JPH022081B2 - - Google Patents

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JPH022081B2
JPH022081B2 JP18363683A JP18363683A JPH022081B2 JP H022081 B2 JPH022081 B2 JP H022081B2 JP 18363683 A JP18363683 A JP 18363683A JP 18363683 A JP18363683 A JP 18363683A JP H022081 B2 JPH022081 B2 JP H022081B2
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JP
Japan
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film
signal
light
transmitted
thickness
Prior art date
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JP18363683A
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Japanese (ja)
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JPS6073406A (en
Inventor
Katsue Kotari
Shusaku Shigeta
Hiroshi Yokota
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Kurashiki Spinning Co Ltd
Original Assignee
Kurashiki Spinning Co Ltd
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Publication date
Application filed by Kurashiki Spinning Co Ltd filed Critical Kurashiki Spinning Co Ltd
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Publication of JPS6073406A publication Critical patent/JPS6073406A/en
Publication of JPH022081B2 publication Critical patent/JPH022081B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0691Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of objects while moving

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明はプラスチツクによる赤外線の特定吸
収を利用して、フイルム、特に極薄でゆれを伴い
ながら走行も透明もしくは半透明のフイルムの厚
みを連続的に測定するのに好適な赤外線厚み計に
関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] This invention utilizes the specific absorption of infrared rays by plastics to continuously maintain the thickness of a film, especially an extremely thin film that is transparent or translucent even when running with fluctuations. The present invention relates to an infrared thickness meter suitable for thickness measurement.

[従来技術] プラスチツクフイルムに赤外線を照射した場
合、その物質固有の吸収と厚みに関係した赤外線
スペクトルが得られる。赤外線フイルム厚み計
は、原理的には赤外線の特定波長の吸収量がフイ
ルムの厚みに比例することから、逆に透過光量を
測定することによつてフイルム厚みを求めようと
するもので、従来より、例えば特開昭53−31155
号公報などでこの原理を用いた各種装置が知られ
ている。しかしながら、従来装置における測定対
象は、膜厚が10μm程度までのフイルムであり、
これに対し、現在の発展したフイルム製造技術に
より製造されるフイルムには膜厚が0.5〜5.0μm
の極薄フイルムがあり、この極薄フイルムに対し
ては従来装置をそのまま適用し得ないか若しくは
仮に適用するにしても精度よく測定できないとい
つた問題がある。
[Prior Art] When a plastic film is irradiated with infrared rays, an infrared spectrum is obtained that is related to the specific absorption and thickness of the material. Infrared film thickness gauges are designed to measure film thickness by measuring the amount of transmitted light, since in principle the amount of absorption of a specific wavelength of infrared rays is proportional to the thickness of the film. , for example, JP-A-53-31155
Various devices using this principle are known, such as in Japanese Patent Publications. However, the measurement target with conventional equipment is a film with a film thickness of up to about 10 μm.
In contrast, films manufactured using currently developed film manufacturing technology have a film thickness of 0.5 to 5.0 μm.
There are extremely thin films, and there is a problem in that conventional devices cannot be directly applied to these extremely thin films, or even if they are applied, they cannot be accurately measured.

それは、赤外線の平行光束を被測定フイルムに
照射した場合にフイルムの上面と下面とにおいて
内部多重反射による相互干渉が顕著に生じ、測定
誤差が拡大し、遂には膜厚測定不能となつてしま
うこと、およびフイルムの厚みが極薄化するにつ
れ、照射する赤外線の特定吸収量も著減すること
から検出信号のS/N比が悪くなり、厚みを求め
るほどの分解能が得られないという二つの理由か
らである。
This is because when a parallel beam of infrared light is irradiated onto a film to be measured, mutual interference due to internal multiple reflections occurs on the top and bottom surfaces of the film, increasing measurement errors and eventually making it impossible to measure the film thickness. , and as the thickness of the film becomes extremely thin, the amount of specific absorption of the irradiated infrared rays also decreases significantly, resulting in a poor S/N ratio of the detection signal, making it impossible to obtain enough resolution to determine the thickness. It is from.

[発明の目的] 本発明の主たる目的は、光干渉を除去するこ
と、換言すればフイルムの内部多重反射を生じな
いようにしてフイルムの厚みの測定精度を向上さ
せることである。
[Object of the Invention] The main object of the present invention is to eliminate optical interference, in other words, to prevent internal multiple reflections of the film from occurring, thereby improving the accuracy of measuring the thickness of the film.

本発明のいま一つの目的は、極薄フイルムであ
つてもフイルム透過光の検出系の感度限界に無関
係に所望の分解能を得られるようにすることであ
る。極薄フイルムには静置されるもののほか、連
続的に走行するフイルムを含む。
Another object of the present invention is to enable a desired resolution to be obtained even with an extremely thin film, regardless of the sensitivity limit of a detection system for light transmitted through the film. Ultra-thin films include those that are left still, as well as films that run continuously.

本発明の他の目的は、連続的に走行するフイル
ムのゆらぎに対しても充分な対策を施すことであ
る。
Another object of the present invention is to take sufficient measures against fluctuations in a continuously running film.

また、本発明の他の目的は、同一場所の同時測
光として高速で走行するフイルムの厚みを連続的
かつ高精度で測定できるようにすることである。
これは、厚み測定において光学系、電気系、サン
プル系に依存する誤差要因が存することから頻繁
に検量線のチエツクの必要性があるが、これを克
服するためにいわゆる二波長(または多波長)測
光法が採用されるが、従来のように干渉フイルタ
が装着された回転板を用いた二波長時分割測光で
は高速走行フイルムの場合に必然的に測定誤差を
内包するからである。
Another object of the present invention is to enable simultaneous photometry at the same location to continuously and accurately measure the thickness of a film traveling at high speed.
Because there are error factors that depend on the optical system, electrical system, and sample system in thickness measurement, it is necessary to frequently check the calibration curve. Although photometry is employed, conventional two-wavelength time-division photometry using a rotary plate equipped with an interference filter inevitably includes measurement errors when the film is running at high speed.

本発明のさらに他の目的は、較正手段、好まし
くは自動的な較正手段を設けて、光源を含む光学
系および光検出系の波長特性に依存する経時変化
等の誤差を防止できるようにすることである。
Still another object of the present invention is to provide a calibration means, preferably an automatic calibration means, to prevent errors such as changes over time depending on the wavelength characteristics of the optical system including the light source and the photodetection system. It is.

[発明の概要] フイルム固有の吸収特性を示す波長成分と非吸
収特性を示す波長成分の少なくとも二つの波長成
分を含む帯域の赤外線を断続的に発生するととも
に、この赤外線をP偏光させる偏光子をを含む光
源部と、上記光源部から出力される赤外線を上記
フイルムのフイルム面に対し所定の角度すなわち
フイルムの材質によつて決まるブリユースター角
をもつて斜め方向から投光するとともに、該投光
角度を中心にして所定の角度範囲内において連続
的に変動させて該赤外線がフイルム上を走査する
ようにした光走査部と、上記フイルムに投光され
た赤外線の反射光を受光し受光強度に応じた反射
光信号を出力する反射光受光部と、上記フイルム
に投光された赤外線の透過光を受光し少なくとも
上記二つの波長成分に分光するとともに、それぞ
れの分光部の受光強度に応じた透過光信号を出力
する透過光分光部と、上記反射光信号と上記透過
光信号とを受信し、該反射光信号および該透過光
信号のバツクグランドノイズをそれぞれ除去する
とともに、該反射光信号を識別して最小反射光強
度における透過光信号を有効化し、該有効化した
少なくとも上記二波長成分の透過光信号に基づい
てフイルムの厚みを定量する基礎となる厚みデー
タを演算する信号処理部とを備えたことを基本的
な特徴とするもので、入射面に平行なP偏光がブ
リユースター角でフイルムに入射されるときフイ
ルム上面、下面での反射光成分は存在しなくなり
光干渉が除去でき、入射光はすべて透過光となつ
てフイルムでの特性吸収を除きエネルギーの損失
をなくすることができる。フイルムには、所定箇
所に静置されるものがあるが、連続的に走行し、
ゆらぎを伴つたフイルムもあり、このため、ブリ
ユースター角で入射したときのみの透過光信号を
有効化すべくブリユースター角以外で入射された
ときにはフイルムからの反射光が存在するという
事実を利用して、光走査部と反射光受光部、およ
び反射光を検知して入射光がブリユースター角で
入射されたかどうかを識別する信号処理部の一部
とを構成し、ブリユースター角で入射されたとき
のみの透過光信号に基づいてフイルムの厚みデー
タを演算するものである。そして、従来のように
異なる箇所に照射する時分割測光でなく、同一場
所の同時測光(波長分割測光)であることから、
高速で走行するフイルムの厚みを連続的かつ高精
度で測定できる。なお、上記波長分割測光では二
波長のみを用いるものに限らず、場合によつては
多波長の波長分割測光が有効である。
[Summary of the Invention] A polarizer that intermittently generates infrared rays in a band including at least two wavelength components, a wavelength component exhibiting absorption characteristics unique to the film and a wavelength component exhibiting non-absorption characteristics, and polarizes the infrared rays into P-polarized light. and a light source unit that projects infrared light outputted from the light source unit from an oblique direction with respect to the film surface of the film at a predetermined angle, that is, a Brewster angle determined by the material of the film, and an optical scanning section that continuously varies the light angle within a predetermined angular range so that the infrared rays scan the film; a reflected light receiver that outputs a reflected light signal according to the intensity of the reflected light; A transmitted light spectrometer outputs a transmitted light signal, receives the reflected light signal and the transmitted light signal, removes background noise from the reflected light signal and the transmitted light signal, and processes the reflected light signal. a signal processing unit that identifies and validates the transmitted light signal at the minimum reflected light intensity, and calculates thickness data that is a basis for quantifying the thickness of the film based on the activated transmitted light signal of at least the two wavelength components; The basic feature is that when P-polarized light parallel to the incident plane is incident on the film at the Brieucster angle, there are no reflected light components on the top and bottom surfaces of the film, and optical interference can be eliminated. , all incident light becomes transmitted light, eliminating energy loss except for characteristic absorption in the film. Some films are left stationary at a predetermined location, but others run continuously,
Some films have fluctuations, so in order to activate the transmitted light signal only when the incident is at the Brieux-Star angle, we use the fact that there is reflected light from the film when the incident is at an angle other than the Brieux-Star angle. The optical scanning unit, the reflected light receiving unit, and a part of the signal processing unit that detects the reflected light and identifies whether the incident light is incident at the Brieucster angle, The thickness data of the film is calculated based on the transmitted light signal only when it is incident. And since it is simultaneous photometry (wavelength division photometry) at the same location, rather than time-division photometry that irradiates different locations as in the past,
The thickness of films running at high speed can be measured continuously and with high precision. Note that the above-mentioned wavelength division photometry is not limited to using only two wavelengths, and in some cases, wavelength division photometry of multiple wavelengths is effective.

第2の発明は、上記特定発明の全部を主要部に
含むもので、フイルムに投光された赤外線が該フ
イルムを複数回透過するように透過光の光路を変
換する光路変換部を備え、フイルムを透過する赤
外線のうちフイルム固有の吸収特性を示す波長成
分の吸収能を高めるようにしたことを特徴とし、
ブリユースター角入射の場合にフイルム内部多重
反射光が存在せず無効となるエネルギー損失がな
く、さらに従来法のようにフイルムへの垂直入射
でなくブリユースター角に関係する斜め入射のマ
ルチパスの光学系で実質光路長をかせぐので、極
薄フイルムであつてもフイルム透過光の検出系の
感度限界に関係なく所望の分解能を得ることがで
きる。
A second invention includes all of the above-mentioned specific inventions in its main parts, and includes an optical path converting section that converts the optical path of transmitted light so that infrared rays projected onto a film pass through the film a plurality of times. It is characterized by increasing the absorption ability of the wavelength component of the infrared rays transmitted by the film, which exhibits absorption characteristics unique to the film.
In the case of incidence at the Brieucster angle, there is no multiple reflection light inside the film, so there is no energy loss that would become ineffective.Furthermore, unlike the conventional method, the incidence is not perpendicular to the film, but the multipath is obliquely incident on the film related to the Brieucster angle. Since a substantial optical path length is obtained with the optical system, the desired resolution can be obtained even with an extremely thin film, regardless of the sensitivity limit of the detection system for light transmitted through the film.

第3の発明は上記特定発明の全部を主要部に含
み、被検体フイルムは連続的に走行するとともに
反射光受光部から出力される反射光信号に基づい
て、上記フイルムの走行に伴うゆらぎに応じて上
記ブリユースター角に係る設定投光角度を自動的
に修正する光走査制御部を備えたことを特徴と
し、好ましくは、光走査部に振動ミラーを含み上
記光走査制御部における上記設定投光角度の修正
をサーボ制御によつて行なう。
A third invention includes all of the above-mentioned specified inventions in its main part, and the subject film is continuously moved and responds to fluctuations caused by the movement of the film based on a reflected light signal output from a reflected light receiving section. Preferably, the light scanning section includes a vibrating mirror to adjust the setting projection angle in the light scanning control section. The light angle is corrected by servo control.

そして、第4の発明は上記特定発明の全部を主
要部に含み、第3の発明と同様に被検体フイルム
は連続的に走行し、フイルムの厚みを定量する基
礎となる厚みデータを演算する信号処理部から出
力される厚みデータと、予め設定される厚み変換
関数とに基づいてフイルムの真の厚みを演算する
データ処理部をさらに備えたことを特徴とする。
And, the fourth invention includes all of the above-mentioned specific inventions in the main part, and similarly to the third invention, the subject film runs continuously, and a signal for calculating thickness data that is the basis for quantifying the thickness of the film is provided. The present invention is characterized in that it further includes a data processing section that calculates the true thickness of the film based on the thickness data output from the processing section and a preset thickness conversion function.

好ましくは、光源部、光走査部、反射光受光部
及び透過光分光部を一体的に構成し、この一体構
成体をフイルムの幅方向に移動自在に装置する。
そして、走行するフイルムの幅方向の外側で該フ
イルムの走行面と同一平面上に同種のサンプルフ
イルムを固定し、上記一体構成体をこのサンプル
フイルム位置まで移動させ、サンプルフイルムの
データ採取し、被検体フイルムのデータをこのサ
ンプルフイルムのデータで自動的に較正処理させ
るとともに、上記データ処理部に較正された厚み
データを出力するように構成する。
Preferably, the light source section, the optical scanning section, the reflected light receiving section, and the transmitted light spectroscopic section are constructed integrally, and this integrated structure is arranged so as to be movable in the width direction of the film.
Then, a sample film of the same type is fixed on the same plane as the running surface of the film on the outside in the width direction of the running film, and the integrated structure is moved to the position of this sample film, and data of the sample film is collected. The data on the sample film is automatically calibrated using the data on the sample film, and the calibrated thickness data is output to the data processing section.

以下、本発明をその他の特徴とともに添付図面
に示す実施例によつて具体的に説明する。
Hereinafter, the present invention will be specifically explained with reference to embodiments shown in the accompanying drawings together with other features.

[実施例] 第1図は実施例の基本構成図である。[Example] FIG. 1 is a basic configuration diagram of the embodiment.

1は矢印方向に高速で走行する極薄フイルム
(以下、フイルムという)、2はフイルム1に固有
の吸収特性を示す波長成分(以下、測定波長とい
いλSであらわす)と非吸収特性を示す波長成分
(以下、参照波長といいλRであらわす)の少なく
とも二つの波長成分を含む赤外線20を断続的に
生成する赤外線生成部21と、赤外線20をフイ
ルム1の入射面に平行な振動成分をもつた偏光す
なわちP偏光に偏光させる偏光子22とを備えた
光源部である。3は、フイルム1の材質(特に屈
折率)によつて決まるブリユースター角θBを中心
に所定の角度範囲±Δθで斜め方向から上記光源
部2のP偏光光22をフイルム1上で走行する光
走査部で、振動ミラー30とこの振動ミラー30
を駆動する駆動部31とからなる。4は、上記フ
イルム1に投光されたP偏光光23の反射光40
を受光し、受光強度に応じた電気信号すなわち反
射光信号aを出力する反射光受光部で、集光ミラ
ー41、コーンミラー42、反射光検出器43を
備える。5はフイルム1に投光されたP偏光光2
3が該フイルム1を複数回透過するように透過光
50の光路を変換する光路変換部、6は、フイル
ム1を複数回透過してきた透過光51を受光する
ととともに、この受光光を少なくとも上記二つの
波長成分λSとλRに分光しそれぞれの分光光強度に
応じた電気信号(以下、透過光信号といい、波長
λSのものを測定波長信号b、波長λRのものを参照
波長信号cとする)を出力する透過光・分光部
で、60は平面の反射ミラーである。
1 is an ultra-thin film (hereinafter referred to as the film) that travels at high speed in the direction of the arrow; 2 represents the wavelength component that exhibits absorption characteristics specific to film 1 (hereinafter referred to as the measurement wavelength and expressed as λ S ) and the non-absorption characteristics. an infrared ray generating section 21 that intermittently generates infrared rays 20 including at least two wavelength components (hereinafter referred to as reference wavelengths and expressed as λ R ); This is a light source unit that includes a polarizer 22 that polarizes the light into polarized light, that is, P-polarized light. 3 travels the P-polarized light 22 from the light source 2 on the film 1 from an oblique direction within a predetermined angular range ±Δθ centering on the Brewster angle θ B determined by the material (especially refractive index) of the film 1. The vibrating mirror 30 and this vibrating mirror 30 are
and a drive section 31 that drives the. 4 is reflected light 40 of the P-polarized light 23 projected onto the film 1.
The reflected light receiving section receives the light and outputs an electrical signal, that is, a reflected light signal a, according to the intensity of the received light, and includes a condensing mirror 41, a cone mirror 42, and a reflected light detector 43. 5 is P-polarized light 2 projected onto film 1
3 converts the optical path of the transmitted light 50 so that it passes through the film 1 multiple times; 6 receives the transmitted light 51 that has transmitted through the film 1 multiple times; An electrical signal separated into two wavelength components λ S and λ R and corresponding to the intensity of each spectral light (hereinafter referred to as a transmitted light signal; the wavelength λ S is the measurement wavelength signal b, and the wavelength λ R is the reference wavelength signal. 60 is a flat reflecting mirror.

7は、上記反射光信号aと測定波長信号b、参
照波長信号cとを受信するとともに上記光源部2
から出力される断続信号dと上記光走査部3から
出力される周期信号eとを受信し、受信した反射
光信号aを識別してフイルム1に投光された光の
うち、ブリユースター角θBで入射されたときのみ
の入射光23の透過光信号b,cを有効化すると
ともに、この有効化した透過光信号b,cに基づ
いてフイルムの厚みを定量する基礎となる厚みデ
ータgを演算する信号処理部であり、透過光信号
を有効化するため振動ミラー駆動部31に制御信
号fを与える制御回路部70と、厚みデータを演
算し図示しない外部機器に厚みデータgを与える
信号演算回路部71とからなる。
7 receives the reflected light signal a, the measurement wavelength signal b, and the reference wavelength signal c, and the light source section 2
The intermittent signal d outputted from the optical scanning section 3 and the periodic signal e outputted from the optical scanning section 3 are received, the received reflected light signal a is identified, and the Brewster angle of the light projected onto the film 1 is determined. The transmitted light signals b and c of the incident light 23 only when the incident light is incident at θ B are activated, and the thickness data g is the basis for quantifying the thickness of the film based on the activated transmitted light signals b and c. A control circuit unit 70 is a signal processing unit that calculates the transmitted light signal and provides a control signal f to the vibrating mirror drive unit 31 in order to validate the transmitted light signal, and a signal that calculates thickness data and provides thickness data g to an external device (not shown). It consists of an arithmetic circuit section 71.

赤外線生成部21で生成された断続光は、振動
ミラー30によつて設定された入射光すなわちブ
リユースター角θBを中心に±Δθだけ角度偏向を
受ける。角度偏向を受けた断続光は偏光子22に
入射し、P偏光成分のみ射出される。偏光子22
には、例えばワイヤグリツド型のものを用いる。
この偏光子22を透過したP偏光光23が測定対
象のフイルム1に入射されると、一部は反射光4
0として反射し、残りは透過光50として透過し
て反射ミラー52に達する。この時、フイルム1
に入射するブリユースター角があれば反射光40
存在せず透過光50のみとなり光干渉は発生しな
い。
The intermittent light generated by the infrared ray generation unit 21 is angularly deflected by ±Δθ around the incident light set by the vibrating mirror 30, that is, the Brewster angle θ B. The angularly polarized intermittent light enters the polarizer 22, and only the P-polarized light component is emitted. Polarizer 22
For example, a wire grid type is used.
When the P-polarized light 23 that has passed through the polarizer 22 is incident on the film 1 to be measured, a portion of the P-polarized light 23 is reflected as the reflected light 4.
The remaining light is transmitted as transmitted light 50 and reaches the reflecting mirror 52. At this time, film 1
If there is a Brewster angle incident on , the reflected light is 40
There is no light, and only the transmitted light 50 is present, and no optical interference occurs.

反射ミラー52により反射された光は、再度フ
イルム1に入射され、そのうち透過光51のみが
反射ミラー60を介して透過光・分光部に導びか
れる。反射ミラー52には、フイルム1に対し1
パス目の入射角がブリユースター角θBの時、常に
他方もθBとなるように凹面鏡を用いている。ま
た、第1図の例では2パスのマルルチパス系であ
るが、第2図に示されるように、フイルム1を挾
んで相対向して一対の反射ミラー53,54を設
けると4パスのマルチパス系が構成できる。透過
光の検出系の分解能に応じて一般にnパスのマル
チパス系を容易に構成することが可能である。
The light reflected by the reflection mirror 52 is incident on the film 1 again, and only the transmitted light 51 is guided to the transmitted light/spectroscopy section via the reflection mirror 60. The reflecting mirror 52 has one film per film.
A concave mirror is used so that when the incident angle of the first pass is the Brieucster angle θ B , the other side is also always θ B. Furthermore, although the example shown in FIG. 1 is a two-pass multi-pass system, as shown in FIG. A system can be constructed. In general, it is possible to easily configure an n-pass multipath system depending on the resolution of the transmitted light detection system.

透過光・分光部6に入射された光は、測定波長
成分λSと参照波長成分λRとに分光され、それぞれ
の光強度をそれぞれの検出器を用いて同時に検出
し、測定波長信号bと参照波長信号cとして信号
処理部7に入力される。他方、フイルム1に入射
された光23のうち反射光40は、集光ミラー4
1によつて集められ、反射光検出器43に導光さ
れる。このとき、測定対象物の変動(フイルムの
波うちゆらぎ)によつて光軸も変動するので、コ
ーンミラー42によつて光軸ずれによる検出誤差
を防ぐようにしている。反射光検出器43に導光
された反射光40は電気信号すなわち反射光信号
aに変換され、信号処理部7に入力される。
The light incident on the transmitted light/spectroscope unit 6 is split into a measurement wavelength component λ S and a reference wavelength component λ R , and the light intensity of each is detected simultaneously using each detector, and a measurement wavelength signal b and a reference wavelength component λ R are detected. The signal is inputted to the signal processing section 7 as the reference wavelength signal c. On the other hand, the reflected light 40 of the light 23 incident on the film 1 is reflected by the condensing mirror 4.
1 and guided to a reflected light detector 43. At this time, since the optical axis also changes due to the fluctuation of the object to be measured (wave fluctuation of the film), the cone mirror 42 is used to prevent detection errors due to optical axis deviation. The reflected light 40 guided to the reflected light detector 43 is converted into an electric signal, that is, a reflected light signal a, and is input to the signal processing section 7.

次に、上記各部の具体的な構成を説明する。 Next, the specific configuration of each of the above sections will be explained.

光源部2は、第3図に示すように、赤外線生成
部21とP偏光の偏光子22とから構成され、赤
外線生成部21では、ハロゲンランプ等の光源2
4からの光を集光ミラー25で集光し、スリツト
26によつて絞る。スリツト26の通過光はチヨ
ツパ27によつて周期的に遮光され、断続光とな
る。断続光はコリメートレンズ28で平行光とな
り、広帯域カツトフイルタ29に入射される。広
帯域カツトフイルタ29は、測定波長λSと参照波
長λR及び反射光として利用する波長成分を含む帯
域の赤外線を通過させそれ以外の波長成分をカツ
トする。射出された赤外線20は偏光子22に入
射する。ワイヤグリツド型の偏光子22はこの赤
外線20をP偏光光に偏光する。なお、偏光子2
2を赤外線生成部21に含ませるように構成する
こともできる。
As shown in FIG. 3, the light source section 2 includes an infrared ray generation section 21 and a P-polarized light polarizer 22. The infrared ray generation section 21 includes a light source 2 such as a halogen lamp.
The light from 4 is condensed by a condensing mirror 25 and condensed by a slit 26. The light passing through the slit 26 is periodically blocked by the chopper 27 and becomes intermittent light. The intermittent light becomes parallel light by the collimating lens 28 and enters the broadband cut filter 29 . The broadband cut filter 29 passes infrared rays in a band including the measurement wavelength λ S , the reference wavelength λ R , and wavelength components used as reflected light, and cuts out other wavelength components. The emitted infrared rays 20 enter the polarizer 22. A wire grid type polarizer 22 polarizes this infrared ray 20 into P-polarized light. In addition, polarizer 2
2 can also be configured to be included in the infrared ray generation section 21.

上記チヨツパ27と相関してチヨツピング検出
器27Dが設けられている。チヨツピング検出器
27Dは、例えばフオトインタラプタなどで構成
され、光源光の断続に同期した断続信号としての
チヨツピング同期信号dを出力する。
A chopping detector 27D is provided in correlation with the chopper 27. The chopping detector 27D is composed of, for example, a photointerrupter, and outputs a chopping synchronization signal d as an intermittent signal synchronized with the intermittent light source light.

第4図は透過光・分光部6の概略構成を示す。
図において、フイルムを透過してきた透過光51
はバンドパスフイルム61によつて、測定波長λS
及び参照波長λR近傍の赤外線のみがフイルタさ
れ、入射スリツト62で絞られた後、コリメート
レンズ63に導光される。コリメートミラー63
によつて反射された平行光は回折格子64に導光
され、分光される。分光光は再度コリメートミラ
ー63で反射され、出射スリツト面に分光スペク
トルの帯を形成する。分光スペクトルの測定波長
λSに対応する箇所に形成したスリツト67を通つ
て測定波長λSの分光光65が射出すると同時に、
参照波長λRに対応する箇所に形成したスリツト6
8を通つて参照波長λRの分光部66が射出する。
FIG. 4 shows a schematic configuration of the transmitted light/spectroscopy unit 6.
In the figure, transmitted light 51 that has passed through the film
is the measured wavelength λ S by the bandpass film 61
Only the infrared rays near the reference wavelength λ R are filtered and focused by the entrance slit 62 and then guided to the collimating lens 63 . Collimating mirror 63
The parallel light reflected by is guided to the diffraction grating 64 and separated into spectra. The spectral light is reflected again by the collimating mirror 63 to form a spectral band on the exit slit surface. At the same time as the spectral light 65 with the measurement wavelength λ S is emitted through the slit 67 formed at the location corresponding to the measurement wavelength λ S of the spectroscopic spectrum,
Slit 6 formed at a location corresponding to the reference wavelength λ R
The reference wavelength λ R is emitted from the spectroscopic unit 66 through the reference wavelength λ R .

射出光65,66はそれぞれの光検出器65
D,66Dで受光される。光検出器65D,66
Dからは、分光光の強度に応じた測定波長信号
b、参照波長信号cが出力される。なお、測定波
長λSと参照波長λRに分光する手段は、回折格子6
4に替えてプリズムとすることもできる。
The emitted light beams 65 and 66 are detected by respective photodetectors 65.
The light is received at D and 66D. Photodetector 65D, 66
D outputs a measurement wavelength signal b and a reference wavelength signal c according to the intensity of the spectral light. Note that the means for separating the spectrum into the measurement wavelength λ S and the reference wavelength λ R is a diffraction grating 6.
4 may be replaced with a prism.

また、測定波長、参照波長の検出器65D,6
6Dに関し、測定対象フイルムの特性吸収波長領
域において感度の良好なものを使用する。フイル
ム1にポリエチレンテレフタレートフイルム
(PETフイルム)を使用する実施例では、測定波
長が2440nmで、参照波長は2400nmを使用する
のが好ましく、この場合1〜2.5μm帯に良好な感
度をもつPbSを使用する。2.5〜3.5μmに特性吸収
波長を有する対象物の場合にはPbSeを使用する。
Also, detectors 65D, 6 for measurement wavelength and reference wavelength are provided.
Regarding 6D, use one that has good sensitivity in the characteristic absorption wavelength region of the film to be measured. In an example in which a polyethylene terephthalate film (PET film) is used as the film 1, it is preferable to use a measurement wavelength of 2440 nm and a reference wavelength of 2400 nm. In this case, PbS, which has good sensitivity in the 1 to 2.5 μm band, is used. do. PbSe is used for objects having a characteristic absorption wavelength of 2.5 to 3.5 μm.

さらに、反射光の検出器43(第1図)に関し
ては、一般に反射光40は透過光50より弱いこ
とから上記検出器65D,66Dよりも高感度
で、しかも干渉の影響を無視できる波長(測定波
長より短波長ほど良好)と検出波長幅を有するこ
とが必要である。このため、実施例においてはSi
フオトダイオードを使用し、700〜1000nmの波
長領域の反射光を利用するようにした。
Furthermore, regarding the reflected light detector 43 (FIG. 1), since the reflected light 40 is generally weaker than the transmitted light 50, it has higher sensitivity than the detectors 65D and 66D, and has a wavelength (measurement wavelength) at which the influence of interference can be ignored. It is necessary to have a detection wavelength width (the shorter the wavelength, the better) and the detection wavelength width. Therefore, in the example, Si
A photodiode was used to utilize reflected light in the wavelength range of 700 to 1000 nm.

次に、第5図で光走査部3を図解する。同図
A,Bにミラー30の走査機構を、同図Cに走査
中心の制御機構を示す。
Next, the optical scanning section 3 is illustrated in FIG. Figures A and B show the scanning mechanism of the mirror 30, and Figure C shows the control mechanism for the scanning center.

ミラー30の下端中央には、筒状の軸部材32
が固着され、固定の軸33に支承されてミラー3
0が軸33の軸線まわりに揺動自在となつてい
る。上記軸部材32には、ミラー30を揺動させ
るミラー駆動アーム34が連設され、このアーム
34の先端部の長孔35にピン36が摺動自在に
嵌挿され、ピン36の下端は、半円部を周方向に
切り欠いた回転セクタ37に偏心して固定されて
いる。回転セクタ37はシンクロナスモータ38
によつて図中矢印方向に回転される。シンクロナ
スモータ38が回転すると、同図Aに一点鎖線で
示すように、ミラー駆動アーム34が軸33の軸
線を中心に揺動し、ミラー30もその揺動中心を
中心に周期的に揺動(振動)する。回転セクタ3
7には、これと相関して、同図Bによく示される
ように、フオトインタラプタで構成された振動ミ
ラー同期検出器37Dが設けられ、この検出器3
7Dは回転セクタ37のエツジによつて切替わる
振動ミラー同期信号eを出力する。
A cylindrical shaft member 32 is located at the center of the lower end of the mirror 30.
is fixed and supported on a fixed shaft 33, and the mirror 3
0 is able to swing freely around the axis of a shaft 33. A mirror drive arm 34 for swinging the mirror 30 is connected to the shaft member 32, and a pin 36 is slidably inserted into a long hole 35 at the tip of the arm 34. It is eccentrically fixed to a rotating sector 37 which is a semicircular portion cut out in the circumferential direction. The rotation sector 37 is a synchronous motor 38
is rotated in the direction of the arrow in the figure. When the synchronous motor 38 rotates, the mirror drive arm 34 swings around the axis of the shaft 33, as shown by the dashed line in FIG. (Vibrate. rotating sector 3
In correlation with this, as shown in FIG.
7D outputs a vibrating mirror synchronization signal e which is switched by the edge of the rotating sector 37.

第5図A,Bで示されたミラー振動部は、同図
Cで示される移動テーブル39に固定される。移
動テーブル39は支持台391に摺動自在に設け
られ、回転軸392にネジ切りを施したパルスモ
ータ393に制御信号fが入力されると、図中矢
印で示すように左右に移動制御される。移動テー
ブル39が移動すると、ミラー振動部全体が絶対
固定軸33に対し変位し、振動ミラー30の振動
中心が制御される。なお、移動テーブル39に
は、その反駆動側にバツクラツシユ防止用のバネ
394を設けている。また、ミラー30の振動お
よびその移動機構に関しては第5図に図示するも
のに限らず、ピエゾ素子など歪素子等による電気
機械的構成または超音波等を利用した音響光学的
な構成としてもよい。制御精度に加えてコンパク
ト化の利点がある。
The mirror vibrating section shown in FIGS. 5A and 5B is fixed to a moving table 39 shown in FIG. 5C. The movable table 39 is slidably provided on a support base 391, and when a control signal f is input to a pulse motor 393 having a threaded rotating shaft 392, the movable table 39 is controlled to move left and right as shown by arrows in the figure. . When the movable table 39 moves, the entire mirror vibrating section is displaced with respect to the absolutely fixed axis 33, and the center of vibration of the vibrating mirror 30 is controlled. The moving table 39 is provided with a spring 394 on the non-driving side to prevent backlash. Further, the vibration and movement mechanism of the mirror 30 is not limited to the one shown in FIG. 5, but may be an electromechanical structure using a strain element such as a piezo element, or an acousto-optic structure using ultrasonic waves. In addition to control accuracy, it has the advantage of compactness.

第6図に実施例のフイルム厚み測定測置の外観
構成図を示す。同図Aはフイルム1の幅方向の正
面図、同図BはAのB−B線に沿う断面図であ
る。フイルム1は図示しないローラないしガイド
部材で案内され、ある程度上下に自由な状態で連
続して走行するので、上下方向に波うちの揺れを
生じる。
FIG. 6 shows an external configuration diagram of the film thickness measuring device according to the embodiment. Figure A is a front view of the film 1 in the width direction, and Figure B is a sectional view taken along line B--B of A. The film 1 is guided by rollers or guide members (not shown) and runs continuously with some degree of vertical freedom, so that it undulates in the vertical direction.

101は、フイルム1の上方の上部フレーム1
02とフイルム1下方の下部フレーム103とを
一体に連設したスキヤナフレームである。下部フ
レーム103には、フイルム1の幅以上にわたる
案内台104が設置され、移動台105はこの案
内台104に沿つて滑動できるようにラツク・ピ
ニオン106及びレール・車輪107を介して結
合されている。
101 is an upper frame 1 above the film 1;
02 and a lower frame 103 below the film 1 are integrally connected to each other. A guide stand 104 extending over the width of the film 1 is installed on the lower frame 103, and a movable stand 105 is connected via a rack and pinion 106 and rails and wheels 107 so as to be able to slide along this guide stand 104. .

測光部108は、この移動台105上に載置さ
れ、前述した光源部2と光走査部3とが構築され
た投光部109と、同じく前述した反射光受光部
4と透過光・分光部6とが構築された受光部11
0とを備え、前述の信号処理部7もこの測定部1
08に内蔵されている。一方、上部フレーム10
2の下部には、反射ミラー保持フレーム111が
連設され、フイルム1の幅以上の長さの反射ミラ
ー(凹面鏡)52が保持されている。
The photometry section 108 is placed on the movable table 105, and includes a light projecting section 109 in which the light source section 2 and the light scanning section 3 described above are constructed, and a reflected light receiving section 4 and a transmitted light/spectroscopic section that are also described above. 6 and the light receiving section 11 constructed with
0, and the signal processing section 7 described above also has this measuring section 1.
Built in 08. On the other hand, the upper frame 10
A reflective mirror holding frame 111 is connected to the lower part of the film 1, and a reflective mirror (concave mirror) 52 having a length equal to or longer than the width of the film 1 is held.

本例のフイルム厚み測定装置には、自動較正機
能も具備しており、移動105の下部に付設され
たフオトインタラプタ112は、自動較正用のタ
イミング信号を発生する検出器である。フオトイ
ンタラプタ112はスキヤナフレーム101の一
方側で下部フレーム103にに突設されたしや光
板113で光を遮断されたときに信号を発生す
る。このしや光板113の上方には、スキヤナフ
レーム101からフイルム1の一方の幅縁に向つ
て張り出すように標準サンプルホルダ114が設
置され、標準サンプルホルダ114にはフイルム
1と同材質の標準サンプルフイルムが保持されて
いる。図示しない標準サンプルフイルムは、フイ
ルム1の規定の走行面と同一平面をなすように固
定される。また、図からわからように、標準サン
プルホルダ114とフイルム1の幅方向端縁との
間には空隙115が形成されている。この空隙1
15は、後述するように測定波長信号(V(λS))
と参照波長信号(V(λR))とから信号の補正係数
を求めるときに利用される。
The film thickness measuring device of this example is also equipped with an automatic calibration function, and a photo interrupter 112 attached to the lower part of the movement 105 is a detector that generates a timing signal for automatic calibration. The photo interrupter 112 generates a signal when light is interrupted by a light plate 113 protruding from the lower frame 103 on one side of the scanner frame 101. A standard sample holder 114 is installed above the thin light plate 113 so as to protrude from the scanner frame 101 toward one width edge of the film 1. Sample film is retained. A standard sample film (not shown) is fixed so as to be flush with the specified running surface of the film 1. Further, as can be seen from the figure, a gap 115 is formed between the standard sample holder 114 and the edge of the film 1 in the width direction. This void 1
15 is a measurement wavelength signal (V(λ S )) as described later.
It is used when determining a signal correction coefficient from the reference wavelength signal (V(λ R )).

上記移動台105は、スキヤナフレーム101
に付設れされたスキヤナ制御部116でその移動
がコントロールされる。また、測定部108はス
キヤナフレーム101に付設されたデータ処理部
117と図示しない伸縮自在なケーブルで連結さ
れ、測光部108に内蔵する信号処理部からの信
号を受ける。データ処理部117には操作パネル
118が形成され、内部にはマイクロコンピユー
タ若しくはマイクロプロセツサ等の演算制御手段
を含む。
The moving table 105 is a scanner frame 101
Its movement is controlled by a scanner control unit 116 attached to the scanner. Further, the measuring section 108 is connected to a data processing section 117 attached to the scanner frame 101 by a telescopic cable (not shown), and receives a signal from a signal processing section built in the photometry section 108 . An operation panel 118 is formed in the data processing section 117, and includes arithmetic control means such as a microcomputer or a microprocessor therein.

なお、このデータ処理部117に上記信号処理
部を内蔵させるようにしてもよい。信号処理部に
ついては以下で詳述する。
Note that the data processing section 117 may include the signal processing section described above. The signal processing section will be described in detail below.

また、第6図の構成では、反射ミラー52がフ
イルム1の幅以上の長さを有する固定された凹面
鏡としたが、長大な凹面鏡が得難いときには、フ
イルム1を挾んで測光部108と相対向して設置
され、測光部108と同期して移動するものに構
成してもよい。この場合、長い凹面鏡は不要で短
いもので済む。機能的にも、本例は同一場所の同
時測光法を採用しているので少しぐらいの光路の
ずれがあつても問題はない。
Further, in the configuration shown in FIG. 6, the reflecting mirror 52 is a fixed concave mirror having a length equal to or greater than the width of the film 1, but if it is difficult to obtain a long concave mirror, it may be arranged to sandwich the film 1 and face the photometer 108. It may also be configured such that it is installed in the same position and moves in synchronization with the photometry section 108. In this case, a long concave mirror is unnecessary and a short one can suffice. Functionally, this example uses simultaneous photometry at the same location, so there is no problem even if there is a slight deviation in the optical path.

次に、振動ミラーの制御回路70と厚みデータ
の演算回路71とを備える信号処理部7の具体的
な詳細を第7図に示す。
Next, FIG. 7 shows specific details of the signal processing section 7, which includes a vibrating mirror control circuit 70 and a thickness data calculation circuit 71.

振動ミラーの制御回路70は、反射光検出器4
3の反射光信号aが入力される差動増幅器70
1,チヨツパ同期検出器27Dのチヨツパ同期信
号dが入力されるタイミング生成回路702、サ
ンプルホールド回路703と704、振動ミラー
同期検出器37Dの振動ミラー同期信号eが入力
される信号分離回路705、平滑回路706と7
07、差動増幅器708及びパルスモータタ39
3の駆動回路709とから構成され、測定対象の
フイルム1が角度変動しても、振動ミラー30の
振動中心が常時ブリユースター角θBの入射角を保
持するように振動中心を追従制御するものであ
る。
The control circuit 70 for the vibrating mirror includes the reflected light detector 4
A differential amplifier 70 to which the reflected light signal a of No. 3 is input.
1. Timing generation circuit 702 to which the chopper synchronization signal d of the chopper synchronization detector 27D is input, sample and hold circuits 703 and 704, signal separation circuit 705 to which the vibration mirror synchronization signal e of the vibration mirror synchronization detector 37D is input, smoothing circuits 706 and 7
07, differential amplifier 708 and pulse motor 39
3 drive circuit 709, and controls the vibration center to follow so that the vibration center of the vibration mirror 30 always maintains the incident angle of the Brewster angle θ B even if the angle of the film 1 to be measured changes. It is something.

その追従制御の原理を第8図に図解する。同図
Aに示すように、測定対象フイルム1が規定の走
行面上を走行しているときにはブリユースター角
θBで入射される。入射光23をθBを中心に±Δθ
の範囲で走査(偏向)させて反射光40の強度を
検出し、ゆらぐフイルム1の変動角±αを検出
し、変動を打ち消すように逆にαだけ振動ミラー
の振動中心を移動制御するものである。同図Bに
フイルム1が規定の走行面上にあるとき(変動角
0)、上へゆらいだとき(+α)、下へゆらいだと
き(−α)の各場合の反射光強度を入射角θを横
軸にとつたグラフを示す。このグラフの下にブリ
ユースター角θBを中心にサンプリングする正弦波
を示し、同図C1,C2,C3にそのとき反射光
強度の変化をそれぞれ示す。これを振動ミラー同
期信号eの正負の矩形波で分離し、それぞれの半
周期の直流成分を+Δθ側のものから−Δθ側のも
のを差引くと、測定対象物が基準位置から幾ら変
動しているかの変動角±αが判り、差し引いた値
(電位差)をもつて変動角±αを打ち消す方法
(±αの角度制御を行うように)振動ミラー30
の振動中心を移動する。
The principle of follow-up control is illustrated in FIG. As shown in FIG. 1A, when the film 1 to be measured is running on a specified running surface, the light is incident at a Brewster angle θ B. Incident light 23 is centered around θ B ±Δθ
The intensity of the reflected light 40 is detected by scanning (deflecting) within the range of , the fluctuation angle ±α of the fluctuating film 1 is detected, and the vibration center of the vibrating mirror is controlled to move by α to cancel the fluctuation. be. Figure B shows the reflected light intensity when the film 1 is on the specified running surface (fluctuation angle 0), when it sways upward (+α), and when it sways downward (−α) at an angle of incidence θ. The graph shows the horizontal axis. A sine wave sampled around the Brewster angle θ B is shown below this graph, and C1, C2, and C3 in the same figure show changes in the reflected light intensity at that time, respectively. If we separate this by the positive and negative rectangular waves of the vibrating mirror synchronization signal e and subtract the DC component of each half cycle from the +Δθ side from the −Δθ side, we can determine how much the object to be measured moves from the reference position. A method of canceling the fluctuation angle ±α by using the subtracted value (potential difference) after determining the fluctuation angle ±α of the dolphin (so as to control the ±α angle) vibrating mirror 30
move the center of vibration.

第9図に振動ミラー制御回路70の具体的な波
形の一例を示し、その制作を説明する。なお、第
9図の括弧中の英数字a,a1〜a7,f1,f
2は第7図の信号名と対応し、第9図a1〜a7
及びf1,f2のグラフの縦軸はaと同様、縦軸
に電圧、横軸に時間をとつている。
FIG. 9 shows an example of a specific waveform of the vibrating mirror control circuit 70, and its production will be explained. In addition, the alphanumeric characters a, a1 to a7, f1, f in parentheses in Figure 9
2 corresponds to the signal names in Fig. 7, and a1 to a7 in Fig. 9.
Similarly to a, the vertical axes of the graphs of f1 and f2 are voltage on the vertical axis and time on the horizontal axis.

第7図において、反射光検出器43から入力さ
れた反射光信号aは、差動増幅器701とサンプ
ルホールド回路703によつて、検出器等の暗電
流や外乱光の影響によるバツク・グランド・ノイ
ズ(BGN)を除去された信号a1を得る(第9
図a1)。サンプルホールド回路703のホール
ドタイミングは、チヨツパ同期検出器27Dから
入力された信号dをタイミンググ生成回路702
によつてしや光期間中の適当な時期に出力される
タイミング信号による。
In FIG. 7, a reflected light signal a inputted from a reflected light detector 43 is processed by a differential amplifier 701 and a sample hold circuit 703 to eliminate background noise due to dark current of the detector and the influence of ambient light. (BGN) is removed to obtain the signal a1 (9th
Figure a1). The hold timing of the sample hold circuit 703 is determined by using the signal d input from the chopper synchronization detector 27D as the timing generation circuit 702.
It depends on the timing signal that is output at an appropriate time during the light period.

差動増幅器701の出力a1は、サンプルホー
ルド回路704によつて信号a1のうち投光期間
中の信号のみが取り出され、信号a2を得る(第
9図a2)、以下同様)。上記サンプルホールド回
路704のホールドタイミングは、タイミング生
成回路702によつて投光期間中の適当な時期に
出力されるタイミング信号による。
From the output a1 of the differential amplifier 701, only the signal during the light projection period of the signal a1 is extracted by the sample and hold circuit 704, and a signal a2 is obtained (a2 in FIG. 9, and the same applies hereinafter). The hold timing of the sample hold circuit 704 is based on a timing signal output by the timing generation circuit 702 at an appropriate time during the light projection period.

信号a2は、信号分離回路705によつて、振
動ミラーの振動周期の半周期、即ち+Δθ先のも
の(信号a3)と−Δθ側のもの(信号a4)と
に分離される。分離のタイミングは、振動ミラー
同期検出器37Dからの信号eである。分離され
た信号a3,a4はそれぞれ平滑回路706,7
07で平滑され、第9図a5,a6に示されるよ
うな平坦な直流信号に変換される。
The signal a2 is separated by the signal separation circuit 705 into a half period of the vibration period of the vibrating mirror, that is, a signal on the +Δθ side (signal a3) and a signal on the −Δθ side (signal a4). The timing of separation is the signal e from the vibrating mirror synchronization detector 37D. The separated signals a3 and a4 are sent to smoothing circuits 706 and 7, respectively.
07 and converted into flat DC signals as shown in FIG. 9 a5 and a6.

信号a5と信号a6は差動増幅器708の+、
−入力に入力され、差動増幅器708から両信号
の差信号a7が出力される(第9図a7)。この
差信号a7は、入射角(測定対象のフイルムと測
定ビームとなす角)と目標のブリユースター角θB
とのズレに比例した信号である。即ち正信号であ
ればθBより大きく、負信号であるとθBより小さい
入射角に振動ミラーの振動中心があることを意味
している。なお、振動中心がθBである時、精密に
は差信号a7はOVとならないが、パルス駆動回
路709中の方向弁別回路(符号検出回路)部の
比較電圧を適切に調整することでOVとする補正
ができる。
Signal a5 and signal a6 are + of differential amplifier 708,
- input, and a difference signal a7 between both signals is output from the differential amplifier 708 (a7 in FIG. 9). This difference signal a7 is calculated from the angle of incidence (the angle between the film to be measured and the measurement beam) and the target Brewstar angle θ B
This signal is proportional to the deviation from the That is, a positive signal means that the vibration center of the vibrating mirror is located at an incident angle greater than θ B , and a negative signal means that the vibration center of the vibrating mirror is at an incident angle smaller than θ B. Note that when the vibration center is θ B , the difference signal a7 does not become OV precisely, but it can be made to become OV by appropriately adjusting the comparison voltage of the direction discrimination circuit (sign detection circuit) in the pulse drive circuit 709. You can make corrections to

パルス駆動回路709は、入力信号a7がOV
(精密には振動ミラーの振動中心がθBの時の電圧)
に近づくようにパルスモータ393に対し駆動信
号fを出力する。即ち、正信号であれば負方向に
移動させる信号f1を、負信号であれば正方向に
移動させる信号f2を出力する(第9図の信号例
では負方向への移動であるので、f1に示すパル
ス信号を正信号に比例した所定箇数出力する)。
上記動作を連続的に行なわせるとにより、測定対
象のフイルム1が角度変動しても常に振動ミラー
30の振動中心はブリユースター角θBの入射角を
保つことができる。
The pulse drive circuit 709 has an input signal a7 of OV.
(Precisely, the voltage when the center of vibration of the vibrating mirror is θ B )
A drive signal f is outputted to the pulse motor 393 so that the drive signal f approaches . That is, if it is a positive signal, it outputs a signal f1 that moves it in the negative direction, and if it is a negative signal, it outputs a signal f2 that moves it in the positive direction. outputs a predetermined number of pulse signals proportional to the positive signal).
By performing the above operations continuously, even if the angle of the film 1 to be measured changes, the vibration center of the vibrating mirror 30 can always maintain the incident angle of the Brewster angle θ B.

なお、本例では振動ミラー30の振動中心をブ
リユースター角θBの入射角を保つようにサーボ制
御を行つているが、これに替えて振動ミラー等で
走査して得た反射光信号aの最小値を検出する最
小検出回路を設け、この最小値検出のタイミング
で透過光信号b,cを有効化するような回路構成
することもできる。
In this example, servo control is performed to maintain the center of vibration of the vibrating mirror 30 at an incident angle of the Brewster angle θ B , but instead of this, the reflected light signal a obtained by scanning with a vibrating mirror etc. It is also possible to provide a minimum detection circuit for detecting the minimum value of , and to enable the transmitted light signals b and c at the timing of detecting this minimum value.

次に、厚みデータの演算回路71を説明する。
回路71は、測定波長検出器65Dの測定波長信
号bが入力されるバツクグランドノイズ除去回路
711と、参照波長検出器66Dの参照波長信号
cが入力されるバツクグランドノイズ除去回路7
12と、それぞれのサンプルホールド回路71
3,714と、上記バツクグランドノイズ除去回
路711,712及びサンプルホールド回路71
3,714にタイミング信号を与えるタイミング
生成回路702と、振動ミラー同期検出器37D
の信号eが入力されるとともに自動較正用の検出
器(フオトインタラプタ)112から出力される
自動較正起動信hが入力されるタイミング生成回
路715と、それぞれのサンプルホールド回路7
13,714の出力が入力された上記タイミング
生成回路715のタイミング信号が入力されると
フイルムのないときの両入力信号の比をとる信号
補正係数演算回路716と、サンプルホールド回
路713,714のそれぞれの出力が入力される
とともに上記信号補正係数演算回路716の出力
が入力され、タイミング生成回路715の他のタ
イミング信号が入力されてフイルムがあるときの
両信号の対数比をとるlog比回路717と、タイ
ミング生成回路715で生成されたステータス信
号iが入力されlog比回路717の出力を外部の
データ処理部117に出力する外部出力回路71
8とから構成される。タイミング生成回路715
のステータス信号iの測定対象のフイルムと標準
サンプルのデータとを区別するためデータ処理部
117にも入力される。なお、測定波長検出器6
5Dと参照波長検出器66Dには、常時安定した
検出信号を得るために電子冷却制御回路719が
接続されている。
Next, the thickness data calculation circuit 71 will be explained.
The circuit 71 includes a background noise removal circuit 711 to which the measurement wavelength signal b of the measurement wavelength detector 65D is input, and a background noise removal circuit 7 to which the reference wavelength signal c of the reference wavelength detector 66D is input.
12 and their respective sample and hold circuits 71
3, 714, the background noise removal circuits 711, 712, and the sample hold circuit 71.
3,714 and a timing generation circuit 702 that provides a timing signal to the oscillating mirror synchronization detector 37D.
a timing generation circuit 715 to which the signal e of is input, and an automatic calibration start signal h output from the automatic calibration detector (photo interrupter) 112, and each sample hold circuit 7.
When the timing signal of the timing generation circuit 715 to which the outputs of 13 and 714 are input is input, the signal correction coefficient calculation circuit 716 calculates the ratio of both input signals when there is no film, and the sample and hold circuits 713 and 714 respectively. A log ratio circuit 717 receives the output of the signal correction coefficient calculation circuit 716, receives the other timing signal of the timing generation circuit 715, and calculates the logarithmic ratio of both signals when there is a film. , an external output circuit 71 which receives the status signal i generated by the timing generation circuit 715 and outputs the output of the log ratio circuit 717 to the external data processing section 117.
It consists of 8. Timing generation circuit 715
The status signal i is also input to the data processing unit 117 in order to distinguish between the film to be measured and the data of the standard sample. In addition, the measurement wavelength detector 6
5D and the reference wavelength detector 66D are connected to an electronic cooling control circuit 719 in order to obtain stable detection signals at all times.

厚みデータ演算回路71の動作は、まず、測定
対象のフイルム1を透過した透過光を測定波長λS
と参照波長λRにしてそれぞれの検出器65D,6
6D得たた信号b,cがそれぞれのバツクグラン
ドノイズ除去回路711,712に入力され、こ
の回路711,712によつて検出器65D,6
6Dの暗電流や外乱光等のノイズ成分が除去され
る。そして、それぞれのサンプルホールド回路7
13,714によつて投光期間中にフイルム1を
透過した信号のみが取り出される。双方のサンプ
ルホールド回路713,714の出力は、常にタ
イミング生成回路702で生成された同一タイミ
ングでサンプリングされた信号である。換言すれ
ば、常に同一条件下における(測定対象のフイル
ムの同一部位、同一光路における)測定波長信号
V(λS)と測定波長信号V(λR)である。
The operation of the thickness data calculation circuit 71 is as follows: First, the transmitted light that has passed through the film 1 to be measured is set to the measuring wavelength λ S
and the reference wavelength λ R and the respective detectors 65D, 6
Signals b and c obtained by 6D are input to respective background noise removal circuits 711 and 712, and these circuits 711 and 712 output signals to detectors 65D and 65D.
Noise components such as 6D dark current and ambient light are removed. And each sample hold circuit 7
13, 714, only the signals transmitted through the film 1 during the light projection period are extracted. The outputs of both sample and hold circuits 713 and 714 are always signals generated by the timing generation circuit 702 and sampled at the same timing. In other words, the measurement wavelength signal V (λ S ) and the measurement wavelength signal V (λ R ) are always under the same conditions (at the same part of the film to be measured and on the same optical path).

タイミング生成回路715は、振動ミラー同期
信号eと自動較正タイミング検出器112からの
自動較正タイミング信号hを用いて、信号補正係
数演算回路716とlog比回路717及び外部出
力回路718の制御タイミング信号を生成すると
ともに、データ処理部117に対してステータス
信号iを出力する。このステータス信号iによつ
ててデータ処理部117は、厚みデータ信号gが
測定対象のフイルムのデータであるか標準サンプ
ルのデータであるかを識別する。ステータス信号
は、第10図のタイミングチヤートで示されるよ
うに、測定部108(第6図参照)が標準サンプ
ル位置にあるときにハイレベルを保持し、その位
置から図中左方向に移動すると、ハイレベルから
立下る。立下がりに応じてタイミング信号生成回
路715で信号補正係数演算タイミングの信号が
生成され、回路716を能動化する。このとき回
路716に入力されるのは、測定光路中に測定対
象のフイルムが存在しない箇所(第6図の間隙1
15)の測定波長信号V0λSと参照波長信号V0
(λR)である。信号補正係数演算回路716はタ
イミング信号に基づいてこの両信号比K1を第(1)
式のように演算する。
The timing generation circuit 715 uses the vibration mirror synchronization signal e and the automatic calibration timing signal h from the automatic calibration timing detector 112 to generate control timing signals for the signal correction coefficient calculation circuit 716, the log ratio circuit 717, and the external output circuit 718. At the same time, a status signal i is output to the data processing unit 117. Based on the status signal i, the data processing section 117 identifies whether the thickness data signal g is data of the film to be measured or data of the standard sample. As shown in the timing chart of FIG. 10, the status signal maintains a high level when the measuring section 108 (see FIG. 6) is at the standard sample position, and when it moves from that position to the left in the figure, Falling from a high level. In response to the falling edge, the timing signal generation circuit 715 generates a signal of signal correction coefficient calculation timing, and activates the circuit 716. At this time, what is input to the circuit 716 is the part where the film to be measured does not exist in the measurement optical path (the gap 1 in FIG. 6).
15) measurement wavelength signal V 0 λ S and reference wavelength signal V 0
R ). The signal correction coefficient calculation circuit 716 calculates the signal ratio K1 to (1) based on the timing signal.
Operates like an expression.

K1=V0(λS)/V0(λR) …(1) この求められた比の値は、回路716中の記憶
手段中に記憶され、適時のタイミングで読出され
log比回路717に出力される。また、別の構成
ではデータ処理部117に出力するようにしても
よい。
K1=V 0S )/V 0R )...(1) The value of this determined ratio is stored in the storage means in the circuit 716 and read out at an appropriate timing.
It is output to the log ratio circuit 717. Further, in another configuration, the data may be output to the data processing section 117.

log比回路717はタイミング生成回路715
からの制御タイミング信号、即ち測定光路中に測
定対象のフイルムまたは標準サンプルがあり、し
かも測定光の入射角がブリユースター角θBの時の
測定波長信号VθB(λS)と参照波長信号VθB(λS
を受信し、この信号の比に上記回路716から読
み出された補正係数K1を掛け合わせ、その結果
に対数演算を施し、厚みデータAを求める。式で
示せば第(2)式となる。
The log ratio circuit 717 is a timing generation circuit 715
control timing signals from , that is, the measurement wavelength signal Vθ BS ) and the reference wavelength signal when there is a film or standard sample to be measured in the measurement optical path and the incident angle of the measurement light is the Brewster angle θ BBS )
is received, the ratio of this signal is multiplied by the correction coefficient K1 read out from the circuit 716, and the result is subjected to a logarithmic operation to obtain thickness data A. Expressed as a formula, it becomes formula (2).

A=log{K1×VθB(λR)/VθB(λS)}…(2) この回路717により、光の強度変化が厚み変
化にリニアライズされる。そして、回路717に
よつて求められたアナログの厚みデータは、タイ
ミングの生成回路715の制御タイミングに同期
して外部出力回路718でデイジタル信号に変換
され、デイジタルの厚みデータgとしてデータ処
理部117へ出力される。特に、標準サンプルの
場合のタイミングを第10図に示す。振動ミラー
同期信号の立下りに応じてlog比演算のタイミン
グがとられ、このタイミングの立下りに応じて外
部出力タイミングがとられて標準サンプルの厚み
データ信号が出力される。標準サンプル期間を示
すハイレベルのステータス信号iによりデータ処
理部117では、標準サンプルデータとして識別
し記憶する。標準サンプルデータは、測光部10
8(第6図)を少なくとも2回往復させて得る。
A=log {K1×Vθ BR )/Vθ BS )} (2) This circuit 717 linearizes the change in light intensity to the change in thickness. The analog thickness data obtained by the circuit 717 is converted into a digital signal by an external output circuit 718 in synchronization with the control timing of the timing generation circuit 715, and sent to the data processing unit 117 as digital thickness data g. Output. Particularly, the timing for the standard sample is shown in FIG. The log ratio calculation is timed in response to the fall of the vibrating mirror synchronization signal, and the external output timing is determined in accordance with the fall of this timing to output the standard sample thickness data signal. The data processing unit 117 identifies and stores the data as standard sample data based on the high-level status signal i indicating the standard sample period. The standard sample data is the photometry section 10.
8 (FIG. 6) at least twice.

データ処理部117では、測定対象のフイルム
の真の厚みが演算される。測定前に、標準サンプ
ルホルダ117(第6図A)にセツトされるフイ
ルムの標準厚みd0が操作パネル118よりデータ
処理部117に入力される。標準厚みd0と、測光
部108からの実測データ信号gをステータス信
号iが標準サンプル位置にあることを示したタイ
ミングで続み込み(値をA0とする)、第(3)式のよ
ううに比を求め、以降のフイルム厚み実測の場合
の厚み変換係数として用いる。
The data processing unit 117 calculates the true thickness of the film to be measured. Before measurement, the standard thickness d 0 of the film set in the standard sample holder 117 (FIG. 6A) is input to the data processing section 117 from the operation panel 118. The standard thickness d 0 and the actual measurement data signal g from the photometry section 108 are connected at the timing when the status signal i indicates that the standard sample position is present (the value is set to A 0 ), and as shown in equation (3). The ratio is determined and used as a thickness conversion coefficient for subsequent film thickness measurements.

K2=d0/A0 …(3) この係数K2を用いて以降の1復複もしくは複
数回の往複に際し、厚み演算が連続的に実施され
る。実測の厚みデータをAとすると次の第(4)式の
演算である。
K2=d 0 /A 0 (3) Using this coefficient K2, the thickness calculation is continuously performed in one or more repetitions thereafter. Assuming that the actual thickness data is A, the following equation (4) is calculated.

d=K2×A …(4) 上記第(4)式の演算によつて得たフイルム厚み値
dは、所望の出力装置、例えばチヤートレコーダ
やプリンタ、CRT等に出力させることができる。
また、その出力内容も測定対象物の流れれ方向お
よび幅方向のプロフイルの表示とか、操作パネル
より設定された厚みdoの範囲を逸脱した場合
(例えば2μmの厚みで±0.5μmの範囲から逸脱し
たような場合)アラームを鳴動させて警告すると
か、あるいはフイルム製造装置の厚みの制御信号
として利用することができる。
d=K2×A (4) The film thickness value d obtained by calculating the above equation (4) can be output to a desired output device, such as a chart recorder, printer, CRT, etc.
In addition, the output contents include displaying the profile of the object to be measured in the flow direction and width direction, and when the thickness deviates from the range of thickness do set from the operation panel (for example, if the thickness is 2 μm and it deviates from the range of ±0.5 μm). In such cases, it can be used to sound an alarm to warn you, or to use it as a control signal for the thickness of a film manufacturing device.

なお、上記実施例に係るデータ処理部117で
は、標準厚みd0を入力し標準サンプルの実測デー
タA0により厚み変換係数K2により以降の実測に
よる厚みを演算するようにしているが、標準サン
プルによる実測データA0を求めてないで(標準
サンプルに係る装置系をすべて排除して)も真の
厚みを定量することができる。即ち、フイルムを
何パスさせるかはマルチパス系の構成で決まり、
フイルムの吸光度も予め知られているので、測定
し出力される厚みデータAに対し真のフイルム厚
みd0とは一義的に対応する。したがつて、厚みデ
ータAを変換としてフイルムの真の厚みを定量す
る関数(連続量でもプロツトされるような離数量
でもよい)を設定し、この関数を記憶させた記憶
手段(ROMが好ましい)をデータ処理部117
に備えるようにする。フイルムの種類が異なると
きは、例えばROMをフイルムの種類に応じて適
宜差し替えればい。簡単な手段で装置に汎用性を
具備させることができる。
In addition, in the data processing unit 117 according to the above embodiment, the standard thickness d 0 is input and the subsequent actual measurement thickness is calculated using the thickness conversion coefficient K2 using the actual measurement data A 0 of the standard sample. The true thickness can be determined even without obtaining the actual measurement data A 0 (by eliminating all equipment related to the standard sample). In other words, the number of passes to pass through the film is determined by the configuration of the multipass system.
Since the absorbance of the film is also known in advance, the true film thickness d 0 uniquely corresponds to the measured and outputted thickness data A. Therefore, a function (a continuous quantity or a plotted quantity may be used) for quantifying the true thickness of the film by converting the thickness data A is set, and a storage means (ROM is preferable) in which this function is stored. The data processing unit 117
Be prepared for. If the type of film is different, for example, you can replace the ROM appropriately depending on the type of film. The device can be provided with versatility through simple means.

[効果] 以上、詳細に説明したように、本発明に係る赤
外線厚み計によれば、フイルムの極薄化に伴う光
干渉をP偏光光をブリユースター角で入射させる
ことにより、極薄のフイルムでもその膜厚を精度
よく計測することができ、また極薄フイルムの透
過光の検出係の分解能不足をマルチパス光学系で
解消できるとともにに測定対象物の変動による測
定誤差を生じるのを反射光の最小を検出すること
で制御して有効に防止することができる。さら
に、同一場所の同時測光としたので、測定部走査
時の光軸変動による誤差と高速で走行する対象物
に対し、従来のごとき二波長時分割測光おける測
光部位の差による誤差の双方を生ぜしめることが
ない。そして自動較正手段を併用すると、光源を
含む光学系および検出器の波長特性に依存する経
時変化の誤差を有効に防止し得る効果がある。
[Effects] As described in detail above, according to the infrared thickness gauge according to the present invention, optical interference caused by ultra-thin films can be reduced by making P-polarized light incident at the Brieucster angle. The film thickness can also be measured with high precision, and the multi-pass optical system can eliminate the lack of resolution in the detection section for the transmitted light of ultra-thin films, and it also eliminates measurement errors caused by fluctuations in the object to be measured. By detecting the light minimum, it can be controlled and effectively prevented. Furthermore, since the photometry was carried out simultaneously at the same location, both errors due to optical axis fluctuations during scanning of the measurement unit and errors due to differences in the photometry locations in conventional two-wavelength time-division photometry for objects traveling at high speed are generated. I never tighten it. When the automatic calibration means is also used, it is possible to effectively prevent errors due to changes over time that depend on the wavelength characteristics of the optical system including the light source and the detector.

ちなみに、測定対象物を4.0μmのPETフイル
ム、測定波長をλS=2440nm、λR=2400nm、反
射光検出波長領域を700〜1000nm、ミラー振動
周波数を25Hz、ミラー振動角度を±3°、チヨツピ
ング周波数1KHz、透過光を2パスとした上記赤
外線厚み計において、振動中心設定角度は58゜に
なり測定対象は±0.1μmであつた。
By the way, the measurement target is a 4.0 μm PET film, the measurement wavelength is λ S = 2440 nm, λ R = 2400 nm, the reflected light detection wavelength range is 700 to 1000 nm, the mirror vibration frequency is 25 Hz, the mirror vibration angle is ±3°, and the measuring wavelength is λ S = 2440 nm, λ R = 2400 nm. In the above-mentioned infrared thickness meter with a frequency of 1 KHz and two passes of transmitted light, the vibration center setting angle was 58 degrees and the measurement target was ±0.1 μm.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明に係る実施例の基本構成図、第
2図はマルチパス光学系の他の例を示す光路図、
第3図は光源部の詳細図、第4図は透過光・分光
部の詳細図、第5図は光走査部の詳細図で同図A
は平面図、大図Bは側面図、同図Cは移動テーブ
ルの斜視図である。第6図は実施例の外確構成図
を示し同図Aは正面図、同図BはAのB−B線断
面図である。第7図は信号処理部のブロツク回路
図、第8図A,B,C1,C2,C3はそれぞれ
光走査部のサーボ制御の原理説明図、第9図a,
a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,f
1及びf2は振動ミラー制御回路各部の波形の一
例を示す波形図、第10図は厚みデータ演算回路
の一例としてのタイミング図である。 1……フイルム、2……光源部、3……光走査
部、4……反射光受光部、5……光路変換部、6
……透過光・分光部、7……信号処理部、20…
…赤外線、22……P偏光させる偏光子、θB……
ブリユースター角、40……反射光、51……透
過光。
FIG. 1 is a basic configuration diagram of an embodiment according to the present invention, and FIG. 2 is an optical path diagram showing another example of a multipath optical system.
Figure 3 is a detailed view of the light source section, Figure 4 is a detailed view of the transmitted light/spectroscopic section, and Figure 5 is a detailed view of the optical scanning section.
Figure B is a plan view, Figure B is a side view, and Figure C is a perspective view of the movable table. FIG. 6 shows an external configuration diagram of the embodiment, and FIG. 6A is a front view, and FIG. 6B is a sectional view taken along line B--B of A. Fig. 7 is a block circuit diagram of the signal processing section, Fig. 8 A, B, C1, C2, and C3 are explanatory diagrams of the principle of servo control of the optical scanning section, and Fig. 9 a,
a1, a2, a3, a4, a5, a6, a7, f
1 and f2 are waveform diagrams showing examples of waveforms of various parts of the vibrating mirror control circuit, and FIG. 10 is a timing chart as an example of the thickness data calculation circuit. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Film, 2... Light source section, 3... Light scanning section, 4... Reflected light receiving section, 5... Optical path conversion section, 6
...Transmitted light/spectroscopy section, 7...Signal processing section, 20...
...Infrared light, 22...Polarizer for P polarization, θ B ...
Brieuster angle, 40...Reflected light, 51...Transmitted light.

【特許請求の範囲】[Claims]

1 被測定物体の表面に照射した光の反射光を受
光することによつて非接触で物体形状を測定する
装置において、一定の方向に照射した光の前記被
測定物体の表面からの反射光を受光し、該反射光
の前記受光器上の入射位置の違いから前記被測定
物体までの距離を検出する変位計と、該変位計を
3次元的に駆動する3次元駆動機構と、前記変位
計の取り付け角度を変化させる1つの角度変化機
構と、前記変位計による距離の測定値、前記3次
元駆動機構の駆動量および前記変位計の取り付け
角度を入力して必要な演算を行うとともに前記3
次元駆動機構と前記角度変化機構とを駆動制御す
る演算制御機構とよりなり、前記角度変化機構の
回転中心軸と前記変位計からの照射光の光軸の延
長線とは交差するように構成してあることを特徴
とする物体形状の非接触測定装置。 2 前記角度変化機構の回転中心軸と照射光の光
軸の延長線とは、照射光線の太さの範囲内で交差
するように構成してある特許請求の範囲第1項記
載の物体形状の非接触測定装置。 3 被測定物体の表面に照射した光の反射光を受
光することによつて非接触で物体形状を測定する
装置において、一定の方向に照射した光の前記被
測定物体の表面からの反射光を受光し、該反射光
の前記受光器上の入射位置の違いから前記被測定
1. In a device that measures the shape of an object in a non-contact manner by receiving the reflected light of the light irradiated on the surface of the object to be measured, a displacement meter that receives light and detects a distance to the object to be measured from a difference in the incident position of the reflected light on the light receiver; a three-dimensional drive mechanism that drives the displacement meter three-dimensionally; and the displacement meter. One angle changing mechanism that changes the mounting angle of the three-dimensional drive mechanism, the distance measurement value by the displacement meter, the drive amount of the three-dimensional drive mechanism, and the mounting angle of the displacement meter are input and necessary calculations are performed.
It is comprised of an arithmetic control mechanism that drives and controls the dimensional drive mechanism and the angle change mechanism, and is configured such that the rotation center axis of the angle change mechanism and the extension line of the optical axis of the irradiation light from the displacement meter intersect. A non-contact measurement device for measuring the shape of an object. 2. The object-shaped object according to claim 1, wherein the rotation center axis of the angle changing mechanism and the extension line of the optical axis of the irradiation light are configured to intersect within the range of the thickness of the irradiation light. Non-contact measuring device. 3. In a device that measures the shape of an object in a non-contact manner by receiving the reflected light of the light irradiated on the surface of the object to be measured, The measurement target is detected based on the difference in the incident position of the reflected light on the light receiver.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 フイルム固有の吸収特性を示す波長成分と非
吸収特性を示す波長成分の少なくとも二つの波長
成分を含む帯域の赤外線を断続的に発生するとと
もに、この赤外線をP偏光させる偏光子を含む光
源部と、 上記光源部から出力される赤外線を上記フイル
ムのフイルム面に対し所定の角度をもつて斜め方
向から投光するとともに、該投光角度を中心にし
て所定の角度範囲内において連続的に変動させて
該赤外線がフイルム上を走査するようにした光走
査部と、 上記フイルムに投光された赤外線の反射光を受
光し受光強度に応じた反射光信号を出力する反射
光受光部と、 上記フイルムに投光された赤外線の透過光を受
光し少なくとも上記二つの波長成分に分光すると
ともに、それぞれの分光光の受光強度に応じた透
過光信号を出力する透過光分光部と、 上記反射光信号と上記透過光信号とを受信し、
該反射光信号および該透過光信号のバツクグラン
ドノイズをそれぞれ除去するとともに、該反射光
信号を識別して最小反射光強度における透過光信
号を有効化し、該有効化した少なくとも上記二波
長成分の透過光信号に基づいてフイルムの厚みを
定量する基礎となる厚みデータを演算する信号処
理部とを備えたことを特徴とする赤外線厚み計。 2 上記偏光子が上記光走査部と上記フイルム面
との間の光路中に配置された特許請求の範囲第1
項記載の赤外線厚み計。 3 フイルム固有の吸収特性を示す波長成分と非
吸収特性を示す波長成分の少なくとも二つの波長
成分を含む帯域の赤外線を断続的に発生するとと
もに、この赤外線をP偏光させる偏光子を含む光
源部と、 上記光源部から出力される赤外線を上記フイル
ムのフイルム面に対し所定の角度をもつて斜め方
向から投光するとともに、該投光角度を中心にし
て所定の角度範囲内において連続的に変動させて
該赤外線がフイルム上を走査するようにした光走
査部と、 上記フイルムに投光された赤外線の反射光を受
光し受光強度に応じた反射光信号を出力する反射
光受光部と、 上記フイルムに投光された赤外線が該フイルム
を複数回透過するように透過光の光路を変換し
て、該フイルムを透過する赤外線のうち上記フイ
ルム固有の吸収特性を示す波長成分の吸収能を高
めるようにした光路変換部と、 上記フイルムに投光された赤外線の透過光を受
光し少なくとも上記二つの波長成分に分光すると
ともに、それぞれの分光光の受光強度に応じた透
過光信号を出力する透過光分光部と、 上記反射光信号と上記透過光信号とを受信し、
該反射光信号および該透過光信号のバツクグラン
ドノイズをそれぞれ除去するとともに、該反射光
信号を識別して最小反射光強度における透過光信
号を有効化し、該有効化した少なくとも上記二波
長成分の透過光信号に基づいてフイルムの厚みを
定量する基礎となる厚みデータを演算する信号処
理部とを備えたことを特徴とする赤外線厚み計。 4 フイルム固有の吸収特性を示す波長成分と非
吸収特性を示す波長成分の少なくとも二つの波長
成分を含む帯域の赤外線を断続的に発生するとと
もに、この赤外線をP偏光させる偏光子を含む光
源部と、 上記光源部から出力される赤外線を走行するフ
イルムのフイルム走行面に対し所定の角度をもつ
て斜め方向から投光するとともに、該投光角度を
中心にして所定の角度範囲内において連続的に変
動させて該赤外線がフイルム上を走査するように
した光走査部と、 上記フイルムに投光された赤外線の反射光を受
光し受光強度に応じた反射光信号を出力する反射
光受光部と、 上記反射光信号に基づいて上記フイルムの走行
に伴う揺れに応じて上記設定投光角度を自動的に
修正する光走査制御部と、 上記フイルムに投光された赤外線の透過光を受
光し少なくとも上記二つの波長成分に分光すると
ともに、それぞれの分光光の受光強度に応じた透
過光信号を出力する透過光分光部と、 上記反射光信号と上記透過光信号とを受信し、
該反射光信号および該透過光信号のバツクグラン
ドノイズをそれぞれ除去するとともに、該反射光
信号を識別して最小反射光強度における透過光信
号を有効化し、該有効化した少なくとも上記二波
長成分の透過光信号に基づいてフイルムの厚みを
定量する基礎となる厚みデータを演算する信号処
理部とを備えたことを特徴とする赤外線厚み計。 5 上記光走査部に振動ミラーを含み、上記光走
査制御部における上記設定投光角度の修正がサー
ボ制御によつて行なわれる特許請求の範囲第4項
記載の赤外線厚み計。 6 フイルム固有の吸収特性を示す波長成分と非
吸収特性を示す波長成分の少なくとも二つの波長
成分を含む帯域の赤外線を断続的に発生するとと
もに、この赤外線をP偏光させる偏光子を含む光
源部と、 上記光源部から出力される赤外線を走行するフ
イルムのフイルム走行面に対し所定の角度をもつ
て斜め方向から投光するとともに、該投光角度を
中心にして所定の角度範囲内において連続的に変
動させて該赤外線がフイルム上を走査するように
した光走査部と、 上記フイルムに投光された赤外線の反射光を受
光し受光強度に応じた反射光信号を出力する反射
光受光部と、 上記フイルムに投光された赤外線の透過光を受
光し少なくとも上記二つの波長成分に分光すると
ともに、それぞれの分光光の受光強度に応じた透
過光信号を出力する透過光分光部と、 上記反射光信号と上記透過光信号とを受信し、
該反射光信号および該透過光信号のバツクグラン
ドノイズをそれぞれ除去するとともに、該反射光
信号を識別して最小反射光強度における透過光信
号を有効化し、該有効化した少なくとも上記二波
長成分の透過光信号に基づいてフイルムの厚みを
定量する基礎となる厚みデータを演算する信号処
理部と、 上記信号処理部から出力される厚みデータと、 フイルムの真の厚みを定量するための所定の厚
み変換関数とに基づいてフイルムの厚みを演算す
るデータ処理部とを備えたことを特徴とする赤外
線厚み計。 7 上記光源部、光走査部、反射光受光部および
透過光分光部が一体的に構成され、この一体の構
成体が上記フイルムの幅方向に移動自在である特
許請求の範囲第6項記載の赤外線厚み計。 8 上記設走行するフイルムの幅方向の外側で上
記フイルム走行面と同一平面上に上記フイルムと
同種のサンプルフイルムを固定し、上記一体の構
成体が該固定のサンプルフイルム位置まで移動可
能である特許請求の範囲第7項記載の赤外線厚み
計。 9 上記厚みデータは、上記固定のサンプルフイ
ルムからの透過光信号に基づいて自動較正された
ものである特許請求の範囲第8項記載の赤外線厚
み計。 10 上記データ処理部には、上記信号処理部か
ら出力される厚みデータを変数としてフイルムの
真の厚みを一義的に定量可能な厚み変換関数を記
憶させた記憶手段を備える特許請求の範囲第6項
記載の赤外線厚み計。
[Scope of Claims] 1. Polarized light that intermittently generates infrared rays in a band that includes at least two wavelength components, a wavelength component that exhibits absorption characteristics unique to the film and a wavelength component that exhibits non-absorption characteristics, and that polarizes this infrared rays into P-polarized light. a light source unit including a light source unit, and emits infrared rays output from the light source unit from an oblique direction at a predetermined angle with respect to the film surface of the film, and within a predetermined angular range around the projection angle; an optical scanning unit configured to continuously vary the infrared rays so that the infrared rays scan the film; and a reflected light that receives reflected infrared light projected onto the film and outputs a reflected light signal according to the received light intensity. a light receiving section; a transmitted light spectrometer that receives the transmitted infrared light projected onto the film, separates it into at least the two wavelength components, and outputs a transmitted light signal according to the received intensity of each of the spectral lights; , receiving the reflected light signal and the transmitted light signal;
The background noise of the reflected light signal and the transmitted light signal are respectively removed, the reflected light signal is identified, the transmitted light signal at the minimum reflected light intensity is enabled, and at least the two wavelength components of the enabled signal are transmitted. An infrared thickness meter characterized by comprising a signal processing section that calculates thickness data that is the basis for quantifying film thickness based on an optical signal. 2. Claim 1, wherein the polarizer is disposed in the optical path between the optical scanning section and the film surface.
Infrared thickness gauge described in section. 3. A light source unit that intermittently generates infrared rays in a band including at least two wavelength components, a wavelength component exhibiting absorption characteristics unique to the film and a wavelength component exhibiting non-absorption characteristics, and including a polarizer that polarizes the infrared rays into P-polarized light. , The infrared rays output from the light source section are projected obliquely at a predetermined angle to the film surface of the film, and are continuously varied within a predetermined angular range around the projection angle. a light scanning unit configured to scan the infrared rays on the film; a reflected light receiving unit configured to receive the reflected infrared light projected onto the film and output a reflected light signal according to the received light intensity; The optical path of the transmitted light is changed so that the infrared rays projected onto the film pass through the film multiple times, and the absorption ability of the wavelength component exhibiting absorption characteristics specific to the film among the infrared rays transmitted through the film is enhanced. a transmitted light spectrometer that receives the transmitted infrared light projected onto the film, separates it into at least the two wavelength components, and outputs a transmitted light signal corresponding to the received intensity of each of the spectral lights. receiving the reflected light signal and the transmitted light signal;
The background noise of the reflected light signal and the transmitted light signal are respectively removed, the reflected light signal is identified, the transmitted light signal at the minimum reflected light intensity is enabled, and at least the two wavelength components of the enabled signal are transmitted. An infrared thickness meter characterized by comprising a signal processing section that calculates thickness data that is the basis for quantifying film thickness based on an optical signal. 4. A light source unit that intermittently generates infrared rays in a band including at least two wavelength components, a wavelength component exhibiting absorption characteristics unique to the film and a wavelength component exhibiting non-absorption characteristics, and including a polarizer that polarizes the infrared rays into P-polarized light. , Projects the infrared rays output from the light source section obliquely at a predetermined angle to the film running surface of the traveling film, and continuously within a predetermined angular range around the projecting angle. an optical scanning unit configured to vary the infrared rays so that the film is scanned by the infrared rays; a reflected light receiving unit that receives reflected infrared light projected onto the film and outputs a reflected light signal according to the received light intensity; a light scanning control section that automatically corrects the set projection angle according to vibrations caused by the running of the film based on the reflected light signal; a transmitted light spectrometer that separates the light into two wavelength components and outputs a transmitted light signal according to the received intensity of each of the spectral lights, and receives the reflected light signal and the transmitted light signal;
The background noise of the reflected light signal and the transmitted light signal are respectively removed, the reflected light signal is identified, the transmitted light signal at the minimum reflected light intensity is enabled, and at least the two wavelength components of the enabled signal are transmitted. An infrared thickness meter characterized by comprising a signal processing section that calculates thickness data that is the basis for quantifying film thickness based on an optical signal. 5. The infrared thickness gauge according to claim 4, wherein the optical scanning section includes a vibrating mirror, and the adjustment of the set projection angle in the optical scanning control section is performed by servo control. 6. A light source unit that intermittently generates infrared rays in a band including at least two wavelength components, a wavelength component exhibiting absorption characteristics unique to the film and a wavelength component exhibiting non-absorption characteristics, and including a polarizer that polarizes the infrared rays into P-polarized light. , The infrared rays outputted from the light source section are projected obliquely at a predetermined angle to the film running surface of the traveling film, and continuously within a predetermined angular range around the projection angle. an optical scanning unit configured to vary the infrared rays so that the film is scanned by the infrared rays; a reflected light receiving unit that receives reflected infrared light projected onto the film and outputs a reflected light signal according to the received light intensity; a transmitted light spectrometer that receives the transmitted infrared light projected onto the film, separates it into at least the two wavelength components, and outputs a transmitted light signal according to the received intensity of each of the spectral lights; and the reflected light receive the signal and the transmitted optical signal,
The background noise of the reflected light signal and the transmitted light signal are respectively removed, the reflected light signal is identified and the transmitted light signal at the minimum reflected light intensity is enabled, and at least the above two wavelength components of the enabled signal are transmitted. A signal processing section that calculates thickness data that is the basis for quantifying the film thickness based on the optical signal; Thickness data output from the signal processing section; and a predetermined thickness conversion for quantifying the true thickness of the film. An infrared thickness gauge comprising: a data processing section that calculates the thickness of a film based on a function; 7. The light source section, the light scanning section, the reflected light receiving section, and the transmitted light spectroscopic section are integrally constructed, and this integral structure is movable in the width direction of the film. Infrared thickness gauge. 8 A patent in which a sample film of the same type as the film is fixed on the same plane as the film running surface on the outside in the width direction of the film to be set and run, and the integrated structure is movable to the fixed sample film position. The infrared thickness gauge according to claim 7. 9. The infrared thickness meter according to claim 8, wherein the thickness data is automatically calibrated based on a transmitted light signal from the fixed sample film. 10. Claim 6, wherein the data processing section is provided with a storage means that stores a thickness conversion function that can uniquely quantify the true thickness of the film using the thickness data output from the signal processing section as a variable. Infrared thickness gauge described in section.
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