JPS63234105A - 赤外線厚さ計による計測システム - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、赤外線厚さ計による計測システムに係り、殊
に厚さ計の被測定物に対しての校正方法ならびに被測定
物の厚さ計測方法に関する。

〔従来の技術〕

一般に、赤外線厚さ針は、光源と光検出器との間に被測
定物を配置し、光源からの光が被測定物を透過するとき
に吸収・散乱によって減衰し、この減衰量が被測定物の
厚さの関数であることを利用して、被測定物の厚さを計
測するものである。

しかるに、従来の赤外線厚さ計においては、被測定物を
透過する光の減衰が被測定物内を透過する光の吸収・散
乱によってのみ行なわれるとしていたことから、例えば
プラスチックシートあるいはフィルムにおけるように被
測定物が光を相当に反射する場合には、透過光における
算定減衰量と実際の減衰量との間に誤差が生じ、したが
って被測定物の計測厚さに誤差が発生していた。

そこで、本出願人は、前述の問題点を解決するために、
特開昭５８−１７６５０８号公報に記載されるような、
光の反射に基づく前記誤差を解消する計測システムを提
案した。この提案になる赤外線厚さ針を第３図を参照し
ながら以下簡単に説明する。赤外線厚さ計は、測定部ｌ
Ｏとオペレータ、コンソール１２とからなり、測定部１
０には赤外線光源１４と被測定物あるいはその厚さ既知
のサンプル１６を保持するホルダ１８と光電変換素子を
有する透過光検出！１２０が備えられ、オペレータコン
ソール１２にはＡ／Ｄ変換器２２．゛ＣＰＵ２４．内部
記憶装置２６、操作キーボード２８．ＣＲＴ３０．プリ
ンタ３２および外部記憶装置３４が備えられ、更に測定
部１０とオペレータコンソール１２とは変換増幅回路３
６を介して接続されると共にＣＰＵ２４には遠隔操作器
２２が備えられている。

このような構成において、赤外線光源１４からの投射光
Ｌａは、被測定物１６を透過して透過光１．ｃとなり、
透過光検出器２０で検出されて検出信号Ｉに変換される
０次いで、この検出１１１号■は、変換増幅回路３６で
検出信号Ｖに対数変換され、得られた検出信号ＶはＡ／
Ｄ変換器２２により被測定物１６の厚さを示す信号Ｗに
変換されて、適宜ＣＲＴ３０に表示されあるいはプリン
タ３２から記録出力される。この場合、厚さ計の操作は
、キーボード２８を介して行なうか、操作！３Ｂを介し
て遠隔操作される。

しかるに、前記構成からなる赤外線厚さ計においては、
透過光Ｌｃの光量すなわち検出信号■と被測定物１６の
厚さｔとの関係を規定する物理則として、従来用いられ
ていた下記の（１）式１式％（１） に替えて、下記の（２）式 ■　−■。　　（１−ｒ）ｅメ　　　　　・　・　・　
・　（２）但し、（１）、（２）式において、 Ｉ；被測定物の検出信号 Ｉｏ：光路がオープンすなわちホルダ１８ヒに被測定物
をセントしないときの 検出信号 ｒ：被測定物の反射率 μ：被測定物の吸光係数 を用い、厚さ計の校正の際に、厚さ計を前記（２）式の
関係において校正するように構成されている。

したがって、このような厚さ針によれば、従来の厚さ計
において誤差を発生させていた反射光Ｌｂの影響が厚さ
計の校正時に除去されるので、被測定物の厚さが正確に
計測される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、前述の赤外線厚さ計においてもなお被測
定物の計測厚さに＃Ｉ！！が発生することを知見した。

そして、このような誤差が発生する原因は、プラスチッ
クシートあるいはフィルムにおける吸光係数がこれら被
測定物の厚さに関して一定でないことによることを突き
止めた。

すなわち、第４図に示すグラスは、横軸に厚さ既知の被
測定物サンプルの厚さｔをとり縦軸に検出信号■の対数
値をとって、厚さｔａ、ｔｂの２個のサンプルＴａ、Ｔ
ｂによって設定される検量線りを表示すると共に、前記
サンプルＴａ。

Ｔｂの中間の厚さｔ、〜ｔ、の４個のサンプルＴ、〜Ｔ
、を前記検量＄Ｌに対比して表示したものである。ここ
で、検量線りは、サンプルＴａ。

Ｔｂの検出信号の計算値１ａ、ＩｂすなわちＩａｍ’ｌ
ｏ　（１−ｒ）　ｅ″／−ムＩ　ｂ＝　Ｉ　ｏ　（１−
ｒ）　ｅ−／”’において、検出信号１ａ、Ｉｂ、ｉｏ
はそれぞれ計測によって得られる値であり、厚さｔａ。

ｔｂは既知の値であり、したがって未知の値は吸光係数
μおよび反射率ｒの２つであることから、前記２つの計
測値から吸光係数μと反射率ｒを演算算定することによ
って設定されるもめである０、そして、この検量線りは
、前記（２）式を対数変換して得られる下式 １ｏｇｅ■−１ｏｇｇｌｏ　（１−ｒ　）−μｔにおい
て、吸光係数μおよび反射率ｒがこの場合一定とされて
いることから、厚さｔ以外は定数であり、したがってＩ
とｔとの関係は一次式となり、前記検量線りはグラフ上
において直線で表示されるものである。

しかるに、第４図において、サンプルＴ、−丁、は検量
線り上に位置せず、これらは、検量線りに対して下向き
凸状の曲線Ｌ′を画定している。このことは、同一の測
定状態では各サンプルＴａ、ＴｂおよびＴ　ｔ　−Ｔ　
＊の反射率ｒは変動することがないから、各サンプルの
吸光係数μが変動することを意味している。そして、こ
の吸光係数μの変動は、グラフから明らかなように、サ
ンプル厚さｔが増加するにつれ漸減し、典型的な系統誤
差を発生することを示している。

したがって、このような厚さ針で計測すると、検出信号
１および検量線して定まるサンプルＴ。

〜Ｔ、の計測厚さは実際の厚きｔ１〜ｔ、に増分Δｔ、
〜Δｔ、が加算された厚さく１＋＋−Δ１．）〜（１＋
＋Δｔ、）となり、それぞれ誤差Δｔ　１　／　ｔ　１
〜Δｔや／１．を発生する。

グラフには一例としてサンプルＴ、における増分Δｔ４
が示されている。このような誤差は、殊に広いレンジの
厚さ帯域を有する被測定物の場合に大きくなる。なお、
図示のグラフにおいては、検量線りを外側のサンプルＴ
ａ、Ｔｂを用いて設定した場合を示したが、中間のサン
プルＴ１〜Ｔ、を用いであるいはこれらを交えて設定し
た場合にも、同様に誤差を発生する。

したがって、本発明の目的は、被測定物の厚さが、被測
定物の吸光係数の変動によって影響をこうむることなく
正確に計測される赤外線厚さ計による計測システムを提
供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

先の目的を達成するために、本発明に係る赤外線厚さ計
による計測システムは、被測定物に対し光源から透過さ
れた光量を検出して被測定物の厚さを計測する赤外線厚
さ計において、厚さ計の校正の際に、厚さ既知のサンプ
ルによる吸光係数および反射率を算定することによって
設定される検量線をサンプルの厚さ帯域に対応する複数
の区間検量線に設定し、被測定物の計測時に、被測定物
の厚さに対応する前記区間検量線を選定して被測定物の
厚さを計測することを特徴とする。

この場合、区間検量線の選定は、互いに隣接する区間検
量線の交叉点における区間境界検量値に対応して定まる
透過光量に相当する検出信号を算定設定し、この区間境
界検出信号と被測定物の検出信号とを対比することによ
り行なうように構成すれば鉾適である。

〔実施例〕

次に、本発明に係る赤外線厚さ計による計測システムの
一実施例について添付図面を参照しながら以下詳細に説
明する。なお、赤外線厚さ計の構成は、前述の赤外線厚
さ計の構成と同一であるので、再び記述することを省略
する。

本発明の計測システムにおいては、厚さ計の校正の際に
被測定物の厚さレンジに応、じて適当数の犀さ既知のサ
ンプルが選定される０本実施例においては、前述の従来
例と間じく、６個のサンプルＴａ、ＴｂおよびＴ、〜Ｔ
４を用いた場合を示す。

すなわち、校正の際には、第１図において、先ず、光路
をオープンにし、ステップＳ１において、その時の計測
信号（この場合検出信号Ｉｏ）を検出し、これを内部記
憶装置２６に入力記憶させる０次いで、光路にサンプル
Ｔａ、ＴｂならびにＴ、〜Ｔ、を順次セットし、ステッ
プＳ２において、その時のそれぞれの検出信号Ｉｔを検
出し、これを内部記憶装置２６に入力記憶させる０次い
で、これらが終了した後、ステップＳ３において記憶さ
れている検出信号の中から検出信号１ｏ、ｒａ、Ｉｂを
取出して単一検量線Ｌ（第２図参照）を演算設定する０
次いで、ステップＳ４において前記単一検量線りを用い
て各サンプルの厚さｔｉを演算計測し、これらの計測値
１１をステップＳ５においてＣＲＴ　３０、ヒにグラフ
ィック表示する。

ここで、このグラフィック表示においては、通常は、前
述の第４図の説明におけると同様に、サンプルＴ、〜Ｔ
やに関しては誤差△Ｔ、〜ΔＴゆが発生する。そこで、
この誤差結果に基づいて測定レンジを適当な複数の区間
に設定し、ステップＳ６において、前記設定区間に基づ
いてサンプルをグループ分けする。この場合は、サンプ
ルＴａ　１　’ｒ、　、　Ｔ２　　’　Ｔ、、　Ｔ＊　
’　Ｔｂからなる３つのグループに分類する。次いで、
ステップＳ７において、記憶されている検出信号の中か
ら前記各グループの検出信号１ａ・■、。

■２　・１１．１．、　　・Ｉｂを順次取出してこれら
から３つの区間検量線Ｌ１　＋　　Ｌ２　ｒ　　Ｌ３　
　（第２図参照）をそれぞれ演算設定する０次いでこれ
らが終了した後、ステップＳ８において、前記区間検量
線り、、Ｌ２．Ｌ、を用いて各サンプルの厚さｔｉを演
算し、これによりてステップ９において隣接する区間検
量線の交叉点である区間境界検量値ｘ、ｙに対応する検
出信号値ｌｘ。

１ｙを演算設定し、最後に、これらのデータをステップ
３１０において外部記憶装置３４に登録する。

次に、このようにして厚さ針の校正が完了すると、被測
定物が光路にセットされあるいは光路内を連続通過され
る。そして、検出された被測定物の検出信号Ｉが、先ず
境界検出値検出信号Ｉｘ、Ｉｙと比較判定され、これに
より、区間検量線ｔ、、　ｌ　Ｌ２　＋　ｔ、、の中か
ら前記検出信号Ｉの大きさが該当する区間の区間検量線
が選定され、この区間検量線の所定の変換係数によって
被測定物の厚さｔが決定され、ＣＲＴ３０に表示されあ
るいはプリンタ３２から出力される。

しかして、このようにして計測される被測定物の厚さは
、区間検量線り、、、Ｌ、、Ｌ、がそれぞれの区間に属
する厚さのサンプルによってこの厚さにおける吸光係数
μおよび反射率ｒに基づいて算定設定されていることか
ら、それぞれの厚さの被測定物の厚さを精度よく計測す
ることができる。すなわち、互いに対比する第２図およ
び第４図において、例えば検出信号１ｚに対応する被測
定物の計測厚さは、曲線Ｌ′からなる検量線で計測され
るべき真の厚さｔｚに対して、第２図すなわち本発明に
係る計測システムにおいては極めて微小な誤差ΔＴｚ’
だけ減少されるに対して、第４図すなわち従来の計測シ
ステムにおいては大きな誤差ΔＴ２が増加されている。

以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発
明はその精神を過膜しない範囲内において種々の設計変
更をなし得ることは勿論である０例えば、第１図のステ
ップＳ３における単一検量線りの演算設定にあたって、
実施例では厚さレンジの円外側のサンプルＴａ、Ｔｂを
用いたが、これに替えて他の適当なサンプルを選定する
ことができる。また、区間設定にあたっては、ステップ
Ｓ３ならびにステップＳ４を省略し、すなわち誤差Δｔ
を算定することなく、ステップＳ５において直ちに、各
サンプルをそれぞれの検出信号Ｉｆならびに既に知られ
ている厚さｔｉに基づいてグラフィック表示するように
構成することもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係る赤外線厚さ針の計測
システムは、厚さ針の校正の際に厚さ既知のサンプルに
よる吸光係数および反射率を算定することによって設定
される検量線を、サンプルの厚さ帯域に対応する複数の
区間検量線に設定し、被測定物の厚さ計測時に被測定物
に対応する区間検出量を選定して、被測定物の厚さを計
算するように構成したので、従来のこの種厚さ針におｉ
する吸光係数が被測定物の厚さによって変動することに
基づく計測誤差が解消あるいは極小に抑制される。した
がって、被測定物の厚さを正確に計測することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る赤外線厚さ計による計測システム
における厚さ計の校正方法の一実施例を示すシステムフ
ローチャート、第２図は第１図におけるグラフインク表
示の一実施例を示すグラフ、第３図は赤外線厚さ計にお
ける計測システムの一実施例を示す構成ブロック図、第
４図は従来の赤外線厚さ計による計測システムにおける
厚さ計の校正方法において設定される検ｍ線の一実７ｉ
Ｉｉ！−１を示す第２図に対応するグラフである。 １０、　、　、測定部　　１２．、、オペレータコンソ
ール１４、、、赤外線光源 １６゜１．サンプルまたは被測定物 １Ｂ、　、　、ホルダ　　　　　２０．、、透過光検出
器２２、、、　Ａ／Ｄ変換器　　２４．、、ＣＰＵ２６
、、、内部記憶装置　　２８．、、操作キーボード３０
、、、　ＣＲＴ　　　　　　３２．、、プリンタ３４、
、、外部記憶装置　　３６．０．変換増幅回路３８、、
、遠隔操作器 Ｔｏｏ、サンプルまたは被測定物 ｔ８９．サンプルまたは被測定物の厚さΔｔ００．計測
誤差 ｒ、ｖ、１４．、、、　検出信号　　Ｌｏｌ、単一検量
線Ｌ’、、、曲線　　　１．、．１，２，１．、、−０
区間検猾線Ｘ、Ｙ　、、、境界検＠値 特許出願人　　東芝殿械株式会社 ＦＩＧ、　　２ ＦＩＧ、　　４

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測定物に対し光源から透過された光量を検出し
   て被測定物の厚さを計測する赤外線厚さ計において、厚
   さ計の校正の際に、厚さ既知のサンプルによる吸光係数
   および反射率を算定することによって設定される検量線
   をサンプルの厚さ帯域に対応する複数の区間検量線に設
   定し、被測定物の計測時に、被測定物の厚さに対応する
   前記区間検量線を選定して被測定物の厚さを計測するこ
   とを特徴とする赤外線厚さ計による計測システム。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の計測システムにおい
   て、被測定物の厚さに対応する区間検量線の選定は、互
   いに隣接する区間検量線の交点における区間検量境界値
   に対応して定まる透過光量に相当する検出信号を算定設
   定し、この区間境界検出信号と被測定物の検出信号とを
   対比することにより行なう赤外線厚さ計による計測シス
   テム。