBF方式のプロセスでは、溶融・凝固しなかったパウダーは造形後に回収され、リサイクルパウダーとして再度造形に使用されることがあります。リサイクルを繰り返していく中で、パウダーは未使用の状態と比較すると、少しずつ物理的特性(流動性、粒子径分布、粒子形状、密度など)や化学的特性(材料組成、酸素含有量など)に変化が起こります。 金属パウダーから部品が製造される方式だからこそ、AMパウダーの品質チェックは非常に重要です。 弊社では東京・品川にあるラボにて、パウダーの物理特性を分析することができます。
状態監視計 CM-3001series
研削盤砥石の振動監視、工作機械の工具チッピングの検出、送風機・ブロワのモニタリング・トレンド管理などに最適です。 【特徴】 〇既設LANを利用することで、測定データをPCに転送可能です。 〇データログ機能により、測定・分析データをmicroSDに保存可能です。 ◯オーバーオール振動監視、周波数帯域監視、アンバランス振動監視など、豊富な振動監視で対象設備に最適な監視を選択可能です。







