JPH0726815B2

JPH0726815B2 - 被験体の厚さ測定方法

Info

Publication number: JPH0726815B2
Application number: JP1118145A
Authority: JP
Inventors: 孝加藤; 好孝氷上
Original assignee: Dac Engineering Co Ltd
Current assignee: Dac Engineering Co Ltd
Priority date: 1989-05-11
Filing date: 1989-05-11
Publication date: 1995-03-29
Anticipated expiration: 2010-03-29
Also published as: JPH02297007A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、例えば合成樹脂製フィルムや紙等の連続した
シート体、各種素材製の最終加工製品や切断片等の非連
続体であって、一定の柔軟性若しくは可撓性を有する素
材の厚さを測定する方法に関し、特に合成樹脂製フィル
ム等の薄膜の厚さを測定するのに適した被験体の厚さ測
定方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、合成樹脂製フィルムの厚さ測定の方法としては、
測定対象であるフィルムから任意部分を一定角形状に切
り取り、該切断片の面積を算出するとともにその重量を
測定し、単位面積当たりの重量を算出することでフィル
ムの厚さを推定するものが知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような方法では被験体からサンプル
を切り出す手間が必要であり、製造工程で回転ロール間
を走行するフィルムをリアルタイム的に且つ連続して計
測することはできない問題がある。又、一般にフィルム
は押出し成形法で作成される為、フィルムの厚さは幅方
向各部で偏差があり、この幅方向の厚さ偏差を測定する
ことが重要であるが、従来の測定法では平均厚さしか推
定できない為、幅方向における厚さ偏差を計測すること
はできなかった。更に、コーティングフィルム等の積層
フィルムにおいては各層の厚さを個別に測定することが
できない問題もあった。

かかる欠点を解消せんとして、開発されたものに、例え
ば差動トランス方式や放射線透過方式、更には赤外線・
紫外線透過方式と称せられるものがある。

例えば、差動トランス方式は、差動トランスの検知部を
直接的又は間接的に被験体表面に接触させて被験体表面
の上下変位を磁気的信号として取り出し、これを電気信
号に変換して被験体の厚さを計測するものである。該方
法は装置が簡単な利点はあるものの、検知部が接触式で
ある為、被験体の幅方向にスキャニングするのが困難で
あり、又、連続的に計測する場合精度が悪く、更に、薄
膜に対しては全く使用できないという欠陥があった。

又、放射線透過方式と称せられるものは、被験体の表面
若しくは背面の一方からβ線、γ線やＸ線等の放射線を
照射し、被験体材質による放射線の透過若しくは反射散
乱線の減衰率を測定し、該減衰率から被験体の厚さを計
測するものである。この方法は被験体と非接触である
為、幅方向のスキャニングも容易であり、被験体材質の
適応範囲も広い特徴があるが、放射性同位元素を用いる
等の理由から取り扱いが煩雑である上に演算処理が複雑
で装置も高価となる問題があった。

更に、赤外線・紫外線方式は、被験体材料のもつ赤外線
若しくは紫外線の吸収スペクトルを利用したもので、被
験体に照射した赤外線若しくは紫外線の透過線量を測定
し、この透過線量から厚さを計測するものである。この
方法も、前記放射線透過方式と同様、被験体と非接触で
ある為、幅方向のスキャニングが容易であり、更に取り
扱いも容易で、且つ装置も放射線透過方式に比べて安価
に構成できる利点があるものの、測定対象である被験体
の材質は赤外線や紫外線に対して吸収特性をもったもの
に限定され、様々な材質の被験体に幅広く適用すること
はできない問題がある。

そして、差動トランス方式、放射線透過方式及び赤外線
紫外線・透過方式のいずれもが、被験体の面に対して略
垂直方向から観測するものであるから、測定対象がコー
ティングフィルムのような積層フィルムである場合は各
層別の厚さを測定することが困難である上に、基本的に
フィルムの厚さを直読することができない為、厚さを算
出するのには複雑な演算が必要となって処理装置が高価
となる問題があった。

本考案ははるかに現況に鑑みてなされたものであり、多
くの材料の被験体に対して適用でき、合成樹脂製フィル
ムや紙等の連続したシート体を始めとして各種素材製の
最終加工製品や切断片等の非連続体の厚さを、サンプル
を切り取ることなく簡易且つ正確に測定でき、しかも移
動する被験体に対しても適用できるとともに、被験体の
幅方向各部の厚さを直読することが可能であり、計測に
際し複雑な演算も必要とせず、加えて積層フィルム等に
対しては、各層毎の厚さも測定できる被験体の厚さ測定
方法を提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者は上記目的を達成する方法として、全く新しい
方法を着想した。即ち、第１図に示す如く被験体Ｆを突
出した湾曲体Ｒ表面に位置づけ、被験体Ｆと湾曲体Ｒと
の接触部Ｐにおける略接線Ｈ方向前方若しくは後方から
被験体Ｆを見たときには、前記接触部Ｐにおける被験体
Ｆの厚さｔ、即ち測定対象となる断面部分Ｓの厚さｔ
（以下、測定対象断面Ｓ若しくは測定断面Ｓと称す）は
前記接線Ｈよりも外方（図では上方）に位置する部分と
して表される事実に着目し、この接線Ｈよりも外方に位
置する部分の厚さが測定できればフィルムを切断しなく
ても厚さを測定できることに着眼した。そして鋭意研究
の結果、接線Ｈよりも外方に位置する部分の厚さ、即ち
測定断面の厚さは測定断面に被験体材料に対応した特定
の照明光を照射し、該測定断面を透過又は反射した光を
接触部Ｐの接線方向から観測すれば、測定断面と周囲環
境との境界は峻別可能となり、測定断面の厚さｔが直読
できることを見出した。本発明はかかる発見にもとづく
ものであり、その基本原理とするところは、厚さを測定
しようとする被験体を突出した湾曲体表面に位置づけ、
前記被験体における湾曲体と被験体との接触部に測定対
象断面が観測可能となる性質を有する照明光を照射する
とともに、前記接触部における湾曲体の略接線方向から
被験体を観測し、被験体の測定対象断面を透過又は反射
した光によって被験体の厚さを測定せんとするものであ
る。

被験体としては短尺のものも測定できるが、本発明は連
続した長尺状のものを走行させながら測定するのに特に
適している。又、被験体としては湾曲体表面に沿って曲
げることができるものであれば数cmの厚さを有するもの
や、又形状的にも非連続体である切断片や加工工程にお
ける最終加工製品等に対しても適用可能であるが、本発
明は数μｍ〜数百μｍの厚さのフィルム状の被験体の厚
さ測定に対して特に有効である。

そしてこのような基本原理を具体化させて発明を完成さ
せるには、照明光の性質や測定断面と周囲環境との境界
認識法を被験体の材質や厚さによって適宜選択する必要
がある。例えば、照明光の照射によって生ずる測定断面
の発光若しくは散乱現象を観測し、発光部（散乱部）と
非発光部（非散乱部）とのコントラストによって厚さを
測定する方法や、測定断面通過後の透過光や反射光の減
衰率を測定する方法、更に、被験体が数μｍのオーダー
であるときは短波長の照明光を用いて干渉縞を発生させ
て該干渉縞の幅を計測したり干渉縞の次数を計数する方
法など等が採用される。又、発光部（散乱部）と非発光
部（非散乱部）との境界が不鮮明な場合であっても、測
定対象断面を視覚手段で撮像して得られる画像データを
二値化処理した上で画像処理すれば、境界認識は可能と
なる。

又、前記境界位置に基づいて計測された被験体の厚さ
を、適宜サンプリングした被験体の実測値と比較して誤
差傾向を把握し、補正演算式を算出して、この補正演算
式を以後の測定値の補正に使用することも適宜採用され
る。

連続した被験体を走行させながら測定するときには湾曲
体としては、被験体の走行を張設状態で案内する回転ロ
ールを用いることが好ましく、回転ロールの材質及び色
彩等は照明光が照射された状態の測定断面との峻別が容
易となるよう、照明光に対する光学的性質が被験体と異
質なものを用いることが好ましい。

又、回転ロール表面を高精度な基準面としたときには、
該回転ロールに接して走行する被験体の厚さは、前記基
準面から外方へ突出する部分として観測することができ
る。又、回転ロール表面の加工精度が十分なく、完全な
平滑面でないときやその曲率に微小な変動があるときに
は回転ロールの幅方向精度を予め計測して記憶させてお
き、このデータに基づいた補正を加えながら基準面から
外方へ突出した部分を観測することもできる。

又、被験体は回転ロール表面に密着させることが好まし
いことから、回転ロールとしては表面に小孔が多設さ
れ、該小孔を通じて回転ロール表面を真空吸引できるも
のを用いることもできる。

更に、湾曲体としては回転ロールの代わりに被験体の安
定走行を摺動状態で案内できる固定ロールやガイドバー
を用いてもよい。

測定対象断面を全幅にわたって観測する為の方法として
は、単一の視覚手段を被験体の幅方向に移動させること
で行ってもよいし、又、被験体の幅方向に沿って複数台
の視覚手段を固定配置して、これら複数台の視覚手段で
測定対象断面を同時に観測してもよい。

〔作用〕

このような測定方法は測定断面の厚さを湾曲体の略接線
方向から観測するものであるから、被験体の厚さはあた
かも切断された端面を観測する場合と同様に扱うことが
可能で、被験体の厚さは直読することができ、厚さを計
測するに際し、複雑な演算処理を必要としない。又、被
験体の幅方向各部の厚さを直読できるので、幅方向の厚
さ偏差も正確に計測することができる。更に、断面構造
も観測することができるのでコーティングフィルム等の
積層フィルムを被験体としたときには、各層毎の厚さを
個別に測定することができる。又、連続した長尺状の被
験体を走行させながら観測することもできるので、測定
のオンライン処理が可能となる。

視覚手段によって撮像した測定断面の画像データを二値
化処理した上で画像処理し、測定断面と周囲環境との境
界を特定した場合には、目視では不鮮明であった境界も
明確に認識することが可能となる。又、特定波長の照明
光を被験体に照射して干渉縞を発生させ、該干渉縞の幅
や干渉縞の次数を計測することによって被験体の厚さを
測定した場合は、数μｍオーダーの薄膜を計測すること
が可能となる。

湾曲体として、被験体の走行を張設状態で案内する回転
ロールを用い、且つ回転ロール材質及び色彩として、照
明光に対する光学的性質が被験体とは異質なものを用い
たときには測定断面との境界峻別が容易となり、画像処
理をする場合の境界処理が容易となる。又、回転ロール
表面を高精度な基準面となしたり、回転ロール表面の幅
方向精度を予め計測しておき、該データに基づく補正を
加えながら前記基準面より外方へ突出する部分を観測す
れば被験体の厚さ計測精度はより高いものとなる。

更に、回転ロール表面に小孔を多設し、該小孔を通じて
回転ロール表面を真空吸収した場合は、被験体の密着状
態が保証される為、測定精度も高精度となる。

又、測定断面を観測する視覚手段を被験体の幅方向に複
数台固定配置し、これら視覚手段で測定断面を同時に撮
像したときには、視覚手段の移動に由来する機械的振動
は排除できるので測定精度は一層向上する。

〔実施例〕

次ぎに本考案の詳細を図示した実施例に基づき説明す
る。第２図は本発明方法を合成樹脂製フィルム（以下、
単にフィルムと称す）の厚さ測定に応用した場合であ
る。フィルムＦは押出し成形器（図示せず）から送出さ
れ、フィルムＦを張設状態で案内する回転ロールＲの表
面に密接した状態で図中右側へ向かって走行させられて
いる。回転ロールＲの上部表面であってフィルムＦとの
接触部Ｐにおける接線Ｈ上のフィルム移送方向後方には
照明光源Ｌを配置し、他方、接線Ｈ上のフィルム移送方
向前方には集光レンズＪを介してCCDカメラ等の視覚手
段Ｋを配している。視覚手段Ｋには画像処理装置１と画
像処理後のデーターを処理する為のコンピューター２及
び画像処理結果や演算結果を表示する為の表示装置３が
接続されている。

前記視覚手段Ｋは照明光源Ｌから照射され、フィルムＦ
を通過した後の透過光が受光できるように照明光源Ｌと
対応して配置され、照明光源Ｌと視覚手段Ｋはフィルム
Ｆの幅方向に同期移動することで、フィルムＦの幅方向
各部の厚さを測定できるようにしている。照明光源Ｌ及
び視覚手段ＫをフィルムＦの幅方向に移動可能としたの
は、フィルムＦの厚さが薄い場合等であって高倍率でフ
ィルムＦの測定断面Ｓを撮像したときに視野が不足する
からであるが、視覚手段Ｋに充分な分解能がある場合に
は視覚手段Ｋは固定状態となして、測定断面を幅方向全
長にわたって一括撮像してもよい。又、視覚手段Ｋをフ
ィルムＦの幅方向にわたって複数台固定配置し、これら
視覚手段でフィルムＦの測定断面を同時に撮像すること
も考慮される。このようにすれば、視覚手段のスキャニ
ングの為の移動が不要となり、機械的振動の排除が可能
となるので測定精度の向上がはかれる。

ところで、本実施例では視覚手段Ｋは回転ロールＲの接
線方向前方に位置づけているが、視覚手段の設定位置は
若干上下にずらしてもよい。但しこの場合は直読した測
定断面の厚さは演算過程で補正する必要がある。

尚、本実施例では視覚手段としてCCDカメラを用いた
が、照明光や被験体の種類に対応して赤外線カメラや他
の光学センサ、放射線検知器を用いることや、更に目盛
りを付した望遠機能をもった顕微鏡を用いて肉眼により
測定することなども考慮される。

フィルム厚さの具体的測定方法の詳細は第３図（イ）
（ロ）で示される。本発明方法が測定対象とする部分は
回転ロールＲ上面におけるフィルムＦとの接触部Ｐから
回転ロールＲの半径方向上方側であり、前記接触部から
半径方向外方へ向かってフィルムＦを横切った際の横断
面に相当する部分であって、該部分をフィルム厚さを計
測する為の測定対象断面Ｓとしている。本発明は、フィ
ルムＦに光を照射することで前記測定断面Ｓに発光現象
や散乱現象を発生させ、該現象が発生している部分を回
転ロールＲの接線Ｈ上で且つフィルムＦの移送方向前方
若しくは後方から観測することによってフィルムの厚さ
を観測したり、又、測定断面Ｓを通過した透過光や反射
光を前記方向から観測することによりフィルムＦの厚さ
を測定せんとするものであり、そして観測を上記方向か
ら行うことにより、あたかも切断後のフィルム端面を測
定する要領で連続したフィルムの厚さｔを測定可能とし
たものである。

例えば、第３図（イ）に示す如く、回転ロールＲの接線
上であってフィルムＦの移送方向後方から測定断面Ｓを
照明した状態を視覚手段から見た状態は第３図（ロ）で
示される。即ち、この状態は背後から照明したフィルム
を見た場合であるが、背後から入射した光はフィルム中
に混在する不純物で乱反射する結果、散乱現象が発生
し、そしてこの散乱光により回転ロールＲ上部に位置す
るフィルムＦの厚さ分ｔに相当する部分が特に輝くよう
になって周囲部分との境界にコントラストが現れ、該コ
ントラストによって厚さ部分の測定が可能となる。フィ
ルムは前方に向かって（図中では下方に向かって）連続
しているから散乱現象は厚さ分以外の部分にも若干生じ
るものの、フィルムの厚さ分の下には回転ロールＲが位
置し、しかも該回転ロールＲの光学的性質はフィルムと
は全く異質のものであるから、厚さ分以外の部分で発生
する散乱現象は明らかに峻別することができる。そして
その峻別を光の強度分布の相違によって行うか特定波長
の光の減衰率によって行うかは任意である。又、フィル
ムの上方は大気であり、これもフィルムとは光学的性質
が全く異質であるから大気というフィルムの境界を峻別
することは容易である。前記した方法は光の明暗のコン
トラストによりフィルムの厚さを計測する方法である
が、測定断面を通過した透過光や反射光の減衰率を基準
にしてフィルムと回転ロール及びフィルムと大気との境
界位置を特定し、該境界位置のデータに基づいてフィル
ムの厚さを計測することもできる。

ところで、フィルムが薄膜である場合には、視野手段の
分解能をあげる必要が生じる。しかしながら分解能をあ
げると必然的に撮像視野が狭くなると同時に被写体深度
も浅くなり、撮像画像はボヤケた状態になって測定断面
と周囲環境との境界は不明瞭になる問題がある。本発明
では、かかる問題の解消策として、画像データの二値化
処理を行って光の減衰率を光の強度分布に置き換え、該
強度分布をコンピューターによって画像処理する方法を
採用した。この方法を採用することによりボヤケた画像
であっても境界を認識することが可能となり、薄膜フィ
ルムの場合でも高精度な厚さ測定が保証できる。

又、被験体通過後の光に干渉縞が現れるように照明光の
波長を選択し、測定断面を通過した透過光若しくは反射
光に現れる干渉縞の次数を計数することで厚さ測定を行
ってもよい。特にこの方法は被験体が数μｍ〜数百μｍ
の薄膜フィルムであるときは有効であり、数μｍのとき
は照明光として紫外線やγ線等の電磁波を用いることが
測定精度上好ましい。又、前述したようにこの方法は被
験体が薄膜であるときに有効であるが、被験体が超薄膜
である場合には、干渉縞の次数が低い為に十分な測定精
度が確保できないことがある。照明光の波長を更に短く
すればこの問題は解消できるものの、測定設備の関係
上、照明光波長の可変にも限界がある。本発明では、こ
のような場合には干渉縞の幅を計測することにした。干
渉縞の幅は被験体の厚さに対応しているから、これを計
測することで被験体が超薄膜である場合もその厚さを高
精度に測定することが可能となる。

照明光の波長や強度、更に単一波長のものを用いるか否
かは被験体の材質及び厚さによって適宜選択され、赤外
線、可視光線、更には紫外線やγ線等の短波長の電磁波
も採用され、又、光の性質としても自然光は勿論のこと
レーザーを用いることも適宜選択される。このように本
発明方法で用いられる照明光は、被験体を証明したとき
に測定断面が観測可能となるものを意味し、この意味か
らは照明光の概念には電磁波も含んでいる。

照明光の照明方向としては第３図（イ）に示される如
く、照明光源し、測定断面Ｓ及び視覚手段Ｋを同一直線
上に配置する場合以外にも各種態様が考慮され、例え
ば、第４図に示される如く、照明光源Ｌの設定位置を
視覚手段Ｋと測定断面Ｓを結ぶ延長線上よりもやや上方
に位置づけた場合、測定断面Ｓの直上に位置づけた場
合、視覚手段と同じ側に位置づけた場合が考慮され、
の場合は透過光を、の場合は透過光及び反射光を、
の場合は反射光を観測することによって被験体の厚さ
測定を行うことができる。

回転ロールの表面はフィルムの厚さ測定をする際の基準
面となることから、可能な限り高精度な平滑面であり、
且つ側面からみたとき可能な限り真円に近いことが好ま
しいことはいうまでもない。しかしながら、回転ロール
の加工精度上の限界や回転に伴う機械的振動等の理由か
ら回転ロール表面を高精度な基準面とすることが困難な
場合もある。この場合は、回転ロールの表面状態の幅方
向精度のデータを予め計測しておき、該データに基づい
て測定データに補正を加える方法も考慮される。又、測
定値の信頼性を高める為に、適宜フィルムからのサンプ
ル抽出を行なって実測を行ない、該実測値と測定断面を
観測して得られた測定値との比較を行ない、測定値に対
する補正演算式を算出したうえで、以後の測定結果に該
補正演算を適用してより信頼性の高い測定値を得ること
も可能である。

又、回転ロールと該回転ロール表面を走行するフィルム
とは密着していることが好ましい。これは回転ロールの
表面状態やフィルムの走行速度、更にはフィルムに作用
する張力等を調節することによりある程度可能となる
が、例えば、回転ロール表面に小孔を多設し、回転ロー
ル外部に設置した真空吸引装置の吸入口を回転ロールの
内部空間に連通させ、前記小孔を通じて回転ロール表面
を真空吸引すること等も考慮される。このようにすれば
フィルムと回転ロールは密着状態となって回転ロール表
面を基準面としたフィルムの厚さ測定の精度は一層向上
とする。

更に、湾曲体としては回転ロール以外のものを用いるこ
とも可能であり、例えば第５図（イ）に示す如く偏平な
ものや、第５図（ロ）に示す如く先端を丸めた壁体のよ
うなもの、更には図示しないが固定ロールや固定ガイド
バー等を用いることも任意である。しかしながら、この
場合でも、フィルムの測定断面が湾曲体の接線方向であ
ってフィルムの移送方向前方若しくは後方から観測でき
るものであることは必要である。湾曲体の曲面が緩やか
であるときは測定断面通過後の光が進行するフィルム内
の長さは長くなるので減衰も大きく、この意味からは湾
曲体の曲率半径は小さいほうが有利である。

湾曲体の材質、色彩及び表面状態は、視覚手段から観測
したときにフィルムの測定断面との境界が明確化できる
ものを採用することが好ましい。

本発明方法によれば、フィルム全体の厚さは勿論のこ
と、コーティングフィルム等の積層フィルムの各層の厚
さを個別に測定することができる。第６図は視覚手段か
ら観測した積層フィルムの測定断面Ｓを示しており、図
中４は回転ロール、５は大気、６はベースフィルムであ
り、７、８はベースフィルム上に積層した他のフィルム
又は塗料や粘着層等のコーティング層を示している。各
層に入射した照明光は各層の材質に対応して減衰する
為、各層毎に光の強度分布が異なり、各層間の境界は測
定断面を通過した透過光や反射光を観測することにより
容易に計測することができる。尚、本実施例では合成樹
脂系素材の積層シートへの適用について述べたが、積層
される各層の材質は他のものであってもよく、例えばア
ルミニウム箔等の金属や紙等の異種材料のものであって
もよい。

以上の方法は、照明光源及び視覚手段をフィルム幅方向
に同期して移動させることにより、フィルムの厚さを幅
方向各部について行うものであるが、照明光源及び視覚
手段を固定式となし、第７図に示す如くフィルムＦの縁
部を撮像し、該縁部における段差を計測することによ
り、厚さｔを測定することも可能である。このようにす
れば輪郭の把握は容易で画像処理装置も簡略化すること
ができる。

又、上記実施例では押出し成形後に回転ロール間を走行
するフィルムの厚さ測定を中心に述べたが、本発明方法
はフィルムの巻き取り工程や巻き替え工程及び他の加工
工程にも適用できることはいうまでもない。又、本方法
は、合成樹脂製フィルム以外であっても湾曲体表面の曲
面形状に即して曲げることができるだけの柔軟性若しく
は可撓性を有するものであれば、透明、非透明に関わら
ず各種材質の被験体に適用することが可能で、例えば紙
シートや繊維シート等、更には金属シートにも応用可能
である。紙シートや金属シート等の可視光線に対して非
透明な被験体に対しては、照明光の光強度を強くした
り、照明光の波長を適宜選択することによって対応でき
る。そして、回転ロール表面を高精度な基準面となして
該基準面から外方へ突出する部分を計測すれば、シート
の厚さは、基準面の精度に対応して高精度に計測できる
ことになる。又、加工精度等の限界から基準面となる回
転ロールの表面精度が十分でないときには、基準面の幅
方向精度を予め計測しておき、該データーに基づいた補
正を加えながら基準面から外方に突出する部分の厚さを
測定することで前記同様、シート厚さの高精度な計測が
可能となる。

以上の実施例はフィルムの厚さ測定を対象としている
が、本方法はフィルム表面に存在する各種突起物の断面
構造解析や気泡や傷等の不良箇所の発見にも大様できる
ことはいうまでもない。

又、本発明方法は長尺状の連続物以外にも適用可能であ
る。例えば、菓子袋等を収容する袋を製造する工程で
は、第８図（イ）に示す如く、連続する筒状のフィルム
Ｇを潰してシート状となし、該シート状となったフィル
ムＧに所定間隔で熱シールを行った後、該シール部Ｍに
隣接する位置（図中破線で示す部分）を切断して、一端
が閉止した袋体Ｕを作る工程が存在するが、前記工程に
よって作成された袋体Ｕの気密性や袋体Ｕの強度評価は
第８図（ロ）に示す如く、接合したシール部Ｍの厚さｄ
を計測することで推定されている。即ち熱シールによる
圧着が良好であれば接合部の厚さｄは所定値以下となる
為、該厚さｄを計測することで袋体Ｕの気密性及び強度
を判定せんとする方法である。本発明方法はこのような
切断後の袋体の厚さ測定のように、不連続体や製造工程
における最終加工製品に対しても適用できるのである。

以上のように本発明にかかる被験体の厚さ測定方法によ
れば、被験体からサンプルを切り取ることなく被験体の
厚さ測定を行うことが可能となり、しかも被験体の厚さ
は直読できるので厚さ計測に際し複雑な演算処理は不要
であり装置構成も簡略化できる。しかも被験体の厚さは
恰も切断後の端面を計測するのと同様であり、断面構造
も観測することができるから、被験体が積層フィルム等
である場合は、各層の厚さを個別に計測することができ
る。そして、本発明は特に走行するフィルムの厚さを測
定するのに適し、このようなフィルムの厚さ測定に本方
法を適用した場合は、高速で且つ正確な測定が可能とな
る。

〔発明の効果〕

本発明にかかる被験体の厚さ測定方法は、被験体を突出
した湾曲体表面に位置づけ、該被験体と湾曲体との接触
部に測定断面が観測可能となる照明光を照射し、測定断
面を通過した透過光若しくは反射光を観測することによ
って被験体の厚さを測定することを基本原理とするもの
であり、この照明光の性質や測定断面と周囲環境との境
界認識法を考慮した具体的手法として、本発明は、次の
３つの方法を採用した。

測定対象断面に発光現象又は散乱現象を発生させ、発
光若しくは散乱状態の測定対象断面と非発光状態若しく
は非散乱状態の周囲環境とのコントラストにより被験体
と周囲との境界を特定し、湾曲体表面における接線より
も外方に位置する被験体の厚さを前記境界位置に基づい
て測定する方法。

被験体の測定対象断面を通過した透過光若しくは反射
光の減衰率を測定して被験体と周囲との境界を特定し、
該境界位置に基づいて被験体の厚さを測定する方法。

干渉縞を発生させ、該干渉縞の幅を計測するか若しく
は干渉縞の次数を計数し、これにより測定対象断面の厚
さを測定する方法。

また被験体としては静止しているもの以外に、走行する
長尺体も対象となり、この場合は被験体の走行方向前方
若しくは後方から被験体を観測することができることを
提案した。

本発明はこのような具体的方法に基づいて被験体の厚さ
を測定することとしたから、従来のように被験体からサ
ンプルを切り取る必要がなく、測定が容易である。又、
本方法は測定断面を湾曲体の略接線方向から観測するも
のであるから、測定断面があたかも切断後の切断端面を
観測する要領で観測可能で、被験体の幅方向各部の厚さ
を直読することができ、演算処理の工程も簡略化でき
る。又、断面構造も観測できるので、積層フィルム等を
観測した場合は各層の厚さを個別に計測することもでき
る。

本方法を長尺状の連続した被験体の厚さ測定に応用し、
該被験体を湾曲体表面を走行させながら厚さ測定を行っ
た場合は、測定の高速化が可能となり、被験体の巻き取
り作業や巻き替え作業及び他の加工工程と厚さ測定とを
同一工程で行うことができるようになる。

被験体が薄膜である場合などで、被写体深度が浅い為に
撮像画像がボヤけているときには、画像データを二値化
処理した上で画像処理することで、測定断面と周囲環境
との境界は峻別可能となる。

又、測定断面を通過した光に生ずる干渉縞の幅若しくは
干渉縞の次数を計測することとすれば、薄膜の厚さ測定
も可能となり、特に干渉縞の幅を計測した場合は超薄膜
に対しても高精度な測定が可能となる。

湾曲体として、回転ロールを用いたときには、被験体は
張設状態となって走行状態が安定する為、測定誤差は少
なくなる。又、湾曲体の材質，色彩として、照明光に対
する光学的性質が被験体とは異質のものを用いたときに
は被験体と湾曲体との境界認識は容易となり、画像処理
装置の簡略化がはかれる。

更に、回転ロール表面を高精度な基準面となすか、若し
くは回転ロールの表面状態の幅方向精度を予め計測して
おき該測定データに基づいて厚さ測定を行うようにすれ
ば測定精度は一層向上する。又、回転ロール表面に小孔
を多設し、該小孔を通じて回転ロール表面を真空吸引す
ることとすれば、回転ロールと該回転ロール表面を走行
する被験体とは密着状態となるので測定誤差は少なくな
る。

視覚手段による撮像方法としては、単一の視覚手段を被
験体の幅方向に移動させる方法もあるが、視覚手段を被
験体の幅方向にわたって複数台固定配置する方法も好ま
しい。このようにすれば移動に伴う機械的振動による測
定誤差も激減させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）は本発明方法に共通する基本原理を示す側
面図、第１図（ロ）は同正面図、第２図は本発明の１実
施例を示す説明図、第３図（イ）は同実施例の説明用側
面図、第３図（ロ）は同実施例の説明用正面図、第４図
は照明光源の配置位置の他の実施例、第５図（イ）
（ロ）は湾曲体の他の実施例、第６図は積層フィルムの
測定断面の観測状態を示す説明図、第７図はフィルム縁
部の観測状態を示す説明図、第８図（イ），（ロ）は本
発明の他の実施例において本発明方法が適用される袋体
の説明図である。 F:フィルム、P:接触部、 H:接線、S:測定断面、 L:照明光源、K:視覚手段、 R:回転ロール、 G:フィルム、U:袋体、 M:シール部、 1:画像処理装置、2:コンピューター、 3:表示装置、4:回転ロール、 5:大気、6:ベースフィルム、 7,8:コーティング層。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】厚さを測定しようとする被験体を突出した
湾曲体表面に位置づけ、前記被験体における湾曲体と被
験体との接触部に測定対象断面が観測可能となる性質を
有する照明光を照射して、測定対象断面に発光現象又は
散乱現象を発生させ、前記接触部における湾曲体の略接
線方向から被験体を観測することにより、発光若しくは
散乱状態の測定対象断面と非発光状態若しくは非散乱状
態の周囲環境とのコントラストにより被験体と周囲との
境界を特定し、湾曲体表面における接線よりも外方に位
置する被験体の厚さを前記境界位置に基づいて測定して
なる被験体の厚さ測定方法。
【請求項２】厚さを測定しようとする被験体を突出した
湾曲体表面に位置づけ、前記被験体における湾曲体と被
験体との接触部に測定対象断面が測定可能となる性質を
有する照明光を照射するとともに、前記接触部における
湾曲体の略接線方向から被験体を観測することにより、
被験体の測定対象断面を通過した透過光若しくは反射光
の減衰率を測定して被験体と周囲との境界を特定し、該
境界位置に基づいて被験体の厚さを測定してなる被験体
の厚さ測定方法。
【請求項３】厚さを測定しようとする被験体を突出した
湾曲体表面に位置づけ、前記被験体における湾曲体と被
験体との接触部に測定対象断面が測定可能となる性質を
有する照明光を照射して干渉縞を発生させ、前記接触部
における湾曲体の略接線方向から被験体を観測すること
により、該干渉縞の幅を計測するか若しくは干渉縞の次
数を計数し、これにより測定対象断面の厚さを測定して
なる被験体の厚さ測定方法。
【請求項４】長尺状の被験体を突出した湾曲体表面に位
置づけて走行させ、前記被験体における湾曲体と被験体
との接触部に測定対象断面が観測可能となる性質を有す
る照明光を照射して、測定対象断面に発光現象又は散乱
現象を発生させ、前記接触部における湾曲体の略接線方
向であって被験体の走行方向前方若しくは後方から被験
体を観測することにより、発光若しくは散乱状態の測定
対象断面と非発光状態若しくは非散乱状態の周囲環境と
コントラストにより被験体と周囲との境界を特定し、湾
曲体表面における接線よりも外方に位置する被験体の厚
さを前記境界位置に基づいて測定してなる被験体の厚さ
測定方法。
【請求項５】長尺状の被験体を突出した湾曲体表面に位
置づけて走行させ、前記被験体における湾曲体と被験体
との接触部に測定対象断面が観測可能となる性質を有す
る照明光を照射するとともに、前記接触部における湾曲
体の略接線方向であって被験体の走行方向前方若しくは
後方から被験体を観測することにより、被験体の測定対
象断面を通過した透過光若しくは反射光の減衰率を測定
して被験体と周囲との境界を特定し、該境界位置に基づ
いて被験体の厚さを測定してなる被験体の厚さ測定方
法。
【請求項６】長尺状の被験体を突出した湾曲体表面に位
置づけて走行させ、前記被験体における湾曲体と被験体
との接触部に測定対象断面が観測可能となる性質を有す
る照明光を照射して干渉縞を発生させ、前記接触部にお
ける湾曲体の略接線方向であって被験体の走行方向前方
若しくは後方から被験体を観測することにより、該干渉
縞の幅を計測するか若しくは干渉縞の次数を計数し、こ
れにより測定対象断面の厚さを測定してなる被験体の厚
さ測定方法。
【請求項７】測定断面における発光若しくは散乱現象を
視覚手段で撮像するとともに、撮像された画像データを
二値化処理して測定対象断面と周囲との境界を特定して
なる前記特許請求の範囲第１項、第２項、第４項又は第
５項記載の被験体の厚さ測定方法。
【請求項８】測定値とサンプリングによる実測値とを比
較することで補正演算式を算出し、以後の測定値を当該
補正演算式に基づいて補正してなる前記特許請求の範囲
第１項〜第７項のいずれかに記載の被験体の厚さ測定方
法。
【請求項９】湾曲体としては、照射光に対する光学的性
質が被験体とは異質なものを用いてなる前記特許請求の
範囲第１項〜第８項のいずれかに記載の被験体の厚さ測
定方法。
【請求項１０】湾曲体としては、被験体の移送を張設状
態で案内する回転ロールを用いてなる前記特許請求の範
囲第１項〜第９項のいずれかに記載の被験体の厚さ測定
方法。
【請求項１１】回転ロール表面を高精度な基準面とな
し、該回転ロールに接して走行する被験体の厚さを、前
記基準面から外方へ突出する部分として観測してなる前
記特許請求の範囲第10項記載の被験体の厚さ測定方法。
【請求項１２】基準面となる回転ロール表面の幅方向精
度を予め計測して記憶させておき、該データに基づいた
補正を加えながら基準面から外方へ突出する部分を観測
してなる前記特許請求の範囲第10項記載の被験体の厚さ
測定方法。
【請求項１３】回転ロールとしては表面に小孔が多設さ
れ、該小孔を通じて回転ロール表面が真空吸引できるも
のを用いてなる前記特許請求の範囲第10項〜第12項のい
ずれかに記載の厚さ測定方法。
【請求項１４】湾曲体としては、被験体の安定走行を摺
動状態で案内する固定ロール若しくは固定ガイドバーを
用いてなる前記特許請求の範囲第１項〜第９項のいずれ
かに記載の厚さ測定方法。
【請求項１５】被験体の幅方向への移動を可能となした
単一の視覚手段を設けるとともに、該視覚手段を被験体
の幅方向にスキャニングさせることにより被験体の厚さ
を全幅にわたって計測してなる前記特許請求の範囲第１
項〜第14項のいずれかに記載の厚さ測定方法。
【請求項１６】測定対象断面を観測する為の視覚手段
を、被験体の幅方向に沿って複数台固定配置するととも
に、これら視覚手段で測定対象断面を同時に観測するこ
とにより被験体の厚さを全幅にわたって計測してなる前
記特許請求の範囲第１項〜第14項のいずれかに記載の厚
さ測定方法。