DE102013100809A1 - Verfahren zur Messung von optischen Eigenschaften an transparenten flexiblen Substraten - Google Patents

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Abstract

Der Erfindung, welche ein Verfahren zur Messung von optischen Eigenschaften an transparenten flexiblen Substraten betrifft, liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Messung von optischen Eigenschaften anzugeben, mit welchem eine robuste und einfache Messung der Transmissionseigenschaften des Substrats ermöglicht wird. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Lichtstrahl in einem Einstrahlwinkel α, in einem Bezug auf eine Lotsenkrechte über einer Oberfläche, auf diese Oberfläche ausgesendet wird, wobei auf diese Oberfläche das transparente flexible Substrat aufgelegt ist und die Oberfläche den einfallenden Lichtstrahl streut und dass eine Messung des an dieser Oberfläche gestreuten Lichts mittels eines Empfängers erfolgt, wobei der Empfänger die in einem Winkel β, welcher vom Winkel α verschieden ist, gestreuten Lichtanteile empfängt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung von optischen Eigenschaften an transparenten flexiblen Substraten, bei welchem eine Messung einer Transmission derart durchgeführt wird, dass ein Lichtstrahl von einer Lichtquelle auf das transparente flexible Substrat ausgesendet wird und durch das Substrat transmittierte Anteile dieses Lichtstrahls als Lichtanteile in einem Empfänger empfangen und nachfolgend ausgewertet werden.
  • Unter dem Begriff der Transmission wird in der Physik eine Größe für die Durchlässigkeit eines Mediums für Wellen, wie beispielsweise Schallwellen oder elektromagnetische Wellen (Licht) verstanden. Trifft beispielsweise eine Lichtwelle, die sich durch das Medium Luft bewegt, auf ein Substrat mit endlicher Dicke, so wird sie je nach Stoffeigenschaften des Substrats zum Teil an der Grenzfläche reflektiert und beim Durchqueren des Substrats ganz oder teilweise absorbiert.
  • Im Falle einer unvollständigen Absorption des Lichts durch das Substrat verbleibt ein Lichtanteil, welcher durch das Substrat transmittiert wurde und an der gegenüberliegenden Seite aus diesem wieder austritt.
  • Beispielsweise bei der Folienbeschichtung in Vakuumbeschichtungsanlagen ist es notwendig, unter begrenzten räumlichen Möglichkeiten oder zwischen zwei Prozessschritten die optischen Eigenschaften der Folie zu messen. Diese Eigenschaften können mittels einer Transmissionsmessung ermittelt werden.
  • Hierzu sind aus dem Stand der Technik Verfahren bekannt, bei denen die Transmission einer Folie an einer freien Strecke zwischen zwei Rollen im geraden Durchgang gemessen wird. Zu diesem Zweck verläuft die Folie durch einen Rahmen, der die Optik festhält, welche aus einem Sender und einem Empfänger besteht.
  • Hierfür ist an der Sendeoptik, meist über ein Glasfaserkabel gekoppelt, eine möglichst breitbandige Lichtquelle angeschlossen. Die Empfangsoptik ist an einer wellenlängenauflösenden (spektralen) Empfangseinheit mit einem Auswertesystem angeschlossen. Der vom Sender erzeugte Lichtstrahl ist meist aus dem Lot gekippt, um Signalverfälschungen, sogenannte Störreflexe, die von der Reflexion an der Substratoberfläche herrühren, auszublenden.
  • Weiterhin sind Verfahren zur Transmissionsmessung bekannt, bei welchen die Transmission von beschichteten Substraten bei besonderen Bedingungen, wie eingeschränkten Platzverhältnissen, mithilfe eines doppelten Durchgangs unter Einsatz eines Retroreflektors gemessen wird.
  • Ebenfalls bekannt sind Verfahren zur Reflexionsmessung an Walzen, auf denen das Substrat aufgelegt transportiert wird. Hierfür werden bevorzugt schwach reflektierende Walzenoberflächen, welche beispielsweise mit einer schwarzen Gummischicht überzogen sind, oder eine Elastomere Oberfläche aufweisen.
  • Für die Transmissionsmessung wird eine Anordnung genutzt, welche sowohl den Lichtsender als auch den Empfänger beinhaltet, oder Sender und Empfänger werden getrennt voneinander über der Walze angeordnet.
  • Das Empfangssignal (ES) des Lichtempfängers setzt sich aus zwei Lichtanteilen zusammen, wobei der erste Anteil RRolle die Folie durchdrungen hat und von der Oberfläche der Walze reflektiert wurde und der zweite Anteil RFolie am Substrat bzw. dessen Oberfläche direkt reflektiert wurde. ES = LI·(RRolle·TFolie 2 + RFolie) (1)
  • Dieses Empfangssignal (ES) enthält Anteile der Reflektion, aber auch der Transmission der Folie und ist proportional der eingestrahlten Lichtintensität (LI).
  • Zur Kalibrierung dieser Transmissionsmessung ist es notwendig, den leeren Strahlengang zu vermessen, d. h. es wird eine Messung ohne aufgelegtes Substrat durchgeführt.
  • Somit ergibt sich das Kalibrierungsempfangssignal ES(0): ES(0) = LI·RRolle (2)
  • Die Rollen oder Walzen, auf denen das Substrat aufgelegt wird, sollen eine möglichst geringe Reflexion haben, damit der Term ES(0) klein wird. Wenn hierbei die Folie zusätzlich einen hohen Wert für die Transmission TFolie aufweist, ist der Term ES – ES(0) aus erster Näherung proportional zur Reflexion der Folie selbst.
  • Bekannt ist beispielsweise eine Beschichtungsanlage mit einer Messvorrichtung für die Messung von optischen Eigenschaften von beschichteten Substraten mittels einer Reflexionsmessung an einer Beschichtungswalze aus der EP 1598660 .
  • Hier wird eine Messung der optischen Eigenschaften eines Substrats zwischen den Beschichtungsstationen der Beschichtungsanlage durchgeführt. Die Sensoren zur Messung sind in den Kammertrennwänden angeordnet.
  • Nachteilig hierbei ist, dass eine erhöhte Rollenreflexion RRolle, wie sie bei üblichen verchromten Beschichtungswalzen auftritt, zu einer Vermischung von Transmissions- und Reflexionseigenschaften des (beschichteten) Foliensubstrates im Empfangssignal ES führt, was zu Problemen bei der Auswertung des Messergebnisses führt.
  • Nachteile dieser Verfahren bestehen im erhöhten Platzbedarf bei Messungen zwischen den Walzen oder Rollen, teilweise der Notwendigkeit einer genauen Ausrichtung der Lichtquelle und des Empfängers bezüglich der Strahlungswinkel und einer Ungenauigkeit der Messungen beim Einstreuen von an der Substratoberfläche selbst reflektierten Lichtanteilen in dem Empfänger.
  • Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Messung von optischen Eigenschaften an transparenten flexiblen Substraten anzugeben, mit welchem eine robuste und einfache Messung der Transmissionseigenschaften des Substrats ermöglicht wird.
  • Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe bei einem Verfahren zur Messung von optischen Eigenschaften an transparenten flexiblen Substraten der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Lichtstrahl in einem Einstrahlwinkel α, in einem Bezug auf eine Lotsenkrechte einer Oberfläche, auf diese Oberfläche ausgesendet wird, wobei auf diese Oberfläche das transparente flexible Substrat aufgelegt ist und die Oberfläche den einfallenden Lichtstrahl streut und dass eine Messung des an dieser Oberfläche gestreuten Lichts mittels eines Empfängers erfolgt, wobei der Empfänger die in einem Winkel β, welcher vom Winkel α verschieden ist, gestreuten Lichtanteile empfängt.
  • Der von einer Lichtquelle erzeugte Lichtstrahl wird in einem Einstrahlwinkel α, welcher sich zwischen der Lotsenkrechten über der Oberfläche einer Walze oder Rolle und dem Lichtstrahl selbst ergibt, auf die Oberfläche gerichtet. Nachfolgend soll nur der Begriff Oberfläche sowohl für ebene Flächen als auch Flächen die sich auf einer Walze oder Rolle ergeben, verwendet werden.
  • Dieser Einstrahlwinkel α kann beispielsweise in einem Bereich zwischen 5° und 45° gewählt werden. Mittels dieser Strahlkippung wird der Empfang von mit Störreflexen überlagerten Empfangssignalen vermieden.
  • Das transparente flexible Substrat, dessen optische Eigenschaften ermittelt werden sollen, wird auf die Oberfläche aufgelegt. In der Praxis wird das flexible Substrat meist auf mehrere Walzen oder Rollen aufgelegt durch die Vakuumbeschichtungsanlage und deren Prozessstationen transportiert. Somit kann eine das erfindungsgemäße Messverfahren realisierende Anordnung über einer dieser Walzen oder Rollen angeordnet werden. Ein platzaufwendiger Freiraum für eine derartige Messanordnung zwischen den Walzen entfällt somit.
  • In einem vom Winkel α verschiedenen Winkel β über der Oberfläche ist ein Lichtempfänger angeordnet. Dieser Winkel β, welcher sich zwischen der Lotsenkrechten über der Oberfläche und einem gedachten gestreuten Lichtanteil, welchen diesen Lichtempfänger direkt erreicht, ergibt, kann beispielsweise 0° betragen. In diesem Fall ist der Lichtempfänger lotsenkrecht über der Oberfläche angeordnet.
  • Der erzeugte Lichtstrahl trifft beispielsweise in einem Winkel α von 45° auf das Substrat. Auf der Oberfläche des Substrats kommt es zu einer teilweisen Reflexion von Lichtanteilen, welche für das erfindungsgemäße Verfahren keine Bedeutung haben.
  • Andere Lichtanteile transmittieren durch das Substrat hindurch bis zur darunter befindlichen Oberfläche. Die Eigenschaften dieser Oberfläche werden vorzugsweise derart gewählt, dass sie das Licht streut, da mittels des Verfahrens nur Anteile des auf der Oberfläche gestreuten Lichts zur Messung der optischen Eigenschaften genutzt werden.
  • Durch die Streuung von Lichtanteilen an dieser Oberfläche gelangt ein sogenannter gestreuter Lichtanteil auf einem Weg durch das Substrat zu einem Empfänger und kann in diesem oder in einer separaten Auswertungseinheit ausgewertet werden.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Kalibrierung der Transmissionsmessung derart erfolgt, dass eine Messung ohne das auf die Oberfläche aufgelegte transparente flexible Substrat erfolgt und dass das Ergebnis dieser Kalibrierung als ein Kalibrierungswert gespeichert wird.
  • Zur Messung der optischen Eigenschaften des Substrats ist es notwendig, einen Kalibrierungswert für die Messung zu erzeugen, welcher eine Messung mit einem sogenannten leeren Strahlengang darstellt. Zur Erzeugung dieses Kalibrierungswerts wird eine Messung ohne ein auf die Oberfläche aufgelegtes Substrat durchgeführt und dieser Messwert als Kalibrierungswert gespeichert. Dieser Kalibrierungsvorgang ist vor der eigentlichen Transmissionsmessung notwendigerweise durchzuführen und kann in regelmäßigen oder unregelmäßigen Zeitabständen wiederholt werden. Der jeweils zuletzt gespeicherte Kalibrierungswert wird für die nachfolgende Messung verwendet.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei der nachfolgenden Auswertung der gestreuten Lichtanteile der Kalibrierungswert von diesen gestreuten Lichtanteilen subtrahiert oder ein Quotient aus den gestreuten Lichtanteilen und dem Kalibrierungswert gebildet wird.
  • Zur Bestimmung der optischen Eigenschaften wird eine Messung der gestreuten Lichtanteile verfahrensgemäß durchgeführt. Da diese Messung auch von der den Lichtstrahl streuenden Oberfläche beeinflusst ist, wird nachfolgend der Kalibrierungswert vom Ergebnis dieser Messung abgezogen und somit ein Wert erzeugt, welcher nur die optischen Eigenschaften des Substrats wiedergibt. Eine andere Möglichkeit zur Erzeugung eines die Substrateigenschaften wiedergebenden Wertes besteht in einer Quotientenbildung aus dem gemessenen Wert der gestreuten Lichtanteile und dem Kalibrierungswert.
  • In einer besonderen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Einstrahlwinkel α einen Wert zwischen 5 und 45 Grad und der Winkel β einen Wert von 0 Grad aufweist.
  • In einer Ausgestaltungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Winkel β einen Wert zwischen 5 und 45 Grad und der Winkel α einen Wert von 0 Grad aufweist.
  • Zur Verbesserung der Ergebnisse bei der Messung der optischen Substrateigenschaften sind die Lichtquelle und der Empfänger getrennt voneinander und in bestimmten Winkeln zur Lotsenkrechten angeordnet. Vorgesehen ist, dass die Lichtquelle derart angeordnet wird, dass der von dieser erzeugte Lichtstrahl in einem Winkel α zwischen 5° und 45°, bezogen auf die Lotsenkrechte über der Oberfläche, auf die Oberfläche auftrifft und von dieser gestreut wird. In diesem Fall wird der den gestreuten Lichtanteil empfangende Empfänger beispielsweise in einem Winkel β von 0°, also in der Lotsenkrechten über dem Auftrittspunkt des Lichtes, angeordnet.
  • Alternativ können die Positionen der Lichtquelle und des Empfängers getauscht werden. Somit ist die Lichtquelle lotsenkrecht über dem Auftrittspunkt des Lichtes angeordnet. Der den gestreuten Lichtanteil empfangende Empfänger wird hierbei in einem Winkel β von 5° und 45° zur Lotsenkrechten angeordnet. Auch in diesem Fall wird nur ein Teil der auf der Oberfläche gestreuten Lichtanteile durch den Empfänger verarbeitet.
  • In einer Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass im Empfänger mittels einer Optik eine Bündelung der empfangenen Lichtanteile erfolgt.
  • Zur Verbesserung der Messqualität der Transmissionsmessung wird im Empfänger eine Optik zur Bündelung der empfangenen gestreuten Lichtanteile eingesetzt.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die im Empfänger empfangenen Lichtanteile mittels eines Lichtwellenleiters zu einer Auswerteeinheit, welche räumlich vom Empfänger getrennt ist, übertragen werden.
  • Die Auswertung oder Verarbeitung der gemessenen Lichtanteile kann beispielsweise in einer vom Empfänger räumlich getrennten Auswerteeinheit erfolgen. Hierfür ist vorgesehen, die empfangenen Lichtanteile mittels eines an den Empfänger angeschlossenen Lichtwellenleiters zur Auswerteeinheit weiterzuleiten. Somit kann ein in der Vakuumbeschichtungskammer angeordneter Empfänger robust und einfach aufgebaut werden und das Empfangssignal über den Lichtwellenleiter durch eine Kammerwand der Vakuumbeschichtungsanlage zu einer nicht im Vakuum angeordneten Auswerteeinheit geführt werden.
  • Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigt
  • 1 ein Transmissionsmessverfahren aus dem Stand der Technik mit einer voneinander getrennten Sende- und Empfangseinheit mit einer Kippung des Strahl um 3 Grad,
  • 2 ein weiteres Transmissionsmessverfahren aus dem Stand der Technik mit doppeltem Strahldurchgang und einer gemeinsamen Sende- und Empfangseinheit,
  • 3 ein Transmissionsmessverfahren, welches eine Reflexionsmessung an einer Walze mit einer gemeinsamen (Abbildung oben) und einer getrennten (Abbildung unten) Sende- und Empfangseinheit,
  • 4 ein erfindungsgemäßes Transmissionsmessverfahren über der Oberfläche einer Walze ohne aufgelegtes Substrat zur Kalibrierungsmessung und
  • 5 ein erfindungsgemäßes Transmissionsmessverfahren über der Oberfläche einer Walze mit einem aufgelegten Substrat zur Transmissionsmessung.
  • Die 1 zeigt eine Anordnung zur Transmissionsmessung eines Substrats 3 aus dem Stand der Technik, bei welcher eine einen Lichtstrahl 1 aussendende Lichtquelle 2 oberhalb des Substrats 3 angeordnet ist. Dieser Sender erzeugt einen Lichtstrahl 1, welcher beispielsweise in einem Winkel 6 von 3 Grad bezogen auf die Lotsenkrechte 7 auf dem Substrat 3 auftrifft. Die durch das Substrat transmittierten Lichtanteile werden von einem unterhalb des Substrats 3 angeordnetem Empfänger 5 empfangen und zur Detektion des Signals an einen nicht dargestellten Detektor weitergeleitet.
  • In der 2 ist eine weitere Anordnung zur Transmissionsmessung aus dem Stand der Technik dargestellt, bei welcher der den Lichtstrahl 1 erzeugende Sender 2 und der die Lichtanteile 4 empfangende Empfänger 5 in einer gemeinsamen Baueinheit beinhaltet ist, vgl. US 7,443,518 . Der von der Lichtquelle 2 erzeugte Lichtstrahl 1 trifft in diesem Fall in einem Einstrahlwinkel 6 von 8 Grad, bezogen auf die Lotsenkrechte 7, auf das Substrat 3 auf. In dieser Ausführungsvariante ist es notwendig, hinter dem Substrat 3 einen Reflektor zu installieren, damit die transmittierten Lichtanteile erneut durch das Substrat 3 hindurch zum Empfänger 5 gelangen können. In diesem Fall erfolgt ein sogenannter doppelter Durchgang des Lichts durch das Substrat 3.
  • Im oberen Teil der 3 ist eine ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannte Anordnung zur Transmissionsmessung dargestellt, bei welcher das Substrat 3 auf die Oberfläche 8 einer Walze aufgelegt wird. Auch in diesem Fall wird eine gemeinsame, sowohl die Lichtquelle 2 als auch den Lichtempfänger 5 beinhaltende Sende- und Empfangsanordnung genutzt. Der von der Lichtquelle 2 erzeugte Lichtstrahl 1 trifft senkrecht auf Substrat 3, wobei transmittierte Lichtanteile auf die Walzenoberfläche gelangen und von dieser reflektiert werden. Die somit zweimal transmittierten Lichtanteile werden von der Empfangseinheit 5 empfangen und zur weiteren Auswertung zu einem Detektor weitergeleitet.
  • Im unteren Teil der 3 wurde die Lichtquelle 2 getrennt vom Lichtempfänger 5 angeordnet, wobei die Lichtquelle 2 einen Lichtstrahl 1 erzeugt, der in einem Winkel 6 von beispielsweise 6 Grad zur Lotsenkrechten 7 auf die Substratoberfläche auftritt und im Substrat beziehungsweise durch das Substrat transmittiert wird. Die durch das Substrat 3 transmittierten Lichtanteile 4 werden von einer unter dem Substrat 3 befindlichen Oberfläche 8 reflektiert und gelangen so wiederum durch das Substrat 3 zum Lichtempfänger 5.
  • In der 4 ist eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Transmissionsmessung dargestellt, bei welchem eine Lichtquelle 2 einen Lichtstrahl 1 erzeugt. Dieser Lichtstrahl 1 trifft in einem Einstrahlwinkel α 6 auf die Oberfläche 8, welche beispielsweise die Oberfläche 8 einer Walze oder Rolle in einer Vakuumbeschichtungsanlage sein kann, auf und wird von dieser Oberfläche 8 sowohl reflektiert als auch gestreut. Der zur Transmissionsmessung eingesetzte Empfänger 5 ist in einem Winkel β 10 bezogen auf die Lotsenkrechte 7 über der Oberfläche 8 der Walze angeordnet, wobei in dieser Darstellung der Winkel β 10 einen Wert von 0° aufweist. Durch eine derartige Anordnung des Empfängers 5 in der Lotsenkrechten können von diesem nur gestreute Lichtanteile 9 empfangen werden, die die Oberfläche 8 lotsenkrecht verlassen. Für eine Auswertung der gestreuten Lichtanteile 9, welche vom Empfänger 5 empfangen werden, ist dieser beispielsweise mit einem Lichtwellenleiter 11 verbunden, über welchen das Signal an eine nicht dargestellte Auswerteeinheit weitergeleitet werden kann. In der 4 ist auf der Oberfläche 8 kein flexibles transparentes Substrat 3 aufgelegt. Diese Darstellung zeigt somit den Zustand zur Durchführung einer Kalibrierungsmessung für das erfindungsgemäße Transmissionsmessverfahren.
  • In der 5 ist die bereits zur 4 erläuterte Anordnung zur Messung der optischen Eigenschaften eines Substrats erneut dargestellt. Zusätzlich zur 4 beinhaltet die 5 die Darstellung des Substrats 3 aufgelegt auf der Oberfläche 8 der Walze. Der von der Lichtquelle 2 erzeugte Lichtstrahl 1 trifft in einem Einstrahlwinkel α 6 von 6 Grad auf die Oberfläche des Substrats 3. An dieser Substratoberfläche kommt es zur Reflexion eines Teils des Lichtes, welcher hier als Lichtanteil 4 dargestellt ist und für das vorliegende Messverfahren keine weitere Bedeutung hat, da diese Lichtanteile 4 den Empfänger 5 nicht erreichen. Andere Anteile des Lichts transmittieren durch das Substrat 3 hindurch und erreichen die Oberfläche 8, an welcher diese sowohl reflektiert als auch gestreut werden. Auch diese an der Oberfläche 8 reflektierten Lichtanteile 4 erreichen den Empfänger nicht. Der Empfänger 5 ist in einem Winkel β 10 bezogen auf die Lotsenkrechte 7 ausgerichtet. Dieser Winkel 10 beträgt im dargestellten Fall 0 Grad. Somit werden vom Empfänger 5 nur diejenigen gestreuten Lichtanteile 9 empfangen, welche in der Richtung des Winkels β 10 von 0 Grad ausgerichtet sind. Auch in dieser Ausführung ist an dem Empfänger 5 ein Lichtwellenleiter 11 angeschlossen, über welchen die Weiterleitung des empfangenen gestreuten Lichtanteils 9 ermöglicht wird, beispielsweise zu einer außerhalb der Vakuumbeschichtungskammer angeordneten Auswerteeinheit.
  • Zur Durchführung einer verfahrensgemäßen Messung der optischen Substrateigenschaften wird eine Messung der Transmission beispielsweise an einer Rolle oder Walze mit einer hellen Oberfläche, welche das auftreffende Licht streut, mit einem spektralen Sensor 5 durchgeführt.
  • Dazu wird eine Anordnung von Lichtquelle 2 zu Empfänger 5 in den Winkeln α = 45° und β = 0° oder α = 0° und β = 45° verwendet. Wie bereits ausgeführt, kann der hier mit 45° beschriebene Winkel auch im Bereich zwischen 5° und 45° variieren.
  • Geräte für derartige Messungen sind im industriellen Maßstab verfügbar. Dabei wird das Licht in einem Einstrahlwinkel α zwischen 5° und 45° schräg zur Oberfläche 8 einer Walze oder Rolle in der Richtung der Achse dieser Walze oder Rolle oder in einem 45°-Winkel, also Quer zur Achse der Walze oder Rolle, eingestrahlt.
  • Der Empfang der gestreuten Lichtanteile 9 erfolgt dann vorzugsweise senkrecht zur Oberfläche 8. Direkt reflektierte Lichtanteile können somit nicht in den Empfänger 5 gelangen.
  • Nach einer Übertragung in einem Glasfaserkabel 11 kann das empfangene Licht außerhalb der Anlage farb- und/oder wellenlängenselektiv detektiert und ausgewertet werden. Bei den üblicherweise verwendeten Elastomeren als Rollenmaterial aber auch Metallrollen mit einer gewissen Restrauigkeit tritt ein hohes Maß an diffuser Reflexion Rd auf. Dies bedeutet, dass bei der Reflexion an der Oberfläche eine nicht unerhebliche Menge des Lichtes in andere als die Lichteinfallsrichtung gestreut wird, wie in der 4 und 5 mittels einer Anzahl mehrerer Pfeile, welchen den gleichen Ursprung aufweisen, dargestellt ist.
  • Dadurch, dass Einfallswinkel und Detektionswinkel verschieden voneinander sind, kann nur an der Rolle diffus reflektiertes Licht in den Strahlengang des Empfängers eintreten.
  • Somit ergibt sich als Empfangssignal mit dem in der 5 gezeigten Aufbau nach der Beziehung ES1 = LI·TFolie{α}·(RdRolle·TFolie{β}) (3)
  • Hierbei stellen α und β die verschiedenen Durchtrittswinkel durch das Substrat dar.
  • Bei der Kalibration ohne Folie 3 kann die diffuse Reflexion der Oberfläche 8 der Rolle bestimmt werden, wobei sich der Kalibrierungswert ES1(0) mittels ES1(0) = LI·RdRolle (4) ergibt.
  • Nachfolgend wird ein der Transmission proportionales Signal nach der Beziehung ES1/ES1(0) ~ TFolie{β}·TFolie{α} (5) bestimmt.
  • Wenn die Beschichtungswalze selbst eine gewisse Streuung bzw. diffuse Reflexion auf ihrer Oberfläche ermöglicht, kann derart an der Beschichtungswalze selbst, z. B. in einer geeigneten Sektion zwischen zwei Prozessen, die reine Transmissionseigenschaft des beschichteten oder zu beschichtenden Foliensubstrates bestimmt werden.
  • Wenn die Stabilität der Lichtquelle zwischen zwei mitunter zeitlich weit auseinanderliegenden Kalibrierungen nicht in ausreichendem Maße abgesichert werden kann, ist es möglich mittels einer Referenzmessung der Lichtquelle (Spektrum LI) die Drift im Beleuchtungsspektrum, die möglicherweise nach Verstreichen der Zeit t nach der Kalibration [Messungen ES1(0), LI(0)] auftrat, zu eliminieren, nach der Beziehung: ES1(0, t) = ES(0)·LI(t)/LI(0)
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Lichtstrahl
    2
    Lichtquelle
    3
    transparentes flexibles Substrat
    4
    Lichtanteile
    5
    Empfänger
    6
    Einstrahlwinkel α
    7
    Lotsenkrechte
    8
    Oberfläche
    9
    gestreute Lichtanteile
    10
    Winkel β
    11
    Lichtwellenleiter
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 1598660 [0015]
    • US 7443518 [0047]

Claims (7)

  1. Verfahren zur Messung von optischen Eigenschaften an transparenten flexiblen Substraten, bei welchem eine Messung einer Transmission derart durchgeführt wird, dass ein Lichtstrahl (1) von einer Lichtquelle (2) auf das transparente flexible Substrat (3) ausgesendet wird und durch das Substrat (3) transmittierte Anteile dieses Lichtstrahls (1) als Lichtanteile (4) in einem Empfänger (5) empfangen und nachfolgend ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtstrahl (1) in einem Einstrahlwinkel α (6), in einem Bezug auf eine Lotsenkrechte (7) einer Oberfläche (8), auf diese Oberfläche (8) ausgesendet wird, wobei auf diese Oberfläche (8) das transparente flexible Substrat (3) aufgelegt ist und die Oberfläche (8) den einfallenden Lichtstrahl (1) streut und dass eine Messung des an dieser Oberfläche (8) gestreuten Lichts (9) mittels eines Empfängers (5) erfolgt, wobei der Empfänger (5) die in einem Winkel β (10), welcher vom Winkel α (6) verschieden ist, gestreuten Lichtanteile (9) empfängt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kalibrierung der Transmissionsmessung derart erfolgt, dass eine Messung ohne das auf die Oberfläche (8) aufgelegte transparente flexible Substrat (3) erfolgt und dass das Ergebnis dieser Kalibrierung als ein Kalibrierungswert gespeichert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der nachfolgenden Auswertung der gestreuten Lichtanteile (9) der Kalibrierungswert vom diesem gestreuten Lichtanteil (9) subtrahiert oder eine Quotient aus den gestreuten Lichtanteilen (9) und dem Kalibrierungswert gebildet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einstrahlwinkel α (6) einen Wert zwischen 5 und 45 Grad und der Winkel β (10) einen Wert von 0 Grad aufweist.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel β (10) einen Wert zwischen 5 und 45 Grad und der Winkel α (6) einen Wert von 0 Grad aufweist.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Empfänger (5) mittels einer Optik eine Bündelung der empfangenen gestreuten Lichtanteile (9) erfolgt.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die im Empfänger (5) empfangenen Lichtanteile (9) mittels eines Lichtwellenleiters (11) zu einer Auswerteeinheit, welche räumlich vom Empfänger (5) getrennt ist, übertragen werden.
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