JPS58206905A - シ−ト状物体の厚さ測定方法及び測定装置 - Google Patents

シ−ト状物体の厚さ測定方法及び測定装置

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JPS58206905A
JPS58206905A JP7394482A JP7394482A JPS58206905A JP S58206905 A JPS58206905 A JP S58206905A JP 7394482 A JP7394482 A JP 7394482A JP 7394482 A JP7394482 A JP 7394482A JP S58206905 A JPS58206905 A JP S58206905A
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JP
Japan
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light
film
wavelength
thickness
signal
Prior art date
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Pending
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JP7394482A
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English (en)
Inventor
Kenji Isozaki
磯崎 健二
Seiichiro Kiyobe
清部 政一郎
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 JPS58206905A publication Critical patent/JPS58206905A/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)
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Abstract

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

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り沫及び測定装置に関
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ける厚さ測定は、プロセスの解明に
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線岸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lい、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L+とL2の間を同期して4i
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、演篩部(
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、β線厚さ測定装置の場合、ト記照射部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1)J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つCいる。
r = I 01 e 但し、1・・・透過β線強度 I or・・・フィルムがない時のβ線強度μ・・・吸
収係数 Q・・・フィルムの厚さ −j5、赤外線厚さ測定装置の場合、上記照射部7は、
フィルム6に最も吸収帯酸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外線レンジで構成される検出部8に
て検出することにより、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〉−[ψe 但し、l(λ)・・・透過赤外線強度 1ψ・・・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 9・・・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、故@線障害防止法等に基づ
く法的な規制を受け、取扱主任布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
らざるを術なかった。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有の吸収帯
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、フィルムの重合度が異なると、照射する波
長をその都度選択する必要があり、その取り扱いが煩わ
しかった。
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シート状物体の厚さ測定
方法及び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する。
第2図は、本発明方法を実現する装置、換言すれば本発
明装置の一実施例の要部(照射部及び検出部)の構成を
示す説明図である。図において、6はシート状物体であ
るフィルム、7は照射部、8は検出部である。照射部7
及び検出部8は、フィルム6の幅方向の厚さを測定する
場合は、第1図で説明したと同様なO形フシームに設置
され、同期して走行するようになっている。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、14はスリット、15は駆動部である。光源ランプ
11の光は、レンズ12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
がスリット14を介してフィルム6に照射される構成と
なっている。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
El、即ら、スリット14を介してフィルム6に照射さ
れる単色光の波長信号を出力Jるようになっている。
従って、駆動部15は、フィルム6に照射される単色光
の波長を出力する手段でもある。16は集光レンズ、1
7は光センサ、18は増幅部、19は演篩部である。フ
ィルム6を透過した光はレンズ16で集光されて光セン
サ17に導かれ、その検出信号82は増幅部18で増幅
され、信号E2となって検出部8から出力される。演締
部19には、信号E+及び「?が入力され、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を介してフィルム6に照射される光は
、連続的に異なる波長の単色光となる。又、スリット1
4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E+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。
一方、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
直進光が合成されて弱まり(いわゆる光の干渉現象)、
光の透過率が変化する。即ち、第3−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S
2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SI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S+が強くな
る。このため、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。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(谷と谷でもよい)を形成する
波長をλl及びλ2としたとき、信@EI及びE2が入
力される演粋部19において、λ1及びλ2を求めるこ
とができる(信号Elがプリズムの回転角度、即ら、単
色光の波長に対応する信号なので、λl及びλ2を求め
ることは可能である)。
波長λ1及びλ2を求めた演篩部19は、(1)式に基
づく演算をして信号E3を出力すλ1  λ2 但し、n・・・フィルム6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
弱を示づのは、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−醜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 m・・・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)式から踵を消去して(4)式を導くこと
ができる。
2nQCO8θ−mλ1−(++1)λz−(3)λ、
  λ2 従って、フィルムの屈折率n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又はその逆数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。即ち、(1)式及び(4)式から明らかなよ
うに、演鋒部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21及びλ2は、第4図のグラフにおける
隣り合う山と山を形成する波長となっているが、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、上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、単色光を術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J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20や干渉膜21.2
2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J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)。
又、本発明は、単色光をシート状物体に照射し、その透
過光を検出する構成に限定するものではなく、被測定体
からの反射光を検出して信号処理づる構成であってもよ
い。
以上説明したように、本発明による厚さ測定方法及び装
置は、可変波長の単色光を用いるので、放射線り式にお
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/λI
)−(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ご1゜ 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、@置を安価に、
且つ、簡単に構成できる。又、被測定体が薄くなるほど
、(1/λ*)   (12/λ2)が大となり、^感
度となるので、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図は本発明方法を実現する装置(本発明装置の
一実施例)の構成を示す説明図、第3図及び第4図は本
発明による装置の動作を示す説明図、第5図は本発明の
他の実施例の構成の一部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
射部     8・・・検出部11・・・光源ランプ 
 12.16・・・レンズ13・・・プリズム   1
4・・・スリット15・・・駆動部    17・・・
光Cンサ18・・・増幅部    19・・・演算部2
0・・・回折格子   21.22・・・干渉躾特許出
願人  株式会社 横河電機製作所第1日 帛3日 (イ)          (ロ) 第4図 2 (イ)        (ロ) 手続補正書m発) 2、発明の名称 シート状物体の厚さ測定方法及び測定装置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 明細書の「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16行のrl=Io+eJ
をrl=Io+8−声′町と補正する。 (2) 明細書第4ページ第8行のrI(λ)=Ia2
eJを−ci(A)−J II(λ)−1ψe    」と補正する。 以上

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 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、該波長と光の干渉条件式
    から前記物体の厚さを求めることを特徴とするシート状
    物体の厚さ測定方法。
  2. (2) 連続的に異なる波長の単色光を作り、該単色光
    を順次シート状物体に照射する照射部と、該物体に照射
    される単色光の波数波長に対応する信号を出力する手段
    と、前記物体の透過光又は反射光を検出する検出部と、
    該検出部の検出信号及び前記波長に対応する信号が与え
    られ、前記透過売名しくは反射光における強又は弱を示
    す波長若しくはその逆数を求め、光の干渉条件式に基づ
    く演篩をして前記物体の斥さに対応する信号を出力する
    演篩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。
JP7394482A 1982-05-01 1982-05-01 シ−ト状物体の厚さ測定方法及び測定装置 Pending JPS58206905A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02138107A (ja) * 1988-11-16 1990-05-28 Sunstar Inc 皮膚化粧料

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5158971A (ja) * 1974-11-20 1976-05-22 Nippon Naitoronikusu Kk Atsumikei
JPS53125865A (en) * 1977-04-11 1978-11-02 Fujitsu Ltd Inspection of alumite substrate

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