JPS608725B2 - ガラス等の表面に施された金属あるいは酸化金属の被膜の厚さ測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガラス等の表面に施された金属あるいは酸化金
属の被膜の厚さも測定する装置に関するものであり、特
にガラスビンの表面に施された酸化第２錫の如き酸化金
属質被膜の厚さを測定するに好適な装置に関するもので
ある。

ガラスビンの表面に滑性を与えてガラスビン同志の姿髄
による擦りキズを防止する目的で、ガラスビンの表面に
Ｓｎ０２（酸化第２錫）、ＴｉＱの如き酸化金属質被膜
を形成することが広く行なわれている。

Ｓｎ０２被膜をガラスビンの表面に形成するには、ガラ
スビンが成形直後の高温状態にあるとき、その表面にＳ
ｎＣ１４の如き金属化合物の蒸気を接触させる方法が用
いられている。ＳｎＣ１４は水蒸気中の酸素と反応して
Ｓｎ０２の粒子となりガラス表面に層状に付着する。こ
の被膜の厚さが薄すぎると擦りキズ防止の効果が十分に
得られず、逆に厚すぎるとビン表面が光の干渉により虹
色に見える虹彩現象を生じてガラスビンの商品価値を低
下せしめるので被膜の厚さは３０〜５０オングストロー
ムの範囲にあることが必要である。

このため、これまでに２〜３の被膜厚さの測定装置が開
発されている。従来の測定装置のうちの代表的なものは
モノクロルベンゼンのようなガラスとほぼ同一の屈折率
を有する液体中にガラスピンを浸潰し、可視光線を投射
して反射光量の大小によって膜厚を測定するものである
。

このほか可視光線の代りに赤外線の反射を利用する装置
も開発されているが、これらの装置はいずれもガラスと
空気との境界面で生ずる反射等の影響を無くするために
ガラスビンをモノクロルベンゼンのような液体中に浸債
する必要があり、これをビンの全数検査に応用しようと
する場合にはビンの表面に付着した液体の除去工程が必
要になるためランニングコストが大きくなり、実用性に
欠けるという問題があった。このほかモノクロルベンゼ
ンには揮発性があり、多量に使用することは衛生上の問
題があるという欠点もあって、これらの従来の装置は抜
き取り検査用としてしか使用することができなかった。
本発明は上記した従来技術の欠点を解決した新規な測定
装置を提供するためになされたものでありへその目的は
測定検査されるべき物体を液体と接触させる必要のない
、ガラス等の表面に施された金属あるいは酸化金属の被
膜の厚さ測定装置を提供することである。

本発明の他の目的は、非接触で上記被膜の厚さを測定し
うる装置を提供することである。そしてこれらの目的を
達成するためになされた本発明の要旨とするところは、
表面に金属あるいは酸化金属の被膜を有するガラス等の
表面に、このガラス等の屈嬢率によってブルースター角
（ＢｒｅｗｓｔｅｒＡｎｇｅ）で自然光を没射する投光
手段と、その反射光路中に置かれ、入射面に平行に振動
する偏光のみを透過させる偏光板と、この偏光板を透過
した光線を受光する光電変換手段とから成るガラス等の
表面に施された金属あるいは酸化金属の被膜の厚さ測定
装置に存する。ガラス等の表面に自然光（普通の光）が
特定の角度８で入射したとき、反射光は入射面に垂直に
振動する純粋な直線偏光になることが知られている。こ
の角度のまその物質の屈折率をｎとすればねｎ８＝ｎで
与えられる。これをブルース夕−の法則といい８をブル
ースター角あるいは偏光角という。一方、金属あるいは
酸化金属の表面においてはかかる偏光現象が生じないこ
とも知られており、本発明はこのブルースターの法則を
利用してガラス等の表面に施された金属あるいは酸化金
属の被膜の厚さを測定する装置を構成したものである。
ここでいう自然光とは太陽光線の意味ではなく、あらゆ
る方向に振動する直線偏光を平等に含んだ光の意味であ
る。

しかし、多少の偏光成分を含む光であっても、本発明を
実施する上で支障のない限り自然光とみなすことができ
る。本発明によって測定できる被膜の種類としては、ガ
ラス表面に形成された金属被膜のほか、ガラス表面に形
成されたＳｎ０２、Ｔｉ０２等の酸化金属被膜、磁器の
表面に形成された金属被膜等があげられる。

基体はガラス、陶磁器のほかプラスチック、ゴム等のほ
とんどの誘電体を用いることができる。以下に実施例に
従って本発明を更に詳細に説明する。

第１図は本発明の実施例の装置の正面図である。

表面にＳｎ０２の被膜を施されたガラスビン１がスター
ホイール２によって検査位置へ移送されてきて、そこで
ロ−ラ３と図示を略した駆動ローラとによって軸線のま
わりに回転される。検査位置にはしーザ発振器４とチョ
ッパ５とから成る投光手段６が設けられておりガラスビ
ンーの表面に図示のように入射角８がブルースター角と
なる角度でレーザ光線を投光する。レーザ光線は前記の
定義による自然光でありかつほぼ完全な平行光線である
点で、本発明において使用する光線として最適である。
ガラスビン１は通常ソーダ石灰ガラスで作られており、
その組成によって多少の変動はあるが屈折率は約１．５
２であるからこの場合のブルースター角は５６．６５０
となる。チョッパ５はモータ７によって定速回転される
円板であり、その周緑部に設けられた多数の小孔８によ
ってレーザ光線を一定周波数の断続光となす。受光側に
おいて、この周波数の光線のみを取り出すようにすれば
、外部から入射する光線によって測定誤差が生ずること
を防止できる。さて、前述のブルースターの法則によっ
て、ガラスビンーの表面で反射した光線は入射面に垂直
に振動する直線偏光となる。

そこで反射光路中に入射面に平行に振動する偏光のみを
透過させる方向に偏光板９を置き、更にその後方にこの
偏光板９を透過した光線を受光する光電変換手段１０を
置く。もしガラスビン１の表面にＳｎ０２の被膜がなけ
れば、ガラス表面からの反射光は偏光板９を透過するこ
とができず、光電変換手段１０の出力はゼロになる。と
ころがガラスビンーの表面にはＳｎ０２被膜があるから
ブルースター角で入射したレーザ光線はこの被膜の表面
で反射し、この反射光は偏光ではないから偏光板９を透
過して光電変換手段１０‘こ入り、出力を生ぜしめる。
実験の結果、Ｓｎ０２被膜の厚さと光電変換手段ＩＱの
出力との間には第２図に示すような関係があることがわ
かった。

これを利用することによりＳｎ０２被膜の厚さを測定す
ることができる。Ｓｎ０２被膜の厚さによって光電変換
手段１ ０の出力が変化する理論的根拠は必ずしも明ら
かではないが、本発明者の推測によれば次のような説明
が可能と思われる。即ち、Ｓｎ０２は極めて微細な粒子
となってガラス表面に付着し、この粒子が何層にも重な
ってＳｎ０２の被膜を形成していると考えられる。そこ
で、Ｓｎ０２被膜の表面に投射されたレーザ光線は、表
面層にあるＳｎ０２粒子によって一部が反射され、一部
はＳｎＱ粒子を透過してその下方のＳｎ０２粒子に当り
その表面でまた反射あるいは透過が行なわれる。またレ
ーザ光線のうちの一部はＳｎ０２粒子の間隙から直接ガ
ラス表面に届き、ここで反射が行なわれるかも知れない
。前述のようにレーザ光線はガラスの屈折率に対応する
ブルースター角で投射されているから、Ｓｎ０２粒子を
透過してガラス表面に届きそこで反射したものや直接ガ
ラス表面に届きそこで反射したものは入射面に垂直に振
動する偏光となり、偏光板９によって遮断される。従っ
て、偏光板９を透過しうるのはＳｎ０２粒子の表面で反
射した光線のみであり、Ｓｎ０２被膜が厚ければ厚い程
ガラス表面に届く前にＳｎ０２粒子の表面で反射される
確率が大きくなり、光電変換手段１０の出力が増加する
と考えられる。入射角はブルースター角に正確に一致さ
せることが好ましいことは言うまでもないが、実用上は
プラスマイナス１００程度の誤差は差支えない。

この程度の範囲においてはガラス表面からの反射光は直
線偏光とみなしうるからである。実施例においては光電
変換手段１０の出力をアンプ１１で増幅し、これを予め
設定した値と比較して良否を判定する回路１２に入れ、
不良と判定されたガラスビンを排除装置１３でライン上
から除去するようにした。

しかし単なる測定器として使用する場合には光電変換手
段１０の出力を適当な表示装置で表示すればよい。実施
例の装置ではガラスピン１を回転させるのでその全周に
わたって被膜の厚さを測定できる。以上詳細に説明した
ように本発明の装置はブルースターの法則を利用してガ
ラス等の基体の表面からの反射光を偏光板で消去し、被
膜の厚さによって変化する金属あるいは酸化金属表面か
らの反射光量のみを光電変換素子で把えるようにしたの
で、これらの被膜の厚さを正確に測定することが可能と
なった。

また本発明によればガラスと空気との境界面における反
射光は偏光板で遮断されるから、従釆の装置のようにガ
ラスビン等を液体中に浸済する必要がなくなり、測定が
簡便に行なえるようになった。更に、本発明によれば非
接触で被膜の厚さを測定することができるので、大量の
ガラスビンをオンラインで測定検査する上で好都合であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の装置の正面図であり、第２図はＳｎ０
２被膜の厚さと光電変換手段の出力との関係を示すグラ
フである。 １・・・・・・ガラスビン、６・・・・・・投光手段、
９・・・・・・偏光板、１０・・・・・・光電変換手段
。 多／図 鱗蟹

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 表面に金属あるいは酸化金属の被膜を有するガラス
   等の表面に、このガラス等の屈折率によって定まるブル
   ースター角で自然光を投射する投光手段と、その反射光
   路中に置かれ、入射面に平行に振動する偏光のみを透過
   させる偏光板と、この偏光板を透過した光線を受光する
   光電変換手段とから成るガラス等の表面に施された金属
   あるいは酸化金属の被膜の厚さ測定装置。 ２ 投光手段がレーザ発振器とチヨツパとを含むことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３ 被膜がガラスビンの表面に施された酸化第２錫の被
   膜であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   装置。