JPS58206904A - シ−ト状物体の厚さ測定装置 - Google Patents

シ−ト状物体の厚さ測定装置

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JPS58206904A
JPS58206904A JP7394282A JP7394282A JPS58206904A JP S58206904 A JPS58206904 A JP S58206904A JP 7394282 A JP7394282 A JP 7394282A JP 7394282 A JP7394282 A JP 7394282A JP S58206904 A JPS58206904 A JP S58206904A
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JP
Japan
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light
monochromatic light
film
signal
thickness
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Pending
Application number
JP7394282A
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English (en)
Inventor
Kenji Isozaki
磯崎 健二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
Yokogawa Hokushin Electric Corp
Yokogawa Electric Works Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp, Yokogawa Hokushin Electric Corp, Yokogawa Electric Works Ltd filed Critical Yokogawa Electric Corp
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Publication of JPS58206904A publication Critical patent/JPS58206904A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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

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

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、可変波長の単色光をシート状物体に照射した
時の透過光又は反射光にみられる干渉による光の強又は
弱を、波長の函数として検出し、シート状物体の厚さを
測定するシート状物体の厚さ測定装置に関する。
プラスチックフィルム等の透明又は半透明のシート状物
体の製造ラインにお番プる厚さ測定は、ブDセスの解明
に重要であると共に、省資源、品質向上、コスト低減等
の点からも重要である。
従来から、このようなシート状物体の厚さ測定装置とし
て、β線厚さ測定装置や赤外線厚さ測定装置が用いられ
ている。
これらの厚さ測定装置は、第1図に示すような構成とな
っている。図中、1及び2は垂直フレーム、3及び4は
水平フレームで、これらで0形フレーム5が構成されて
いる。6はシート状物体(例えば、フィルム)、7は照
射部、8は検出部である。照射部7及び検出部8は、適
度の間隙をもって水平フレーム3及び4に設置され、水
平フレーム3,4上の11と12の問を同期して往復走
行しながら(駆動部は図示せず)、前記間隙を流れるフ
ィルム6の厚さに関連する信号を検出し、演算部(図示
せず)で所定の演算をして、フィルムの厚さ信号が得ら
れるようになっている。
ところで6、β線厚さ測定装置の場合、上記照射部7は
、密封容器に収納された線源で構成され、次式に基づく
信号を、電離箱等の放射線検出器で構成された検出部8
で検出することによって、精度の良い厚さ信号を得られ
ることが特徴となっている。
1− I OI e 但し、■・・・透過β線強度 T o+・・・フィルムがない時のβ線強度μ・・・吸
収係数 Q・・・フィルムの厚仝 一方、赤外線厚さ測定装置の場合、上記照射部7は、フ
ィルム6に最も吸収帯域を持つ近赤外線を発生する光源
で構成され、次式に基づく信号■(λ)を、サーミスタ
ボロメータ等の赤ことにより、応答性の良い厚さ信号を
得られることが特徴となっている。
【(λ)=fo+6 但し、■(λ)・・・透過赤外線強度 lψ・・・フィルムがない時の赤外線強度α(λ)・・
・波長λにおけるフィルム吸収係数 Q・・・フィルムの厚さ しかしながら、β線厚さ測定装置は、空気層による減衰
の影響を補償する手段を必要とするため、構成が複雑に
なるという問題がある上に、放射線障害防止法等に基づ
く法的な規制を受け、取扱主任者の選任や安全管理の実
施を行う必要があるので、装置の導入に当って慎重にな
らざるを得なかった。又、赤外線厚さ測定装置は、前述
のように、近赤外線が被測定体それぞれに固自の吸収帯
を有することを測定原理としているため、被測定体の性
状、例えば、フィルムの垂合度が異なると、照射する波
長をその都度選択する必要があり、その取扱いが煩わし
かった。
更に、いずれの方式も、被測定体が薄くなればなるほど
、検出信号のS /−N比が急くなって信号処理が難し
くなっていた。
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、その
目的は、光学方式の利点を生かし、且つ、被測定体の性
状による波長選択の必要がない厚さ測定装置を提供する
にある。
以下、図面を参照し本発明の詳細な説明づる。
第2図は、本発明の一実施例の測定装置の内、特に、単
色光発生部、反射機構及び光検出部の構成を示す説明図
である。図において、6はフィルム、11は複色光を発
生する光源ランプ、12はレンズ、13はプリズム、1
4はスリット、15は駆動部、16はミラー、17及び
18は反射部である。光源ランプ11の光は、レンズ1
2により平行光線となってプリズム13に導かれて分光
され単色光を発生し、この単色光4ス“ジット14.ミ
ラー16、等を介して、反射部17に設けられた穴17
aからフィルム6に入射角θをもって照射される構成と
なっている。反射部17と18は、各反射面をフィルム
6に向け、略平行に配置されている。又、駆動部15は
、プリズム13を回転させると共にプリズム13の回転
角度に対応する角度信号EIs即ち、スリット14を介
して照射光となる単色光の波長信号を出力づるようにな
っている。従って、駆動部15は、フィルム6に照射さ
れるψ色光の波長信号を出力する手段でもある。19は
光センサ、20は増幅部、21は演算部である。光セン
サ19は、フィルム6の透過と反射部17.18の反射
を複数回して、反射部18に設けられた穴18aから入
射する単色光を検出する位置に設置されている。光セン
サ19で検出された信号e1は増幅部20で増幅され、
信@E2となって演算部21に入力される。演算部21
には、この信号E2と角度信号(波長信号)Elが人力
され、後述する演算が行われ、フィルム6の厚さに対応
する信号E3が出力される構成となっている。
次に、上記構成の測定装置の動作について説明する。こ
の測定装置において、プリズム13が連続的に回転する
と、スリット14を介して得られる単色光は、連続的に
異なる波長を示す単色光となる。又、スリット14を通
過する単色光の波長λは、プリズム13の回転角度と一
定の関係を有しているので、駆動部15の角度信号E1
は、フィルム6に照射されている単色光の波長λに対応
する信号となる。
フィルム6に入射角θを持って照射された単色光は、反
射部17及び18で角度θの反射とフィルム6の透過を
繰り返しながら穴18aに到達し、光センサ19に導か
れる。この単色光がフィルム6を透過する時、フィルム
6の前面、後面で一部が反射する。このため、単色光の
波長λとフィルム6の厚さQがある相関を持つと、反射
光と直進光が合成され1で弱まり(いわゆる光の干渉現
象)、光の透過率が変化する。即ち、第3図の(イ)及
び(ロ)に示すように、フィルム6の後面6bで反射し
た光S2がフィルム6の前面6aで合成される場合(第
3図の(ロ)参照)、透過光S+が弱くなり、逆に、合
成されない場合(第3図の(イ)参照)、透過光S1が
強くなる。このIζめ、プリズム13を回転し、連続的
に異なる波長の単色光をフィルム6に照射した時の透過
光を検出して得られる信号E2と単色光の波長λの関係
は第4図に示す特性となる。フィルム6の透過が複数回
行われているので、山と谷の差、即ら、第4図の[2m
a×と[2sinの差が非常に大きくなって現れる。
従って、第4図の信号E2のグラフにおける隣り合う山
と山(谷と谷で6よい)を形成する波長をλ、及びλ2
としたとき、信号E1及びE2・が入力される演算部2
1において、λl及、びλ2を求めることができる(信
号E+がプリズムの回転角度、即ち、単色光の波長に対
応する信号なので、λl及びλ2を求めることが可能で
ある)。
波長λ1及びλ2を求めた演算部21は、(1)式に基
づく演算をして信号E3を出力づる。
λ1 λ2 但し、11・・・−ノイルムロの屈折率(定数)θ・・
・光の入射角(定数) 次に、(1)式に基づく信号E3が、フィルム6の厚さ
信号であることについて説明する。
第4図で説明したように、信号E2が波長λに対して強
弱を示すのは、光の干渉によるためであり、その干渉条
件式は(2)式となる。
2nQcosθ=−λ−(2) 但し、n・・・フィルムの屈折率 Q・・・フィルムの厚さ θ・・・光の入射角 −・・・整数 λ・・・波長 いま、第4図の信号E2のグラフにおける隣り合う山と
山を形成する波長をλ1及びλ2とすれば、(3)式が
成立し、(3)式から−を消去して(4)式を導くこと
ができる。
2nQcos  θ−m λ+=(lD+1)  λz
−(3)λ1  λ2 従って、フィルムの屈折率0及び光の入射角θを、あら
か′じめ求めておき、フィルム6に可変波長の単色光を
照射し波長λ1及びλ2又はイの逆数1/λ1及び1/
λ2を測定すれば、ノイルムロの厚さ9を求めることが
できる。即ら、(1)式及び(4)式から明らかなよう
に、演算部19の出力E3からフィルム6の厚さQを連
続的に求めることができる。
尚、上記波長λl及びλ2は、第4図のグラーノにJ月
ノ今隣り合う山と山を形成する波長となつCいるが、任
意の山と山、又は山と谷、又は谷と谷を形成する波長を
求めることによって、■−記実施例と同じようにシート
状物体の厚さを測定することができる。
又、本発明は、単色光を得る手段及び単色光の波長又は
その逆数の検出手段を上記実施例に限定するものではな
い。即ち、単色光を得る手段として、第5図の(イ)及
び(ロ)に示すような、回折格子22や干渉1I23.
24等を用いてもよい。又、単色光の波長に対応する信
号を得る手段は、上記実施例のように、駆動部と兼用す
る構成に限定するものではなく、他の手段、例えばスリ
ット通過後の単色光をビームスプリッタで分割し、その
分割された一方の光を複数のフィルタ及び光センサから
成る検出器に導入する構成のものであってもよい(分割
された他方の光はフィルムへの照射光となる)。
以上説明したように、本発明による厚さ測定装置は、可
変波長の単色光を用いるので、放射線方式における空気
層による影響及び法的規制の問題や赤外線方式のような
波長選択の煩わしさがない。又、厚さ信号は、光の強弱
を検出し、光の干渉条件式に基づく(1/λ1>−(1
/λ2)の演算をして得るよ□うになっているので(信
号レベルの絶対値や波長等の精度が重要でない)、特性
の安定した光源や光センサ等で光学系を構成する必要が
ない。このため、光学系、即ら、装置を安価に、且つ、
簡単な構成にできる。史に、被測定体が薄くなるほど、
(1/λ+>   (1/λ2)が大となって高感度と
なるため、又、被測定体を複数回透過した単色光を検出
することによって信号E2における山と谷の差を大きく
しているため(S/N比の改善)、信号検出部、演算部
等の構成を簡単にできる。
【図面の簡単な説明】
第1図はシート状物体の厚さ測定装置の構成を示す説明
図、第2図は本発明の一実施例の構成を示す説明図、第
3図の(イ)及び(D)、並びに第4図は本発明による
装置の動作を承り説明図、第5図の(イ)及び(ロ)は
本発明の他の実施例の構成を示す説明図である。 1.2・・・垂直フレーム 3.4・・・水平フレーム 5・・・O形フシーム  6・・・フィルム7・・・照
射5I18・・・検出部 11・・・光源ランプ  12・・・レンズ13・・・
プリズム   14・・・スリット15・・・駆動部 
   16・・・ミラー17.18・・・反射部 19
・・・光センサ20・・・増幅部    21・・・演
算部22・・・回折格子   23.24・・・干渉膜
特許出願人  株式会社 横河電機製作所代  理  
人   弁理士  小  沢  信  助−T  =+
t  :T二kiiYk))第1図 第2図 第3日 (イ)          (ロ) 第4図 第5図 (イ)        (ロ) 手続補正型(酢) 昭和57年 5月28日 特許庁長官 島 1)春 樹  殿 昭和57年5月1日提出の特許願(B)2、発明の名称 シート状物体の厚さ測定装置 3、補正をする者 事件との関係  特 許 出 願 人 任 所     東京都武蔵野市中町2丁目9番32号
氏 名(名称)   (670)  株式会社 横河電
機製作所代表者 横河正三 4、代 理 人 〒180 住 所       東京都武蔵野市中町2丁目9番3
2号5、補正の対象 明1IIIIの「発明の詳細な説明」の欄6、補正の内
容 (1) 明細書第3ページ第12行のrI=Io+eJ
をI’1=to+eす’i」と補正する。 以上

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. シート状物体を間にし、各反射面を該物体に向け、且つ
    、略平行にして設置される一対の反射部と、連続的に異
    なる波長の単色光を発生し、該単色光を前記シート状物
    体に所定の入射角を持って照射する単色光発生部と、前
    記シート状物体の透過及び前記反射部の反射を複数回し
    た単色光を検出する光センサと、前記物体に照射される
    単色光の波長に対応する信号を出力する手段と、該手段
    の出り信号及び前記光センサの検出信号が与えられ、前
    記検出される単色光における強又は弱を示す波長又はそ
    の逆数を検知し、光の干渉条件式に基づ(演算をして前
    記物体の厚さに対応する信号を出力する演算部とから構
    成したことを特徴とするシート状物体の厚さ測定装置。
JP7394282A 1982-05-01 1982-05-01 シ−ト状物体の厚さ測定装置 Pending JPS58206904A (ja)

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JP (1) JPS58206904A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0559217U (ja) * 1992-01-23 1993-08-06 横河電機株式会社 シート状物質オンライン測定装置
JPH0712523A (ja) * 1993-06-23 1995-01-17 Res Dev Corp Of Japan 膜厚・屈折率の高感度色差観察法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0559217U (ja) * 1992-01-23 1993-08-06 横河電機株式会社 シート状物質オンライン測定装置
JPH0712523A (ja) * 1993-06-23 1995-01-17 Res Dev Corp Of Japan 膜厚・屈折率の高感度色差観察法

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