JPH0781840B2 - 光学式膜厚測定装置 - Google Patents
光学式膜厚測定装置Info
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- JPH0781840B2 JPH0781840B2 JP63162149A JP16214988A JPH0781840B2 JP H0781840 B2 JPH0781840 B2 JP H0781840B2 JP 63162149 A JP63162149 A JP 63162149A JP 16214988 A JP16214988 A JP 16214988A JP H0781840 B2 JPH0781840 B2 JP H0781840B2
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- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 52
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
- G01B11/0616—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating
- G01B11/0625—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating with measurement of absorption or reflection
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はフイルム等の表面に塗布された塗膜等の厚みを
測定する装置に関し、詳しくは被測定物からの光の色度
情報に基づいてこの被測定物の膜厚を算出する光学式膜
厚測定装置に関するものである。
測定する装置に関し、詳しくは被測定物からの光の色度
情報に基づいてこの被測定物の膜厚を算出する光学式膜
厚測定装置に関するものである。
（従来の技術） フイルム状のベースに塗膜を塗布する製造工程において
は、塗膜の塗布後その膜厚を検査する必要がある。この
ような検査のための膜厚測定装置としては、被測定物か
らの反射濃度を測定して膜厚を得るもの、波長の異なる
複数の光を被測定物に照射しこれらの光の反射率の差を
測定して膜厚を得るもの等が知られている。
は、塗膜の塗布後その膜厚を検査する必要がある。この
ような検査のための膜厚測定装置としては、被測定物か
らの反射濃度を測定して膜厚を得るもの、波長の異なる
複数の光を被測定物に照射しこれらの光の反射率の差を
測定して膜厚を得るもの等が知られている。
しかしながらこれらの従来技術は、特に塗膜の膜厚精度
が要求されるような工程で使用する場合には、感度的に
十分とはいえず測定値のバラツキが大きいという問題が
あり、さらに塗膜形成材料の種類によっては極めて測定
誤差が大きく測定可能な材料の種類が少ない等という問
題を有していた。
が要求されるような工程で使用する場合には、感度的に
十分とはいえず測定値のバラツキが大きいという問題が
あり、さらに塗膜形成材料の種類によっては極めて測定
誤差が大きく測定可能な材料の種類が少ない等という問
題を有していた。
このような従来技術の問題を解決した塗膜測定装置とし
て、被測定物からの光を分光し測色して色度座標を求
め、色度図上でのこの色度座標の座標点と、基準となる
座標点とを結ぶ直線の勾配を算出し、この勾配の値に基
づいて被測定物の膜厚を求める方法が知られている（特
開昭57-52806号公報）。
て、被測定物からの光を分光し測色して色度座標を求
め、色度図上でのこの色度座標の座標点と、基準となる
座標点とを結ぶ直線の勾配を算出し、この勾配の値に基
づいて被測定物の膜厚を求める方法が知られている（特
開昭57-52806号公報）。
（発明が解決しようとする課題） ところが上記色度座標を求める膜厚を得る方法によれ
ば、基準となる座標点と色度座標の座標点を結ぶ直線の
勾配を求めるのであるから１つの座標点を特定するため
に変数を２以上算出する必要がある。例えばＸ−Ｙ座標
系上で測定点の座標を特定するためには変数X,Yの各々
について座標値を算出する必要がある。このため膜厚を
算出するのに要する時間が長くなり、また、データテー
ブルを記憶するメモリも大容量のものが必要となる。
ば、基準となる座標点と色度座標の座標点を結ぶ直線の
勾配を求めるのであるから１つの座標点を特定するため
に変数を２以上算出する必要がある。例えばＸ−Ｙ座標
系上で測定点の座標を特定するためには変数X,Yの各々
について座標値を算出する必要がある。このため膜厚を
算出するのに要する時間が長くなり、また、データテー
ブルを記憶するメモリも大容量のものが必要となる。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、色度座
標に基づいて被測定物の膜厚を得る装置において、従来
のものに比べより膜厚算出時間を短縮することができる
とともに、必要とされる記憶メモリの容量もより小さな
ものとすることが可能な光学式膜厚測定装置を提供する
ことを目的とするものである。
標に基づいて被測定物の膜厚を得る装置において、従来
のものに比べより膜厚算出時間を短縮することができる
とともに、必要とされる記憶メモリの容量もより小さな
ものとすることが可能な光学式膜厚測定装置を提供する
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） 本発明の光学式膜厚測定装置は、被測定物からの分光さ
れた光を光検出手段により受光し、この光検出手段によ
り得られた光情報に基づき演算処理手段によりL*a*b*表
色系CIE Lab表色系、以下同じ）の２つの変数a*,b*およ
びL*u*v*表色系（CIELuv表色系、以下同じ）の２つの変
数u*,v*の合わせて４つの変数のうちいずれか１つのみ
を演算し、この演算された変数の値に基づき膜厚算出手
段により被測定物の膜厚を算出することを特徴とするも
のであり、光を分光する分光手段を光源と被測定物の間
に配設する構成もしくは被測定物と光検出手段の間に配
設する構成のいずれとすることも可能である。
れた光を光検出手段により受光し、この光検出手段によ
り得られた光情報に基づき演算処理手段によりL*a*b*表
色系CIE Lab表色系、以下同じ）の２つの変数a*,b*およ
びL*u*v*表色系（CIELuv表色系、以下同じ）の２つの変
数u*,v*の合わせて４つの変数のうちいずれか１つのみ
を演算し、この演算された変数の値に基づき膜厚算出手
段により被測定物の膜厚を算出することを特徴とするも
のであり、光を分光する分光手段を光源と被測定物の間
に配設する構成もしくは被測定物と光検出手段の間に配
設する構成のいずれとすることも可能である。
（作用） 上記構成によれば、被測定物からの、分光された光から
得られた光情報に基づいて、L*a*b*表色系の変数a*もし
くは変数b*、またはL*u*v*表色系の変数u*もしくは変数
v*を演算処理手段により演算し、これに基づいて被測定
物の膜厚を算出するようにしている。このように本発明
によれば、被測定物の膜厚を算出する際に変数を１つの
み演算するだけでよいので、変数を２つ以上演算するこ
とにより膜厚を求めていた従来技術に比べ、膜厚を算出
するための処理速度を速くすることができるとともに、
データテーブルを記憶させておくためのメモリの容量も
より少なくすることが可能となる。
得られた光情報に基づいて、L*a*b*表色系の変数a*もし
くは変数b*、またはL*u*v*表色系の変数u*もしくは変数
v*を演算処理手段により演算し、これに基づいて被測定
物の膜厚を算出するようにしている。このように本発明
によれば、被測定物の膜厚を算出する際に変数を１つの
み演算するだけでよいので、変数を２つ以上演算するこ
とにより膜厚を求めていた従来技術に比べ、膜厚を算出
するための処理速度を速くすることができるとともに、
データテーブルを記憶させておくためのメモリの容量も
より少なくすることが可能となる。
（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
第１図は本発明の一実施例の光学式膜厚測定装置を示す
概略図である。この装置はハロゲンランプ１から発光さ
れた光を分光フィルタ２を用いて分光し、この分光され
た光を光ファイバ３により被測定物４上に導いて、この
被測定物４の表面に照射し、この照射された光の該表面
から反射光をフォトダイオード５により受光し、このフ
ォトダイオード５により受光された反射光の光情報に基
づき演算処理手段６においてL*a*b*表色系の変数a*を演
算し、さらに、演算された変数a*の値に基づき膜厚算出
手段７において膜厚を算出し、この算出された膜厚の値
を被測定物４の膜厚値として出力するものである。
概略図である。この装置はハロゲンランプ１から発光さ
れた光を分光フィルタ２を用いて分光し、この分光され
た光を光ファイバ３により被測定物４上に導いて、この
被測定物４の表面に照射し、この照射された光の該表面
から反射光をフォトダイオード５により受光し、このフ
ォトダイオード５により受光された反射光の光情報に基
づき演算処理手段６においてL*a*b*表色系の変数a*を演
算し、さらに、演算された変数a*の値に基づき膜厚算出
手段７において膜厚を算出し、この算出された膜厚の値
を被測定物４の膜厚値として出力するものである。
また、上記ハロゲンランプ１は12V、100W仕様のもの
で、色温度変換フィルタおよび熱線吸収フィルタを備え
たものを使用している。また、上記分光フィルタ２は自
動切換式の干渉フィルタである。光ファイバ３の先端
は、照射光の被測定物４の入射角αが45°となるように
配されている。さらにフォトダイオード５はシリコン・
フォトダイオードを用いており、高速応答、低暗電流タ
イプのものが好ましい。また、演算処理手段６はCPUを
内蔵した簡単なコンピュータシステム（マイコンシステ
ム、パソコンシステム）であって、フォトダイオード５
から送出されてきた光情報に基づいてL*a*b*表色系の変
数a*を演算するプログラムを内蔵したものである。な
お、この演算プログラムは被測定物４の材質等に応じて
L*a*b*表色系の変数b*を演算するプログラム、あるいは
L*u*v*表色系の変数u*,v*のうちいずれか一方を演算す
るプログラムとすることも可能である。さらに、膜厚算
出手段７はCPUおよび、データテーブルを内蔵し得るメ
モリを有するマイコンシステムで構成され、演算処理手
段６から送出されてきた変数a*の値に基づき、この変数
a*の値に対応する膜厚値をメモリ内のデータテーブル中
から取り出し出力する。このデータテーブルは、予め求
めておいたデータにより作成する。データテーブルの作
成方法は後述する。なお、演算処理手段６から送出され
る変数がa*ではなくb*,u*もしくはv*である場合には、
それに応じてメモリ内のデータテーブルを作成する。ま
た、この膜厚算出手段７はマイコンシステム以外のコン
ピュータシステム、例えばパソコンシステム等により構
成することも可能であり、さらに同一のコンピュータシ
ステムを演算処理手段６と共用することも可能である。
さらに、ハロゲンランプ１、分光フィルタ２、光ファイ
バ３、フォトダイオード５および演算処理手段６は、こ
れらの手段を１つのシステムに構成してなる分光測色計
で置き替えることも可能である。
で、色温度変換フィルタおよび熱線吸収フィルタを備え
たものを使用している。また、上記分光フィルタ２は自
動切換式の干渉フィルタである。光ファイバ３の先端
は、照射光の被測定物４の入射角αが45°となるように
配されている。さらにフォトダイオード５はシリコン・
フォトダイオードを用いており、高速応答、低暗電流タ
イプのものが好ましい。また、演算処理手段６はCPUを
内蔵した簡単なコンピュータシステム（マイコンシステ
ム、パソコンシステム）であって、フォトダイオード５
から送出されてきた光情報に基づいてL*a*b*表色系の変
数a*を演算するプログラムを内蔵したものである。な
お、この演算プログラムは被測定物４の材質等に応じて
L*a*b*表色系の変数b*を演算するプログラム、あるいは
L*u*v*表色系の変数u*,v*のうちいずれか一方を演算す
るプログラムとすることも可能である。さらに、膜厚算
出手段７はCPUおよび、データテーブルを内蔵し得るメ
モリを有するマイコンシステムで構成され、演算処理手
段６から送出されてきた変数a*の値に基づき、この変数
a*の値に対応する膜厚値をメモリ内のデータテーブル中
から取り出し出力する。このデータテーブルは、予め求
めておいたデータにより作成する。データテーブルの作
成方法は後述する。なお、演算処理手段６から送出され
る変数がa*ではなくb*,u*もしくはv*である場合には、
それに応じてメモリ内のデータテーブルを作成する。ま
た、この膜厚算出手段７はマイコンシステム以外のコン
ピュータシステム、例えばパソコンシステム等により構
成することも可能であり、さらに同一のコンピュータシ
ステムを演算処理手段６と共用することも可能である。
さらに、ハロゲンランプ１、分光フィルタ２、光ファイ
バ３、フォトダイオード５および演算処理手段６は、こ
れらの手段を１つのシステムに構成してなる分光測色計
で置き替えることも可能である。
また、被測定物４は不透明フイルム８上に塗布された、
軽金属を含む塗膜であるが、本実施例装置によってはそ
の他種々の材料で形成された膜の膜厚測定が可能であ
る。
軽金属を含む塗膜であるが、本実施例装置によってはそ
の他種々の材料で形成された膜の膜厚測定が可能であ
る。
以下、上述した膜厚算出手段７のメモリに予め入力して
おくデータテーブルの作成方法について説明する。ま
ず、厚み（単位はμｍ）が0.2,0.4,0.6,0.8,1.0の各サ
ンプルについて上述した装置を用いて各々10回ずつ測定
し、各測定毎に演算処理手段６から出力される変数a*の
値を検出する。この後、検出された変数a*の値を平均値
を各サンプル毎に算出する。この結果を下表に示す。さ
らに下表には、各サンプルについての標準偏差、最大値
および最小値も併せて記載する。
おくデータテーブルの作成方法について説明する。ま
ず、厚み（単位はμｍ）が0.2,0.4,0.6,0.8,1.0の各サ
ンプルについて上述した装置を用いて各々10回ずつ測定
し、各測定毎に演算処理手段６から出力される変数a*の
値を検出する。この後、検出された変数a*の値を平均値
を各サンプル毎に算出する。この結果を下表に示す。さ
らに下表には、各サンプルについての標準偏差、最大値
および最小値も併せて記載する。
また、各サンプルについての平均値、最大値および最小
値をグラフで示すと第２図の様になる。第２図中、平均
値は□印、最大値は◇印、最小値は△印で示す。このよ
うにして得られたグラフ上の各点に基づき間挿法によ
り、各サンプルの膜厚の中間に位置する膜厚に対応する
a*の値を求め、この求められた多数の値からデータテー
ブルを作成する。なお、間挿法に代えて回帰分析により
求めた値を用いてデータテーブルを作成してもよい。回
帰分析を用いて膜厚とa*の関係式を求めるとｙ＝0.83x
＋0.019となる。ただし、ｘは膜厚（μｍ）、ｙはa*の
値である。この回帰分析により求めた各サンプルについ
てのa*を上表の計算値の欄に示す。
値をグラフで示すと第２図の様になる。第２図中、平均
値は□印、最大値は◇印、最小値は△印で示す。このよ
うにして得られたグラフ上の各点に基づき間挿法によ
り、各サンプルの膜厚の中間に位置する膜厚に対応する
a*の値を求め、この求められた多数の値からデータテー
ブルを作成する。なお、間挿法に代えて回帰分析により
求めた値を用いてデータテーブルを作成してもよい。回
帰分析を用いて膜厚とa*の関係式を求めるとｙ＝0.83x
＋0.019となる。ただし、ｘは膜厚（μｍ）、ｙはa*の
値である。この回帰分析により求めた各サンプルについ
てのa*を上表の計算値の欄に示す。
なお、上述した実施例装置においては、分光フィルタ２
をハロゲンランプ１と被測定物４の間に配しているが、
分光フィルタ２は被測定物４とフォトダイオード５の間
に配しても上記と同様に膜厚値を算出することが可能で
ある。ただし、上述した実施例のように被測定物４の前
段に分光フィルタを配して、分光された光を被測定物４
に照射する方がより高いS/Nを得ることができる。
をハロゲンランプ１と被測定物４の間に配しているが、
分光フィルタ２は被測定物４とフォトダイオード５の間
に配しても上記と同様に膜厚値を算出することが可能で
ある。ただし、上述した実施例のように被測定物４の前
段に分光フィルタを配して、分光された光を被測定物４
に照射する方がより高いS/Nを得ることができる。
なお、上述した実施例においては、被測定物４からの反
射光の光情報に基づいて膜厚を算出しているが、被測定
物４からの透過光の光情報に基づいて膜厚を算出するこ
とも可能であり、特に塗膜のベースが透明であるような
場合には透過光を利用する方法が有効である。
射光の光情報に基づいて膜厚を算出しているが、被測定
物４からの透過光の光情報に基づいて膜厚を算出するこ
とも可能であり、特に塗膜のベースが透明であるような
場合には透過光を利用する方法が有効である。
なお、本発明の装置は上述した実施例のものに限られる
ものではなくその他種々の構成の変更が可能であり、例
えば分光手段として上述した分光フィルタ２に代えて回
折格子や分光プリズムを用いることも可能である。
ものではなくその他種々の構成の変更が可能であり、例
えば分光手段として上述した分光フィルタ２に代えて回
折格子や分光プリズムを用いることも可能である。
（発明の効果） 以上説明したように本発明の光学式膜厚測定装置によれ
ば、被測定物からの光情報に基づいてL*a*b*表色系の２
つの変数a*,b*およびL*u*v*表色系の２つの変数u*,v*の
合わせて４つの変数のうちいずれか１つのみを演算する
だけで被測定物の膜厚を算出することができるので、従
来技術に比べ、膜厚算出時間を短縮することが可能とな
り、またデータテーブルを記憶させておくためのメモリ
の容量を小さいものとすることが可能となる。
ば、被測定物からの光情報に基づいてL*a*b*表色系の２
つの変数a*,b*およびL*u*v*表色系の２つの変数u*,v*の
合わせて４つの変数のうちいずれか１つのみを演算する
だけで被測定物の膜厚を算出することができるので、従
来技術に比べ、膜厚算出時間を短縮することが可能とな
り、またデータテーブルを記憶させておくためのメモリ
の容量を小さいものとすることが可能となる。
第１図は本発明の一実施例の光学式膜厚測定装置を示す
概略図、 第２図は第１図に示す膜厚算出手段に内蔵されているメ
モリ内へ格納するデータテーブルの作成方法を説明する
ためのグラフである。 １……ハロゲンランプ（光源） ２……分光フィルタ（分光手段） ３……光ファイバ、４……被測定物（塗膜） ５……フォトダイオード（光検出手段） ６……演算処理手段、７……膜厚算出手段
概略図、 第２図は第１図に示す膜厚算出手段に内蔵されているメ
モリ内へ格納するデータテーブルの作成方法を説明する
ためのグラフである。 １……ハロゲンランプ（光源） ２……分光フィルタ（分光手段） ３……光ファイバ、４……被測定物（塗膜） ５……フォトダイオード（光検出手段） ６……演算処理手段、７……膜厚算出手段
Claims (2)
- 【請求項１】光源と、この光源からの光を分光する分光
手段と、この分光手段により分光された光のうち被測定
物からの反射光もしくは透過光を受光する光検出手段
と、この光検出手段から得られた前記反射光もしくは透
過光の光情報に基づいてL*a*b*表色系の２つの変数a*,b
*およびL*u*v*表色系の２つの変数u*,v*の合わせて４つ
の変数のうちいずれか１つのみを算出する演算処理手段
と、この演算処理手段から出力された前記変数の値に基
づいて前記被測定物の膜厚を測定する膜厚算出手段とか
らなることを特徴とする光学式膜厚測定装置。 - 【請求項２】膜厚を測定しようとする被測定物に光を照
射する光源と、該被測定物からの該光の反射光もしくは
透過光を分光する分光手段と、この分光手段により分光
された該反射光もしくは透過光を受光する光検出手段
と、この光検出手段から得られた前記反射光もしくは透
過光の光情報に基づいてL*a*b*表色系の２つの変数a*,b
*およびL*u*v*表色系の２つの変数u*,v*の合わせて４つ
の変数のうちいずれか１つのみを算出する演算処理手段
と、この演算処理手段から出力された前記変数の値に基
づいて前記被測定物の膜厚を測定する膜厚算出手段とか
らなることを特徴とする光学式膜厚測定装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63162149A JPH0781840B2 (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | 光学式膜厚測定装置 |
| US07/655,020 US5056923A (en) | 1988-06-29 | 1991-02-14 | Optical thickness measuring apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63162149A JPH0781840B2 (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | 光学式膜厚測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0210206A JPH0210206A (ja) | 1990-01-16 |
| JPH0781840B2 true JPH0781840B2 (ja) | 1995-09-06 |
Family
ID=15748970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63162149A Expired - Lifetime JPH0781840B2 (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | 光学式膜厚測定装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5056923A (ja) |
| JP (1) | JPH0781840B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5217116A (en) * | 1992-02-14 | 1993-06-08 | Cooper Ku | Bicycle kettle support with a tool-storing box |
| US5450205A (en) * | 1993-05-28 | 1995-09-12 | Massachusetts Institute Of Technology | Apparatus and method for real-time measurement of thin film layer thickness and changes thereof |
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