2. 位置合わせ（原点出し・較正）¶

スキャンの座標は論理原点（外枠エッジ・基準電極中心・焦点）を基準にします。このページでは、論理原点を決める 原点出し、センサーの傾きを測る フル較正、焦点だけを合わせる Z フォーカス を説明します。操作はすべてステージパネルの [アライメント] タブ で行います。

場所	内容	説明
上段（CH・Z範囲・step・方式・[Z フォーカス]）	焦点だけを合わせる	Z フォーカス
「自動アライメント (信号ベース)」の枠	[原点出し] と [フル較正]、そのオプション	原点出し、フル較正
枠の下の灰色の文字	フル較正の測定点（センサー編集で変更できる）	フル較正
最下段の「傾き補正係数」	いま有効な dZ/dX、dZ/dY、dY/dX と、その出典	係数の出典

位置の物差しはレーザー信号そのもの¶

原点出しはカメラではなく、レーザーが作る信号そのものを位置センサーとして使います。金属電極の上では光が通らず信号がゼロになり、その境目はビーム半径（数 µm）の鋭さで切れるので、振幅プロファイルのディップとエッジから位置が µm の精度で分かります。振幅は PAVA（波形パラメータ）で読みます。

焦点の判定は「振幅最小」¶

焦点が合うほど振幅は小さくなる

焦点が合うほど局所的なキャリア密度が上がり、LGAD のゲインが抑制されて振幅が 下がります（プラズマ効果）。そのため 振幅最小の Z を焦点 とします（2026-09-07 実測で確定。旧「振幅最大 = 焦点」は誤り）。

電極の直上ではデフォーカスしても振幅が 0 のままで谷が見えないので、Z の掃引は必ず ストリップ横のシリコン上 で行います。
ゲイン抑制の谷は浅い（数十 %）ので、谷が見つからないときは範囲を広げます。

原点出しの前に¶

レーザーが ON で、オシロの EXT トリガーで信号が見えている（[開始時にレーザー自動 ON] で自動で ON にすることもできる）
ビームが 基準ストリップ（C1）の上、露出部の読み出し側端から 50〜200 µm 内側 にある（粗寄せ。±100 µm の精度で十分）
ツールバーの [センサー] が正しい

原点出し¶

[原点出し (Z→Y→X→R:W)] を押します。

自動アライメントの枠

オプション	既定	内容
[開始時にレーザー自動 ON]	OFF	レーザーが OFF でも自動で ON にして始める
[論理座標の開始位置へ自動移動]	OFF	原点出し済みの状態（論理原点 = 外枠エッジ上で信号なし）から続けてやり直すときに ON。現在の論理原点を基準に開始位置（基準ストリップ上・端から 100 µm 内側）へ移動してから始める
[精密仕上げ+検証 (推奨, 時間 2〜3 倍)]	ON	1 パルス刻みの精密掃引とフィット、R:W 後の検証

所要時間は、粗検出のみで約 2〜3 分、精密仕上げ+検証 ON で約 7〜12 分です。進捗はツールバーに出て、[中断] で止められます。

処理の中身¶

Y の粗い掃引：基準電極のディップを検出し、電極中心の当たりを付ける。
Z の掃引：電極から 80 µm 横のシリコン上で、振幅最小の Z（= 焦点）を探す。谷が掃引の端にかかったら自動で再センタリングする。
Y の細かい掃引：焦点が合った状態で電極中心 Y を確定する。
X の掃引：+ 側（パッド領域側）へ掃引し、信号が消えるエッジ（パッド領域と露出部の境界）を検出する。X エッジ検出は電極中心から 50 µm 横で行う。
Z の再確認：シリコン上で焦点を再確認する。
R:W：エッジから設計オフセット +632 µm（= 外枠 GND エッジ）へ全軸を負側から進入して、論理原点リセット (R:W) を行う。論理原点の機械座標を現在のセンサーに自動登録する。

精密仕上げ+検証（既定 ON） では、3〜5 の後に次を行います。

各量を ステージの 1 パルス（2 µm）刻み・1 点 4 回読み（中央値） で掃引し直し、モデルフィットでサブ µm に決める。
- Y 電極中心：両エッジを個別に erf（誤差関数）でフィットして中点。2 回掃引して差を再現性として表示し、逆方向に 1 回掃引して昇順との差を バックラッシュ推定 として表示する。
- X 信号エッジ：同じ erf フィット（2 回 + 逆方向 1 回）。
- Z 焦点：谷をローレンツ型 + 一次基線でフィットし、曲線の最小点を焦点とする。
検証：R:W の後に電極中心 Y・信号エッジ X・焦点 Z を同じ精密掃引で再測定し、残差が 1 パルス以上の軸があれば補正して R:W をやり直す（最大 2 回）。

結果の確認¶

完了ダイアログに、最終残差、バックラッシュ推定、フィット誤差が出ます。測定ログに記録してください。

1 µm 未満の残差は 2 µm パルス格子の丸め残りで、これ以上は詰められません。
全掃引の生データは logs/alignment_<日時>.csv に残ります。

カメラで決めた原点との差

信号ベースの測定自体は 1 µm 以下で自己整合しています（2026-10-05 の実機ログ解析）。カメラの十字線で決めた原点と数 µm 違うのは、十字線とレーザースポットのずれ、パッド端→外枠端の設計値 632 µm と実寸の差、進入方向（バックラッシュ）といった 基準の定義差 によると考えられます。

フル較正¶

センサーを載せ替えたとき・治具を変えたとき は、原点出しの代わりに [フル較正 (原点+傾き係数)] を実行します。所要は粗で約 8〜12 分、精密で約 15〜25 分です。

原点出しに続けて、標準センサーでは次の点で電極中心と合焦 Z を実測します。

測定点	求めるもの
X = −5.3 mm と −9.9 mm	電極中心 Y と焦点 Z → dY/dX（回転）、dZ/dX
C2 と C4 の電極（Y = −500, −1500 µm）	焦点 Z → dZ/dY、隣接電極の間隔

結果の係数は 現在のセンサープロファイルに保存 され、履歴は logs/sensor_calibration_<センサーID>_<日時>.json に残ります。結果のダイアログには、隣接電極の間隔の実測値と直線フィットの残差が出ます。

結果を鵜呑みにしない

Z は 2 µm 刻みでしか決まらず、谷も浅いので、Z の残差が数 µm を超えるとき や、係数が前回から大きく変わったとき は、再実行するか、スキャンの Z 追従を「実測 Z」方式にしてください（自動スキャン）。

測定点・オフセットは現在のセンサープロファイルから来ます。[フル較正] ボタンの下に、いまのセンサーの測定点が灰色の文字で出ています。標準以外のセンサーでは、センサー編集で測定点を確認してください。

ピクセル型センサーの原点出し・フル較正¶

ツールバーの [センサー] で ピクセル型 のプロファイルを選ぶと、同じ [原点出し] と [フル較正] ボタンの手順が自動でピクセル用に切り替わります。

開始位置：ビームを 基準 CH のボンディングパッドの上、またはパッドから ±50 µm 以内 に置きます（ストリップ型の「端から 50〜200 µm 内側」とは違います）。
論理原点：基準 CH のパッドの +X/+Y 側の角 です。座標の定義はセンサーの登録を見てください。

	ストリップ型	ピクセル型
物差し	電極（信号ゼロの線）と、露出部の端	ボンディングパッド（信号ゼロの正方形）
原点出し	Y 掃引 → Z → Y 精密 → X エッジ → R:W	パッドの Y ディップ → パッド横のシリコン上で Z（振幅最小） → パッドの X ディップ → パッドの角で R:W
精密仕上げ+検証	あり	あり
フル較正	X 2 点と隣の電極で電極中心と Z を実測	他の読み出しピクセルのパッド中心で同じ測定をして、平面フィット（dZ/dX、dZ/dY）、行方向の dY/dX、ピッチを確認

ピクセルのフル較正は実機で未実行

2026-11-01 時点で、ピクセル型の原点出しとフル較正は模擬センサーで 1 パルス以内に合うことを確認済みですが、実機ではまだ実行していません。結果は前回値やカメラでの目視と比べ、おかしければ使わないでください。フル較正のレバーアームは 1 ピッチ（500 µm 程度）しかないので、係数は粗い目安です。なお、ピクセル解析はパッドの位置を振幅から自動検出するので、原点が多少ずれていても解析結果は変わりません。

係数の出典¶

スキャンの傾き補正に使う係数は、次の順で決まります。

センサープロファイルに保存された係数（フル較正、または [係数を手動入力...]）
標準センサーだけ、scan_geometry.py の既定値（2026-08-24 のカメラ実測）
それ以外の未較正センサーは 0（補正なし）

いま有効な係数と出典は、[アライメント] タブ最下段と、自動スキャンパネルの「傾き補正」欄の両方に出ます。較正・手動入力・センサー切り替えのたびに更新されます。上の画面例の [scan_geometry 既定 (2026-08-24 カメラ実測)] は、標準センサーをまだフル較正していない状態です。

係数を手動で入力する¶

[係数を手動入力...] で dZ/dX、dZ/dY、dY/dX を µm/mm 単位で入力できます。入力値はセンサープロファイルに保存され、履歴は logs/sensor_calibration_*.json に残ります。

Z フォーカス（焦点だけを合わせる）¶

現在の XY 位置で Z だけを掃引して焦点へ移動します。通常は原点出しがこの処理を含むので、主にスキャンの実測 Z 方式の端点合わせや、手動で焦点を合わせ直すときに使います。

レーザー ON、ビームを ストリップ横のシリコン上（信号がはっきり見える位置。電極直上は不可）に置く。
[CH]、[Z範囲 ±]（既定 ±20 µm）、[step]（既定 2 µm = Z の分解能）、方式（既定「振幅最小 (焦点)」）を選ぶ。
[Z フォーカス] を押す。下から一方向に掃引し（バックラッシュ対策）、谷の中心の Z へ自動で移動する。約 20〜30 秒。
そのままスキャンを始めるときは、Z 追従を「較正係数 (現在位置で合焦)」にすると、この Z を基準面として全域に展開します（Z 追従）。

実行中はオシロのシーケンスが OFF、トリガーが NORM に切り替わります（スキャン開始時に設定し直されるので、戻す必要はありません）。

掃引カーブは logs/autofocus_<日時>.csv に残ります。
「谷を特定できない」と出たら、範囲を ±30〜50 µm に広げるか、ビームの位置を置き直して再実行します。
中断・エラー時は元の Z に戻ります。

うまくいかないとき¶

メッセージ	対処
「明確なディップがありません」「明確なエッジがありません」	ビームが基準ストリップ上で端から 50〜200 µm 内側にあるか、レーザーが ON か、信号が見えているかを確かめて再実行する
「谷が浅すぎます」・谷を特定できない	Z 範囲を ±30〜50 µm に広げる、カメラで粗くフォーカスを合わせてから再実行する

中断・エラー時は、R:W 前なら開始位置へ、R:W 後なら原点 (0, 0, 0) へ戻ります。