JPH01270603A - 赤外線厚み計 - Google Patents
赤外線厚み計Info
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- JPH01270603A JPH01270603A JP9925088A JP9925088A JPH01270603A JP H01270603 A JPH01270603 A JP H01270603A JP 9925088 A JP9925088 A JP 9925088A JP 9925088 A JP9925088 A JP 9925088A JP H01270603 A JPH01270603 A JP H01270603A
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- Japan
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- light
- polarized
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は赤外線を被測定対象であるシート状被測定体に
透過させ、その吸光度からこの物質の厚さを測定する赤
外線厚み計に関する。
透過させ、その吸光度からこの物質の厚さを測定する赤
外線厚み計に関する。
〈従来の技術〉
従来、例えば特開昭６０−２２４００２号には、光源か
らの光を偏光子に通しＰ偏光を取出しブリュースタ角で
被測定体に入射させ、透過光を反射させ、再度、前記被
測定体に透過させ、透過光の吸光度に基づき前記被測定
体の厚さを求める装置が開示されている。
らの光を偏光子に通しＰ偏光を取出しブリュースタ角で
被測定体に入射させ、透過光を反射させ、再度、前記被
測定体に透過させ、透過光の吸光度に基づき前記被測定
体の厚さを求める装置が開示されている。
第４図（ａ）で示すように、Ｐ偏光り７．の入射角φを
ブリュースタ角にしてシート状被測定体１に入射させた
場合、Ｐ偏光の反射率はゼロとなり全光量が被測定ｔ＊
１に入射し、ミラー２で反射された光が被測定体１に入
射するため、光損失が少なく信号成分の大きな訓定か行
える。
ブリュースタ角にしてシート状被測定体１に入射させた
場合、Ｐ偏光の反射率はゼロとなり全光量が被測定ｔ＊
１に入射し、ミラー２で反射された光が被測定体１に入
射するため、光損失が少なく信号成分の大きな訓定か行
える。
しかしたがら、被測定体１は移動しており、表面状態は
一定でなく Ｐ偏光り、の入射角φを常にブリュースタ
角に保つことはできない。第４図＜ｂ）はこの状態を示
す。シート状被測定体１の表面状態が変化しＰｉ扁先光
１ ｐの入射角φがブリ、１−スタ角よりずれた場合、
空気と被測定体１との境界面で反射が起こり、反射光成
分は光損失となる。特開昭６０−２２４００２号の場合
、光は被測定体１を２回透過するため光損失は重複され
る。
一定でなく Ｐ偏光り、の入射角φを常にブリュースタ
角に保つことはできない。第４図＜ｂ）はこの状態を示
す。シート状被測定体１の表面状態が変化しＰｉ扁先光
１ ｐの入射角φがブリ、１−スタ角よりずれた場合、
空気と被測定体１との境界面で反射が起こり、反射光成
分は光損失となる。特開昭６０−２２４００２号の場合
、光は被測定体１を２回透過するため光損失は重複され
る。
この光損失は検出器において被測定体１における吸光と
判断され誤差要因となる。
判断され誤差要因となる。
〈発明が解決しようとする課題〉
本発明で解決し７ようとする技術的課題は、Ｐ１扁光を
ブリュースタ角て前記被測定体に入射させ、透過光の吸
光度から前記被測定体の厚さを求める赤外線厚み計にお
いて、前記被測定体の表面状態が変化してＰ １ｍ光の
入射角がブリュースタ角よりずれた場合でも測定誤差が
現れないようにすることにある。
ブリュースタ角て前記被測定体に入射させ、透過光の吸
光度から前記被測定体の厚さを求める赤外線厚み計にお
いて、前記被測定体の表面状態が変化してＰ １ｍ光の
入射角がブリュースタ角よりずれた場合でも測定誤差が
現れないようにすることにある。
く課題を解決するための手段〉
本発明の構成は、前記赤外線厚み計において、ａ、光源
からの光よつＰｉ光及びＳ［肩先を分離し、これら光を
同一入射角で前記被測定体に照射する偏光照射手段と、 ｂ、前記被測定体で反射されなＳ＠光成分と、前記被測
定体を透過したＰ１扁肩先分とを検出する偏光検出手段
と、 Ｃ前記Ｓ偏光成分の入射角と反射光強度との関係曲線、
並びに前記入射角、屈折角、及び前記膜厚の関数で表わ
されるＰ偏光の透過光強度の関係式とが記憶され、前記
関係曲線並びに前記ＳＩＮ光の測定信号に基き測定時に
おりる前記入射角と屈折角とを求め、これらを前記Ｐ
ＩＮ光の関係式に代入し、前記Ｐ ｉｔｉ光の測定信号
に暴き演算により前記被測定体の膜厚を求める演算手段 とを設け、前記被測定体の表面状態の変化によって前記
Ｐ偏光がブリュースタ角よりずれた場合、反射光成分の
影響が測定結果に現れないようにしたことにある。
からの光よつＰｉ光及びＳ［肩先を分離し、これら光を
同一入射角で前記被測定体に照射する偏光照射手段と、 ｂ、前記被測定体で反射されなＳ＠光成分と、前記被測
定体を透過したＰ１扁肩先分とを検出する偏光検出手段
と、 Ｃ前記Ｓ偏光成分の入射角と反射光強度との関係曲線、
並びに前記入射角、屈折角、及び前記膜厚の関数で表わ
されるＰ偏光の透過光強度の関係式とが記憶され、前記
関係曲線並びに前記ＳＩＮ光の測定信号に基き測定時に
おりる前記入射角と屈折角とを求め、これらを前記Ｐ
ＩＮ光の関係式に代入し、前記Ｐ ｉｔｉ光の測定信号
に暴き演算により前記被測定体の膜厚を求める演算手段 とを設け、前記被測定体の表面状態の変化によって前記
Ｐ偏光がブリュースタ角よりずれた場合、反射光成分の
影響が測定結果に現れないようにしたことにある。
く作用〉
前記の技術手段は次のように作用する。即ち、前記光源
からの光を、例えばケスタルプリズムを使って二つの平
行光にし、各々の光路に偏光子を入れＰ ｍ光、Ｓ （
ｔｎ光を分離する。これら光をブリュースタ角で前記シ
ート状被測定体に入射させる。
からの光を、例えばケスタルプリズムを使って二つの平
行光にし、各々の光路に偏光子を入れＰ ｍ光、Ｓ （
ｔｎ光を分離する。これら光をブリュースタ角で前記シ
ート状被測定体に入射させる。
前記被測定体を透過したｌ）偏光成分及び前記被測定体
で反射されたＳ偏光成分を、例えばチョッパーを用いた
機械的分離手段によって分離し検出器において各別に光
強度として測定する。Ｐ偏光成分の透過光強度はフレネ
ルの式に依存し、入射角、屈折角、膜厚の関数として表
わされる。Ｓ偏光成分の反射光強度はフレネルの式によ
って、入射角、屈折角の関数として表わされる。一方、
前記透明物質の屈折率が既知の場合、前記入射角と屈折
角とはスネルの式で関連付けることができる。
で反射されたＳ偏光成分を、例えばチョッパーを用いた
機械的分離手段によって分離し検出器において各別に光
強度として測定する。Ｐ偏光成分の透過光強度はフレネ
ルの式に依存し、入射角、屈折角、膜厚の関数として表
わされる。Ｓ偏光成分の反射光強度はフレネルの式によ
って、入射角、屈折角の関数として表わされる。一方、
前記透明物質の屈折率が既知の場合、前記入射角と屈折
角とはスネルの式で関連付けることができる。
測定に先立ち、前記被測定体への入射角を、例えばブリ
、２−スタ角に設定してＳ 偏光成分の反射光強度を測
定する。これに基き、入射角とＳ偏光の反射光強度との
検量線を得る。測定時、前記被測定体の表面状態が変っ
て前記入射角がブリュースタ角よりずれた場合、前記Ｓ
偏光成分の反射光強度が変化する。この反射光強度から
前記検量線を用いて入射角を求め、これに基き屈折角を
求め、これら入射角と屈折角を前記Ｐ １ｍ光の透過光
強度の関係式に代入して演算により前記被測定体の膜厚
を求める。
、２−スタ角に設定してＳ 偏光成分の反射光強度を測
定する。これに基き、入射角とＳ偏光の反射光強度との
検量線を得る。測定時、前記被測定体の表面状態が変っ
て前記入射角がブリュースタ角よりずれた場合、前記Ｓ
偏光成分の反射光強度が変化する。この反射光強度から
前記検量線を用いて入射角を求め、これに基き屈折角を
求め、これら入射角と屈折角を前記Ｐ １ｍ光の透過光
強度の関係式に代入して演算により前記被測定体の膜厚
を求める。
〈実施例〉
以下図面に従い本発明の詳細な説明する。第１図は本発
明実施例装置の光学系を示す分解斜視図である。図中、
第４図における要素と同じ要素には同一符号が付されて
いる。３はレーザ光源、４はケスクープリズムで光源３
がらのコリメート光ご２木の平行光にする。５，６はこ
れら千行光の光路に入れられた偏光子で、例えば偏光子
５によってＰ １４ｍ光Ｉ−３を分離し、偏光子６によ
ってＳ偏光Ｌｐを分離する。ケスタープリズム４からの
光は被測定体１にブリュースタ角で入射するように設定
される。７は被測定体１を透過しミラー２で反射され再
び被測定体１を透過したＰ偏光成分と、被測定体１て反
射されたＳ偏向成分とを分離する回転チョッパーで、表
面にＰ偏光成分検出用の孔７，７ 、Ｓｊ４光成分検
出用の孔７゜。
明実施例装置の光学系を示す分解斜視図である。図中、
第４図における要素と同じ要素には同一符号が付されて
いる。３はレーザ光源、４はケスクープリズムで光源３
がらのコリメート光ご２木の平行光にする。５，６はこ
れら千行光の光路に入れられた偏光子で、例えば偏光子
５によってＰ １４ｍ光Ｉ−３を分離し、偏光子６によ
ってＳ偏光Ｌｐを分離する。ケスタープリズム４からの
光は被測定体１にブリュースタ角で入射するように設定
される。７は被測定体１を透過しミラー２で反射され再
び被測定体１を透過したＰ偏光成分と、被測定体１て反
射されたＳ偏向成分とを分離する回転チョッパーで、表
面にＰ偏光成分検出用の孔７，７ 、Ｓｊ４光成分検
出用の孔７゜。
ｂ
７ｄが設けられ、矢印方間に回転せしめられＰ偏光成分
とＳ偏光成分とを交互に検出する。８は集光レンズ、９
はこのレンズで集光されたＰ偏光成分とＳ Ｉｍ光成分
とを検出する光検出器である。
とＳ偏光成分とを交互に検出する。８は集光レンズ、９
はこのレンズで集光されたＰ偏光成分とＳ Ｉｍ光成分
とを検出する光検出器である。
次にこのような構成の装置の動作を第２図の説明図に従
い説明を行なう。第２図（ａ、 ）は被測定体１の表面
が変動していない状態を表わし、第２図（ｂ）は被測定
体１の表面がミラー２に対し角度η変動した状態を表わ
す。
い説明を行なう。第２図（ａ、 ）は被測定体１の表面
が変動していない状態を表わし、第２図（ｂ）は被測定
体１の表面がミラー２に対し角度η変動した状態を表わ
す。
第１図のケスタープリズム４から偏光子５，６を通って
被測定体１に入射されなＰ偏光ｔ−Ｐ並びにＳ偏光■７
８は表面か変動していない第２図（ａ）の状態のとき入
射角φはブリュースタ角で被測定体１に入射している。
被測定体１に入射されなＰ偏光ｔ−Ｐ並びにＳ偏光■７
８は表面か変動していない第２図（ａ）の状態のとき入
射角φはブリュースタ角で被測定体１に入射している。
このうちＰ偏光Ｌｐの透過率１゛１．はミラー２により
被測定体１を２回透過するので、被測定体１内で吸収か
ないとした場合、フレネルの式に従い ’ｆ’ ＋ Ｐ −ｊ ＜ ＳＩ ｎ ２φ−Ｓ ｊｎ
２ χ） 、／（Ｓｉｎ２ （φ＋Ｚ）Ｃ’Ｏ８２（
φ−χ））］２・・・（１） で表わされる（たたし、χ：屈折角）。ブリュースタ角
での入射の場合、 φ十χ−（π／２） ・・・（２）の関係がある
から、（１）式は、 １゛１Ｐ−［（Ｓｉｎ２φ−３ｊｎ２χ）／Ｃｏ５２
（φ−χ）］’ ＝１３）で表わすことが出来る。
被測定体１を２回透過するので、被測定体１内で吸収か
ないとした場合、フレネルの式に従い ’ｆ’ ＋ Ｐ −ｊ ＜ ＳＩ ｎ ２φ−Ｓ ｊｎ
２ χ） 、／（Ｓｉｎ２ （φ＋Ｚ）Ｃ’Ｏ８２（
φ−χ））］２・・・（１） で表わされる（たたし、χ：屈折角）。ブリュースタ角
での入射の場合、 φ十χ−（π／２） ・・・（２）の関係がある
から、（１）式は、 １゛１Ｐ−［（Ｓｉｎ２φ−３ｊｎ２χ）／Ｃｏ５２
（φ−χ）］’ ＝１３）で表わすことが出来る。
次に被測定体１の表面かミラー２に対し角度η傾いた場
合（第２図（ｂ））、Ｐ偏光Ｌ Ｐの入射角φはブリュ
ースタ角以外で入射する為、空気と被測定体１との境界
面で反射１ｔ、 Ｐ 、 Ｒ２Ｐ 。
合（第２図（ｂ））、Ｐ偏光Ｌ Ｐの入射角φはブリュ
ースタ角以外で入射する為、空気と被測定体１との境界
面で反射１ｔ、 Ｐ 、 Ｒ２Ｐ 。
Ｒ３、Ｒ４ｐが生じ、これらは以下て表わされる。
Ｒ＋ ｐ −（ｔ、 ａ Ｒ２（φ十η−χ１））／（
ｔ、ａｎ ２ （φ 十 η −ト χ １
） ）・・・（４） （但し、χ１ ：入射角φ十ηに対する屈折角）Ｒ２Ｐ
＝ ｊｔａｎ’ （χ、−９Ｓ−７７＞ｊ ／（ｔ、
ａｎ２ （χ１＋φ＋η）） ・・・（５） Ｒ３ｐ ＝ （ｊａｎ’ （φ−７７２２））／（ｔ
ａｎ２ （φ−η＋χ、）） ・・・（６） （但し、χ２ ：入射角φ−ηに対する屈折角）Ｒ４ｐ
−（ｔ、 ａ ｎ ２（χ２−φ十η））／ｉｔ、ａｎ
’（χ２＋φ−η）） ・・・（７） 反射率（Ｒ）と透過率（Ｔ）とは一般にＲ十’Ｔ”＝１
・・・（８）で表わされ、従って、Ｐ
偏光り、の透過’４ｓ ’Ｉ” ２ｐは ’Ｔ”、２ −＋１−Ｒ，・Ｒ２・Ｒ３Ｐ ・Ｐ
Ｐ ＰＲ，ＩＰ＋
・・・（９）で与えられる。これに被測定
体１内ての光吸収を考慮した場合、以下のようになる。
ｔ、ａｎ ２ （φ 十 η −ト χ １
） ）・・・（４） （但し、χ１ ：入射角φ十ηに対する屈折角）Ｒ２Ｐ
＝ ｊｔａｎ’ （χ、−９Ｓ−７７＞ｊ ／（ｔ、
ａｎ２ （χ１＋φ＋η）） ・・・（５） Ｒ３ｐ ＝ （ｊａｎ’ （φ−７７２２））／（ｔ
ａｎ２ （φ−η＋χ、）） ・・・（６） （但し、χ２ ：入射角φ−ηに対する屈折角）Ｒ４ｐ
−（ｔ、 ａ ｎ ２（χ２−φ十η））／ｉｔ、ａｎ
’（χ２＋φ−η）） ・・・（７） 反射率（Ｒ）と透過率（Ｔ）とは一般にＲ十’Ｔ”＝１
・・・（８）で表わされ、従って、Ｐ
偏光り、の透過’４ｓ ’Ｉ” ２ｐは ’Ｔ”、２ −＋１−Ｒ，・Ｒ２・Ｒ３Ｐ ・Ｐ
Ｐ ＰＲ，ＩＰ＋
・・・（９）で与えられる。これに被測定
体１内ての光吸収を考慮した場合、以下のようになる。
Ｔ２ Ｐ −（（Ａｏ −Ｋ） ・ｄ／Ｃｏｓχ１
）−（１−Ｐ、 ＋ ・Ｒ２Ｐ ’Ｒ３Ｐ ’Ｒ
ａ ｐ ）・・・（１０） （但し、Ａｏ＝入射光強度、ｄ：被測定体１の膜厚、Ｋ
：定数） 一方、Ｓ （ｂ＋光１，８の反射強度Ｒ１８はフレネル
の式に従い、 Ｒ１３＝Ａｔ； Ｉ−（Ｓ ｉ ｎ２ｆ＄ Ｚ＞
ｌ 、／’（Ｓｉｎ２ （φ＋χ））コ ・・・（］１） で与えられ、第３図のような特性を持つ。被測定体１の
屈折率ｎ、が分かっている場合、入射角φをその屈折率
に対応するブリュースタ角に設定してＳ偏光Ｉ７８を被
測定体１に入射させる。そのときの検出光弾度Ａよりカ
ーブを特定し、Ｒ１８の検量線を得る。カーブ自体は変
らないのて一点の４（１Ｊ定で検量線を特定することが
てきる。この検量線を用い、５９ｊｌ光Ｉ７８の反射光
強度からそのときの入射角φが求まる。
）−（１−Ｐ、 ＋ ・Ｒ２Ｐ ’Ｒ３Ｐ ’Ｒ
ａ ｐ ）・・・（１０） （但し、Ａｏ＝入射光強度、ｄ：被測定体１の膜厚、Ｋ
：定数） 一方、Ｓ （ｂ＋光１，８の反射強度Ｒ１８はフレネル
の式に従い、 Ｒ１３＝Ａｔ； Ｉ−（Ｓ ｉ ｎ２ｆ＄ Ｚ＞
ｌ 、／’（Ｓｉｎ２ （φ＋χ））コ ・・・（］１） で与えられ、第３図のような特性を持つ。被測定体１の
屈折率ｎ、が分かっている場合、入射角φをその屈折率
に対応するブリュースタ角に設定してＳ偏光Ｉ７８を被
測定体１に入射させる。そのときの検出光弾度Ａよりカ
ーブを特定し、Ｒ１８の検量線を得る。カーブ自体は変
らないのて一点の４（１Ｊ定で検量線を特定することが
てきる。この検量線を用い、５９ｊｌ光Ｉ７８の反射光
強度からそのときの入射角φが求まる。
一方、入射角φと屈折角χとはスネルの式によって、
ｎｏ−８ｉｎφ＝ｎ、−３ｉｎχ
・・・（１２）
の関係があり、これよりχが求まる（但し、ｎＯ：空気
の屈折率）。この結果、（４）〜（７）式の６、η、χ
１．χ２が求まり、Ｒ＋ 、 Ｒ２ｐ 。
の屈折率）。この結果、（４）〜（７）式の６、η、χ
１．χ２が求まり、Ｒ＋ 、 Ｒ２ｐ 。
Ｒ３、Ｒｄ、が求まる。更に（１０）式における（ Ａ
Ｏ’ Ｋ ）は膜厚が既知の材料を用いて測定を行なえ
ば求まる。これらの値を（１０）式に代入し７て、Ｐ偏
光１−１の透過光］゛２Ｐの検出強度から被測定体１の
膜厚ｄが求められる。
Ｏ’ Ｋ ）は膜厚が既知の材料を用いて測定を行なえ
ば求まる。これらの値を（１０）式に代入し７て、Ｐ偏
光１−１の透過光］゛２Ｐの検出強度から被測定体１の
膜厚ｄが求められる。
〈発明の効果〉
本発明によれば、前記被測定体の表面状態が変化してＰ
偏光の入射角がブリ１−スタ角よりすれても測定誤差が
現れない。
偏光の入射角がブリ１−スタ角よりすれても測定誤差が
現れない。
【図面の簡単な説明】
一］、１−
第１図は本発明実施例装置の光学系を示す分解斜視図、
第２図及び第３図は本発明実施例装置の動作を説明する
説明図、第４図は従来装置の欠点を説明する説明図であ
る。
第２図及び第３図は本発明実施例装置の動作を説明する
説明図、第４図は従来装置の欠点を説明する説明図であ
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 Ｐ偏光をブリュースタ角でシート状被測定体に入射させ
、透過光をミラーで反射させ再度、この被測定体に透過
させて、透過光の吸光度に基づき前記被測定体の膜厚を
求める赤外線厚み計において、 ａ、光源からの光よりＰ偏光及びＳ偏光を分離し、これ
ら光を同一入射角で前記被測定体に照射する偏光照射手
段と、 ｂ、前記被測定体で反射されたＳ偏光成分と、前記被測
定体を透過したＰ偏光成分とを検出する偏光検出手段と
、 ｃ、前記Ｓ偏光成分の入射角と反射光強度との関係曲線
、並びに前記入射角、屈折角、及び前記膜厚の関数で表
わされるＰ偏光の透過光強度の関係式とが記憶され、前
記関係曲線並びに前記Ｓ偏光の測定信号に基き測定時に
おける前記入射角と屈折角とを求め、これらを前記Ｐ偏
光の関係式に代入し、前記Ｐ偏光の測定信号に基き演算
により前記被測定体の膜厚を求める演算手段 とを設け、前記被測定体の表面状態の変化によって前記
Ｐ偏光がブリュースタ角よりずれた場合、反射光成分の
影響が測定結果に現れないようにしたことを特徴とする
赤外線厚み計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9925088A JPH0663749B2 (ja) | 1988-04-21 | 1988-04-21 | 赤外線厚み計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9925088A JPH0663749B2 (ja) | 1988-04-21 | 1988-04-21 | 赤外線厚み計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01270603A true JPH01270603A (ja) | 1989-10-27 |
| JPH0663749B2 JPH0663749B2 (ja) | 1994-08-22 |
Family
ID=14242462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9925088A Expired - Lifetime JPH0663749B2 (ja) | 1988-04-21 | 1988-04-21 | 赤外線厚み計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0663749B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0474910A (ja) * | 1990-07-17 | 1992-03-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 印刷機の版面上の水膜検出器 |
| JPH0519907U (ja) * | 1991-03-28 | 1993-03-12 | 横河電機株式会社 | シ―ト状物質の厚さ測定装置 |
-
1988
- 1988-04-21 JP JP9925088A patent/JPH0663749B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0474910A (ja) * | 1990-07-17 | 1992-03-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 印刷機の版面上の水膜検出器 |
| JPH0519907U (ja) * | 1991-03-28 | 1993-03-12 | 横河電機株式会社 | シ―ト状物質の厚さ測定装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0663749B2 (ja) | 1994-08-22 |
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