JP6512361B1 - 測定装置、測定方法、および測定プログラム - Google Patents

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Abstract

【課題】従来の厚さ計において、吸水性のある測定対象物の厚さを測定した場合、測定対象物の吸水量により測定光および参照光の透過率が変化し、測定誤差が増加し得る。【解決手段】シート状の測定対象物の厚さを測定する測定装置であって、第１波長を有する第１光を測定対象物に透過させた光の第１光強度、第１波長よりも測定対象物の材料による吸収率が低い第２波長を有する第２光を測定対象物に透過させた光の第２光強度、および、第１波長よりも測定対象物の材料による吸収率が低く、第２波長よりも流体を含んだ測定対象物による吸収率が低い第３波長を有する第３光を測定対象物に透過させた光の第３光強度、を検出する検出部と、第１光強度、第２光強度、および、第３光強度を用いて、測定対象物の厚さを算出する厚さ算出部と、を備える測定装置を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、測定装置、測定方法、および測定プログラムに関する。
従来、赤外線の透過吸収を利用した赤外線厚さ計が知られている。（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の赤外線厚さ計によれば、フィルムの吸収帯波長Ｍ光（測定光）と、このＭ光を挟んで吸収の少ない波長帯（リファレンス光、参照光）Ｒ１、Ｒ２を用い、Ｍ光についてＲ１、Ｒ２で補償演算してフィルムの厚さを測定することができる。
特許文献１ 特開平０４−２１２００３号公報
しかしながら、従来の厚さ計において、流体を吸収する特性、例えば吸水性のある測定対象物の厚さを測定した場合、測定対象物の流体の吸収量により測定光および参照光の透過率が変化し、測定誤差が増加し得る。
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、シート状の測定対象物の厚さを測定する測定装置を提供する。測定装置は、第１波長を有する第１光を測定対象物に透過させた光の第１光強度、第１波長よりも測定対象物の材料による吸収率が低い第２波長を有する第２光を測定対象物に透過させた光の第２光強度、および、第１波長よりも測定対象物の材料による吸収率が低く、第２波長よりも流体を含んだ測定対象物による吸収率が低い第３波長、を有する第３光を測定対象物に透過させた光の第３光強度を検出する検出部を備えてよい。測定装置は、第１光強度、第２光強度、および、第３光強度を用いて、測定対象物の厚さを算出する厚さ算出部を備えてよい。
流体は水分であってよい。
検出部が検出した第１光強度、第２光強度、および、第３光強度に基づいて、測定対象物に含まれる流体による光の吸収の影響を低減するような補正値を算出する補正値算出部を更に備え、厚さ算出部は、補正値算出部が算出した補正値を用いて、測定対象物の厚さを算出してよい。
補正値算出部は、測定対象物に含まれる流体の量が異なる複数の場合における第１光強度、第２光強度、および、第３光強度に基づいて、補正係数を算出し、算出した補正係数を用いて補正値を算出してよい。
補正値算出部は、（数３）式を用いて補正係数を算出し、算出された前記補正係数を（数２）式に代入して前記補正値を算出してよい。
（ただし、（数３）式において、測定対象物に含まれる流体の量を変化させる前における第１光の一次第１透過率、第２光の一次第２透過率、および、第３光の一次第３透過率はそれぞれ、Ｔ１１、Ｔ２１、Ｔ３１であり、測定対象物に含まれる流体の量を変化させた後における第１光の二次第１透過率、第２光の二次第２透過率、および、第３光の二次第３透過率はそれぞれ、Ｔ１２、Ｔ２２、Ｔ３２であり、α１＋α２＝１である。）、
（ただし、（数２）式において、前記第１光の第１透過率、前記第２光の第２透過率、および、前記第３光の第３透過率はそれぞれ、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３であり、Ｔｃは前記補正値である。）。
補正係数をあらかじめ記憶する記憶部を更に備え、補正値算出部は、記憶部から取得した補正係数を用いて補正値を算出してよい。
補正値算出部は、第１光強度に基づいて第１光を測定対象物に透過させた光の第１透過率を算出し、第２光強度に基づいて第２光を測定対象物に透過させた光の第２透過率を算出し、第３光強度に基づいて第３光を測定対象物に透過させた光の第３透過率を算出し、算出した第１透過率、第２透過率、および、第３透過率を用いて、補正値を算出してよい。
検出部は、第１波長よりも測定対象物の材料による吸収率が低く、第２波長よりも流体を含んだ測定対象物による吸収率が低く、かつ、第３波長とは異なる第４波長を有する第４光を測定対象物に透過させた光の第４光強度を検出し、補正値算出部は、検出部が検出した第１光強度、第２光強度、第３光強度、および、第４光強度に基づいて、測定対象物に含まれる流体による光の吸収の影響、および、測定対象物の材料による光の散乱の波長依存性の影響を低減するような補正値を算出してよい。
第２波長における流体による吸光度は、第３波長における流体による吸光度の２倍以上であってよい。
第１光、第２光、および、第３光を出力する光出力部を更に備えてよい。
測定対象物の第１面に対してギャップを有する位置に設けられ、第１面に対向する第１開口を有する第１積分球と、測定対象物の第１面とは反対側の第２面に対してギャップを有する位置に設けられ、測定対象物を挟んで第１開口に対向する第２開口を有する第２積分球と、を更に備え、光出力部は、第１積分球の内部に光を照射し、検出部は、第２積分球の内部の光の強度を検出してよい。
本発明の第２の態様においては、シート状の測定対象物の厚さを測定する測定方法を提供する。測定方法は、第１波長を有する第１光を測定対象物に透過させた光の第１光強度、第１波長よりも測定対象物の材料による吸収率が低い第２波長を有する第２光を測定対象物に透過させた光の第２光強度、および、第１波長よりも測定対象物の材料による吸収率が低く、第２波長よりも流体を含んだ測定対象物による吸収率が低い第３波長を有する第３光を測定対象物に透過させた光の第３光強度を検出することを備えてよい。測定方法は、検出した第１光強度、第２光強度、および、第３光強度を用いて、測定対象物の厚さを算出することを備えてよい。
本発明の第３の態様においては、測定プログラムを提供する。測定プログラムは、コンピュータにより実行されてよい。測定プログラムは、コンピュータを、第１波長を有する第１光を測定対象物に透過させた光の第１光強度、第１波長よりも測定対象物の材料による吸収率が低い第２波長を有する第２光を測定対象物に透過させた光の第２光強度、および、第１波長よりも測定対象物の材料による吸収率が低く、第２波長よりも流体を含んだ測定対象物による吸収率が低い第３波長を有する第３光を測定対象物に透過させた光の第３光強度を検出する検出部として機能させてよい。測定プログラムは、コンピュータを、検出部が検出した第１光強度、第２光強度、および、第３光強度を用いて、測定対象物の厚さを算出する厚さ算出部として機能させてよい。
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
本実施形態に係る測定装置１００を測定対象物１０と共に示す。 本実施形態に係る測定装置１００の構成例を測定対象物１０と共に示す。 本実施形態に係る測定ヘッド２２０の構成例を測定対象物１０と共に示す。 測定対象物１０を乾燥させた場合および吸湿させた場合における透過率スペクトルを示す。 測定対象物１０に含まれる水分による吸光度の波長特性を示す。 本実施形態に係る測定装置１００が測定対象物１０の厚さを算出するフローを示す。 本実施形態に係る測定ヘッド２２０の変形例を示す。 本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ２２００の例を示す。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図１は、本実施形態に係る測定装置１００を測定対象物１０と共に示す。測定装置１００は、測定光と複数の参照光とを測定対象物１０に透過させた場合に検出されるそれぞれの光強度を用いて、測定対象物１０の厚さを算出する。この際、本実施形態に係る測定装置１００は、参照光の１つとして、測定対象物１０に含まれる流体による吸光度の高い波長を積極的に用いることで、測定対象物１０に含まれる流体による影響を補正して、安定した厚さ出力を得ることを可能とする。ここで、流体は、例えば水分であってよい。以下において、流体が水分である場合を一例として説明する。また、以下において、測定装置１００が、測定対象物１０の物理量として厚さを測定する場合を一例として説明する。しかしながら、これに限定されるものではない。測定装置１００は、例えば、測定対象物１０の坪量、密度、および、水分率等、他の物理量を測定してもよい。
測定対象物１０は、シート状の形状を有していてよく、例えば、数μｍから数ｍｍ程度の厚さを有する。また、測定対象物１０は、予め定められた幅を有し、長さ方向に連続した形状であってよい。本実施形態においては、測定対象物１０は、さらに、吸水性を有していてもよい。なお、ここでいう「吸水性」とは、水分を吸収する性質を意味し、液体状の水分を吸収する性質に加えて、空気中の水分（例えば、水蒸気）等、気体状の水分を吸収する性質（吸湿性）をも含む概念として用いられる。本実施形態において、測定対象物１０は、例えば、ナイロン、セルロース系樹脂、および、ウレタン樹脂等、吸水率の高い樹脂の材料を有していてよい。
本実施形態に係る測定装置１００は、シート状の測定対象物１０の厚さを測定する。測定装置１００は、光出力部１１０、検出部１５０、補正値算出部１６０、記憶部１７０、厚さ算出部１８０、および、厚さ出力部１９０を備える。
光出力部１１０は、測定対象物１０に対して、波長の異なる複数の光を照射する。一例として、光出力部１１０は、第１波長λ１を有する第１光、第２波長λ２を有する第２光、および、第３波長λ３を有する第３光を出力する。光出力部１１０が出力する光の波長については、後述する。本図において、光出力部１１０は、光源１２０、フィルタ部１３０、および、回転制御部１４０を備える。
光源１２０は、測定対象物１０を測定するために用いられる複数の波長を含む波長帯域で発光する。光源１２０は、例えば、赤外帯域に発光帯域を有するハロゲンランプおよびＬＥＤ等の光源であってよい。
フィルタ部１３０は、測定対象物１０を測定するために用いられる複数の波長にそれぞれ対応する複数のフィルタを有する。複数のフィルタは、例えば、予め定められた波長を通過させる光バンドパスフィルタであってよい。フィルタ部１３０は、円板状に形成され、複数のフィルタが設けられる複数の貫通孔を有する。フィルタ部１３０は、例えば、第１波長に通過帯域を有する第１フィルタ１３２、第２波長に通過帯域を有する第２フィルタ１３４、および、第３波長に通過帯域を有する第３フィルタ１３６を含む。
回転制御部１４０は、フィルタ部１３０を回転させて、複数のフィルタの配置を制御する。回転制御部１４０は、複数のフィルタのうち、光出力部１１０が照射すべき光の波長に対応するフィルタが光源１２０に対向するようにフィルタ部１３０を回転させる。例えば、光出力部１１０が第１波長の光を照射する場合、回転制御部１４０は、第１フィルタ１３２を光源１２０に対向させて、光源１２０が発光する光スペクトルのうち、第１波長の光を切り出して光出力部１１０の外部へと出力させる。
このように、光源１２０の発光帯域から照射すべき波長だけをフィルタ部１３０により切り出して照射できるので、波長の異なる複数の光を照射する光出力部１１０を安価に構成することができる。なお、上述の説明では、光出力部１１０が３つの波長の光を照射する場合を一例として示したが、これに限定されるものではない。光出力部１１０は、例えば、フィルタ部１３０に４つ以上のフィルタを設けて、４つ以上の波長の光を照射するように構成されていてもよい。
上述の説明では、光出力部１１０が、光源１２０の発光帯域から照射すべき波長をフィルタ部１３０により切り出して出力する場合を一例として示した。しかしながら、光出力部１１０の構成はこれに限定されるものではない。光出力部１１０は、例えば、光源１２０として、照射する波長が可変な可変波長光源を用いてもよい。この場合、光出力部１１０は、フィルタ部１３０および回転制御部１４０に代えて、光源１２０が照射する光の波長を直接制御する制御部を有していてもよい。また、上述の説明では、光出力部１１０が、光源１２０としてランプまたはＬＥＤ等を用いる場合を一例として示したが、これに限定されるものではない。光出力部１１０は、光源１２０として、予め定められた波長の光を出力するレーザ等を１または複数含んでいてもよい。例えば、光出力部１１０が、光源１２０として、異なる波長の光を出力するレーザ等の複数の光源を有する場合、光出力部１１０は、複数の光源１２０からの光を、異なる変調周波数で変調してよい。そして、光出力部１１０は、異なる変調周波数で変調された異なる波長の光を、ハーフミラー等を用いて合成して合成光を生成し、複数の異なる波長の光が合成された合成光を出力してもよい。
検出部１５０は、波長の異なる複数の光を測定対象物１０に透過させた場合におけるそれぞれの光の強度を検出する。検出部１５０は、例えば、フォトダイオード等といった、光等の電磁気的エネルギーを検出するセンサであってよい。本実施形態において、検出部１５０は、第１波長λ１を有する第１光を測定対象物１０に透過させた光の第１光強度Ｉ１、第１波長よりも測定対象物１０の材料による吸収率が低い第２波長λ２を有する第２光を測定対象物１０に透過させた光の第２光強度Ｉ２、および、第１波長λ１よりも測定対象物１０の材料による吸収率が低く、第２波長λ２よりも流体を含んだ測定対象物１０による吸収率が低い第３波長λ３を有する第３光を測定対象物１０に透過させた光の第３光強度Ｉ３を検出する。λ１、λ２、および、λ３の関係については後述する。
また、検出部１５０は、測定対象物１０を測定場所にセットしていない状態、すなわち、光出力部１１０と検出部１５０との間に測定対象物１０を介在させていない状態において、光出力部１１０から第１光、第２光、および、第３光を測定対象物１０の測定時と同じ強度で照射させた場合のそれぞれにおける光強度を、第１入射光強度Ｉ１０、第２入射光強度Ｉ２０、および、第３入射光強度Ｉ３０として検出する。そして、検出部１５０は、これら検出した、第１光強度Ｉ１、第２光強度Ｉ２、および、第３光強度Ｉ３、並びに、第１入射光強度Ｉ１０、第２入射光強度Ｉ２０、および、第３入射光強度Ｉ３０を補正値算出部１６０へ供給する。
なお、検出部１５０は、例えば、光出力部１１０から、波長の異なる複数の光がそれぞれ異なるタイミングで出力される場合には、当該タイミングの情報を光出力部１１０から取得して、タイミングごとに波長の異なる光をそれぞれ検出してよい。また、検出部１５０は、例えば、光出力部１１０から、波長の異なる複数の光がそれぞれ異なる変調周波数で変調されて出力される場合には、当該変調周波数の情報を光出力部１１０から取得して、検出された光をフーリエ変換等により複数の周波数成分に分解し、それぞれの変調周波数の光を検出することで、波長の異なる複数の光をそれぞれ検出してもよい。
補正値算出部１６０は、検出部１５０が検出した第１光強度Ｉ１、第２光強度Ｉ２、および、第３光強度Ｉ３に基づいて、測定対象物１０に含まれる流体による光の吸収の影響を低減するような補正値Ｔｃ'を算出する。この際、補正値算出部１６０は、測定対象物１０に含まれる流体の量が異なる複数の場合における第１光強度Ｉ１、第２光強度Ｉ２、および、第３光強度Ｉ３に基づいて、補正係数α'を予め算出し、算出した補正係数α'を用いて補正値Ｔｃ'を算出してよい。これに代えて、記憶部１７０が補正係数α'を予め記憶し、補正値算出部１６０は、既知の補正係数α'を記憶部１７０から取得し、取得した補正係数α'を用いて補正値Ｔｃ'を算出してもよい。これについては後述する。そして、補正値算出部１６０は、算出した補正値Ｔｃ'を厚さ算出部１８０へ供給する。なお、補正値Ｔｃ'は、後述するように、測定対象物１０の物理量を算出するために用いられるパラメータを示す。例えば、物理量として測定対象物１０の厚さを測定する場合、測定装置１００は、検量線データから当該補正値Ｔｃ'に対応する物理量である厚さを算出可能である。
記憶部１７０は、予め既知である、補正値Ｔｃ'と測定対象物１０の厚さとの関係を示す検量線データを記憶する。記憶部１７０は、検量線データを、補正値Ｔｃ'と測定対象物１０の厚さとの複数の組み合わせを示すテーブルとして記憶してもよいし、補正値Ｔｃ'と測定対象物１０の厚さの関係式として記憶してもよい。そして、記憶部１７０は、この検量線データを厚さ算出部１８０へ供給する。なお、上述したように、補正値算出部１６０が予め定められた既知の補正係数α'を用いる場合、記憶部１７０は、この補正係数α'を記憶しておき、補正値算出部１６０が補正値Ｔｃ'を算出する際に当該補正係数α'を補正値算出部１６０へ供給するようにしてもよい。
厚さ算出部１８０は、第１光強度Ｉ１、第２光強度Ｉ２、および、第３光強度Ｉ３に基づいて、測定対象物１０に含まれる流体の量に応じた測定誤差を低減した測定対象物１０の厚さを算出する。この際、厚さ算出部１８０は、補正値算出部１６０が算出した補正値Ｔｃ'を用いて、記憶部１７０から供給された検量線データに基づいて測定対象物１０の厚さを算出する。そして、厚さ算出部１８０は、算出した測定対象物１０の厚さを厚さ出力部１９０へ供給する。
厚さ出力部１９０は、厚さ算出部１８０から供給された測定対象物１０の厚さを出力する。厚さ出力部１９０は、例えば、測定対象物１０の厚さを表示部に表示してもよいし、有線または無線ネットワークを介して測定対象物１０の厚さを他の装置へ供給してもよい。
図２は、本実施形態に係る測定装置１００の構成例を測定対象物１０と共に示す。一例として、測定装置１００は、フレーム２１０、測定ヘッド２２０、ヘッド移動部２３０、および、対象物移動部２４０を備える。
フレーム２１０は、測定対象物１０を通過させる開口部を有する。本図においては、フレーム２１０の位置が固定され、測定対象物１０がＸ方向に搬送される例を示す。フレーム２１０は、開口部内を通過する測定対象物１０の厚さを測定可能となるように、当該開口部の内部に測定ヘッド２２０が取り付けられている。
測定ヘッド２２０は、測定対象物１０の厚さを光学的に測定する。測定ヘッド２２０は、第１ヘッド２２２および第２ヘッド２２４を有する。第１ヘッド２２２は測定対象物１０の第１面側に設けられ、第２ヘッド２２４は測定対象物１０の第１面とは反対側の第２面側に設けられる。本図において、測定対象物１０の＋Ｚ方向を向く面を第１面とし、−Ｚ方向を向く面を第２面とした例を示す。
第１ヘッド２２２および第２ヘッド２２４は、測定対象物１０を挟んで対向するように設けられている。第１ヘッド２２２および第２ヘッド２２４には、図１における光出力部１１０および検出部１５０のいずれか一方が設けられており、第１ヘッド２２２および第２ヘッド２２４のいずれか一方から測定対象物１０に光を照射した場合に、第１ヘッド２２２および第２ヘッド２２４の他方により測定対象物１０を透過した光を検出可能に配置されている。
ヘッド移動部２３０は、測定対象物１０の搬送方向とは略垂直方向に測定ヘッド２２０を移動させる。すなわち、ヘッド移動部２３０は、測定ヘッド２２０を幅方向に移動させる。言い換えると、ヘッド移動部２３０は、測定ヘッド２２０をＹ方向に移動可能にフレーム２１０に固定する。ヘッド移動部２３０は、第１ヘッド移動部２３２および第２ヘッド移動部２３４を有する。
第１ヘッド移動部２３２は、測定対象物１０の第１面側において、第１ヘッド２２２を幅方向に移動させる。第２ヘッド移動部２３４は、測定対象物１０の第２面側において、第２ヘッド２２４を幅方向に移動させる。第１ヘッド移動部２３２および第２ヘッド移動部２３４は、第１ヘッド２２２および第２ヘッド２２４を、測定対象物１０を挟んで対向させたまま、幅方向に移動させる。これにより、測定ヘッド２２０は、ヘッド移動部２３０によって移動しつつ、測定対象物１０の測定を連続して実行することができる。
対象物移動部２４０は、測定対象物１０を長さ方向に送る。本図において、矢印で示すように、対象物移動部２４０による測定対象物１０の搬送方向は、Ｘ方向と略平行である。対象物移動部２４０は、例えば、測定対象物１０の第１面および／または第２面にローラー等を有し、測定対象物１０を搬送する。また、対象物移動部２４０は、測定対象物１０をローラー等によって巻き取ることにより、測定対象物１０を搬送してもよい。
以上のヘッド移動部２３０および対象物移動部２４０は、連動する移動部として機能してよい。すなわち、移動部は、測定ヘッド２２０を測定対象物１０に対して面方向に相対的に移動させる。移動部は、例えば、測定対象物１０を長さ方向に移動させつつ、測定ヘッド２２０を測定対象物１０の幅方向に往復移動させる。これにより、移動部は、測定対象物１０の面方向において、相対的にジグザグに測定ヘッド２２０を移動させてよい。本図において、測定対象物１０の面方向における測定ヘッド２２０の相対的な移動方向を測定ライン１２として示す。このように、測定ヘッド２２０は、測定対象物１０の任意の位置の厚さを測定可能であることが望ましい。
なお、上述の説明では、測定装置１００が、ヘッド移動部２３０および対象物移動部２４０を備える例を一例として示したが、これに限定されるものではない。例えば、測定装置１００は、簡易的に、ヘッド移動部２３０および対象物移動部２４０のうち、いずれか一方を備えてもよい。また、測定装置１００は、複数の測定ヘッド２２０を備えてもよい。この場合、測定装置１００は、複数の測定ヘッド２２０をそれぞれ移動させるヘッド移動部２３０を備えてよい。また、測定装置１００は、測定対象物１０を移動させる対象物移動部２４０に代えて、フレーム２１０を移動させるフレーム移動部を備えてもよい。
以上のような測定装置１００において、例えば、第１ヘッド２２２から光を測定対象物１０に照射する場合、測定対象物１０を透過した光が第２ヘッド２２４に向かうことになる。測定装置１００は、このような透過光に基づき、測定対象物１０の光の光吸収量、光吸収率、光吸収係数、および光透過率等を測定することができる。
図３は、本実施形態に係る測定ヘッド２２０の構成例を測定対象物１０と共に示す。測定ヘッド２２０は、図２で説明したように、第１ヘッド２２２および第２ヘッド２２４を有する。また、第１ヘッド２２２および第２ヘッド２２４の間に測定対象物１０が配置される。測定ヘッド２２０は、第１積分球３１０、光出力部１１０、第１遮蔽板３２０、第２積分球３３０、検出部１５０、および、第２遮蔽板３４０を備える。
第１積分球３１０は、測定対象物１０の第１面に対してギャップを有する位置に設けられる。第１積分球３１０は、測定対象物１０とは接触しない位置に配置されることが望ましい。第１積分球３１０は、第１面に対向する第１開口を有する。第１積分球３１０は、球の一部を平面で切断した形状を有し、切断面が第１開口として形成されてよい。第１積分球３１０の第１開口の開口面は、円形状でよい。また、第１積分球３１０の第１開口は、当該第１積分球３１０の球の中心と第１面との間に位置してよい。すなわち、第１積分球３１０の外形の形状は、半球と比較して、表面積が大きく、球形状により近い形状でよい。
第１積分球３１０の内壁は、入力する光を反射して第１開口から測定対象物１０に向けて出力する。第１積分球３１０の内壁は、高反射率かつ拡散面が好適である。例えば、荒らした粗面に金メッキした表面、または、荒らした粗面に炭酸バリウムのような高反射率かつ高拡散の材料を塗布した表面等が好適である。
光出力部１１０は、第１積分球３１０の内部に、測定対象物１０に照射する光を照射する。光出力部１１０は、第１積分球３１０の内部に設けられてよく、これに代えて、第１積分球３１０の外部に設けられてもよい。光出力部１１０は、第１積分球３１０の外部に設けられる場合、第１積分球３１０の第１開口とは異なる開口から、光を照射してよい。
第１遮蔽板３２０は、光出力部１１０から照射された光の一部を遮蔽する。第１遮蔽板３２０は、光出力部１１０から照射された光が、第１積分球３１０の内壁で反射されずに、測定対象物１０へとダイレクトに到達することを防止する。すなわち、光出力部１１０から照射された光は、第１積分球３１０の内壁で１回以上反射してから、測定対象物１０に照射される。これにより、第１ヘッド２２２は、種々の入射角で光を測定対象物１０に照射することができる。また、測定対象物１０に入射する角度を０度よりも大きくすることができ、測定対象物１０で吸収される光の量を増加させて、厚みの薄い測定対象物１０の測定精度を向上できる。なお、測定対象物１０の第１面に対して略垂直に光が入射する場合の入射角度を０度とした。
ここで、干渉の発生は、例えば、測定対象物１０の表面で反射した光と裏面で反射した光との光路差が、測定に用いる光の波長の（ｍ＋１／２）倍の場合に強め合うことと、ｍ倍の場合に弱めあうこととに起因する（ｍ＝０、１、２、・・・）。ここで、第１ヘッド２２２が種々の入射角で光を照射すると、測定対象物１０の表面および裏面で反射した光の光路差は、一定の値にはならず、種々の光路差が発生することになる。このような種々の光路差により、強め合う干渉と弱め合う干渉とが混在して平均化されるので、反射光全体の干渉の影響は低減することになる。
したがって、第１ヘッド２２２を用いることにより、測定対象物１０が複屈折性を有しても、表面および／または裏面で反射光を有しても、干渉の影響を抑制することができる。また、第１ヘッド２２２は、第１積分球３１０の多重反射により、反射光を再利用して、効率よく光を測定対象物１０に照射することができる。
第２積分球３３０は、測定対象物１０の第１面とは反対側の第２面に対してギャップを有する位置に設けられる。第２積分球３３０は、測定対象物１０とは接触しない位置に配置されることが望ましい。すなわち、第１積分球３１０および第２積分球３３０は、予め定められた距離だけ離間した位置に設けられ、第１積分球３１０および第２積分球３３０の間のギャップ内に測定対象物１０が位置する。そして、移動部は、このような第１積分球３１０および第２積分球３３０を測定対象物１０に対して面方向に相対的に移動させる。
第２積分球３３０は、測定対象物１０を挟んで第１開口に対向する第２開口を有する。第２積分球３３０は、球の一部を平面で切断した形状を有し、切断面が第２開口として形成されてよい。第２積分球３３０の第２開口の開口面は、円形状でよい。また、第２積分球３３０の第２開口は、当該第２積分球３３０の球の中心と第２面との間に位置してよい。すなわち、第２積分球３３０の外形の形状は、半球と比較して、表面積が大きく、球形状により近い形状でよい。
第２積分球３３０の形状は、第１積分球３１０の形状と相似する形状でよい。第２積分球３３０の形状は、第１積分球３１０の形状と略同一であってよく、これに代えて、異なる形状であってもよい。例えば、第２積分球３３０の第２開口は、第１積分球３１０の第１開口よりも大きく形成されてよい。第２積分球３３０の内壁は、入力する光を反射して検出部１５０に照射する。第２積分球３３０の内壁は、高反射率かつ拡散面が好適である。たとえば、荒らした粗面に金メッキした表面、または、荒らした粗面に炭酸バリウムのような高反射率かつ高拡散の材料を塗布した表面等が好適である。
検出部１５０は、第２積分球３３０の内部の光の強度を検出する。検出部１５０は、第２積分球３３０の内部に設けられてよく、これに代えて、第２積分球３３０の外部に設けられてもよい。検出部１５０は、第２積分球３３０の外部に設けられる場合、第２積分球３３０の第２開口とは異なる開口から、光を受光してよい。
第２遮蔽板３４０は、第２積分球３３０の内部で反射されて外部へと漏洩する光の少なくとも一部を反射して、再び第２積分球３３０の内部へと伝達する。検出部１５０が受光する光の強度は、光を反射する第２積分球３３０と、測定対象物１０との間の相対位置に応じて変動することがある。例えば、第２積分球３３０の内部で反射された光が検出部１５０で検出されずに第２積分球３３０の外部へと出力する光が、第２積分球３３０および測定対象物１０の間の相対位置（ギャップ、測定対象物１０の傾斜、皺等の測定対象物１０の表面状態等）に応じて変動する。そこで、第２遮蔽板３４０は、このような光を再び第２積分球３３０の内部へと伝達することで、検出部１５０の受光量の変動を低減させる。
また、第２遮蔽板３４０の測定対象物１０に向く面は、測定対象物１０から第２積分球３３０に入射する光を測定対象物１０へと反射する。このような第２遮蔽板３４０からの反射光は、例えば、測定対象物１０を透過して第１積分球３１０に戻り、第１積分球３１０および／または第１遮蔽板３２０で反射され、測定対象物１０を透過してから再び第２積分球３３０に入射する。この場合、第２積分球３３０に再び入射する光は、測定対象物１０を３回透過するので、測定対象物１０による吸収量を増加させることができる。すなわち、第１遮蔽板３２０および／または第２遮蔽板３４０により、第１積分球３１０および第２積分球３３０の間で測定に用いる光を複数回再利用することができ、また、再利用の回数に応じて、測定対象物１０の光の吸収量を増加させることができる。これにより、測定装置１００は、測定対象物１０が数μｍ程度の薄膜であっても、精度よく測定することができる。
なお、第２遮蔽板３４０の大きさと配置は、第１遮蔽板３２０の大きさと配置に対応するように設計されてよい。例えば、第２遮蔽板３４０および測定対象物１０の間の距離が、第１遮蔽板３２０および測定対象物１０の間の距離と略同一の場合、第２遮蔽板３４０のＸ方向およびＹ方向の長さは、第１遮蔽板３２０のＸ方向およびＹ方向の長さと略同一または短くてよい。
このように、本実施形態に係る測定装置１００は、積分球を用いて光を測定対象物１０に照射し、積分球を用いて透過光を検出するので、入射角をブリュースター角にして測定するような測定装置と比較して、容易な光学調整で精度よく測定できる。また、第１ヘッド２２２および第２ヘッド２２４の相対位置が変動しても（アライメント変動）、光軸のズレ等による影響が少ないので、オンライン測定等のリアルタイム性を有する測定に、容易に適用できる。
また、このようなオンライン測定は、測定中に測定ヘッド２２０および測定対象物１０の相対位置が変動するので、第１積分球３１０および第２積分球３３０の間のギャップ内において、測定対象物１０の位置が第１積分球３１０または第２積分球３３０側へと（すなわち、Ｚ方向に）、揺れ動くことがある（パスライン変動）。測定装置１００は、このような測定対象物１０の位置の変動が生じても、積分球を用いることで、検出部１５０が受光する光強度の変動を低減でき、安定な測定結果を出力することができる。
なお、図３に示す光出力部１１０は、図１における回転制御部１４０がフィルタ部１３０を回転させることで、測定光および参照光の光強度を変調することができる。すなわち、光出力部１１０は、互いに波長が異なる測定光および参照光のそれぞれを変調周波数で変調して、第１積分球３１０の内部に照射することができる。
この場合、検出部１５０は、測定対象物１０を透過した変調光を受光することになる。そして、補正値算出部１６０は、検出部１５０が検出した変調光の光強度を復調することで、測定光および参照光のそれぞれの光強度を算出する。補正値算出部１６０は、光出力部１１０より、変調周波数の情報を受け取り、復調してよい。これにより、測定装置１００は、測定光および参照光を同期検波することができ、雑音等の影響を低減させて、精度よく測定することができる。
なお、上述したように、図１に示すフィルタ部１３０は、第１フィルタ１３２、第２フィルタ１３４、および、第３フィルタ１３６を１つずつ含む。この場合、フィルタ部１３０の１秒当たりの回転数ｋは、測定光および参照光の変調周波数に相当することになる。
そこで、フィルタ部１３０は、第１フィルタ１３２、第２フィルタ１３４、および、第３フィルタ１３６を２以上含んでもよい。例えば、フィルタ部１３０は、各フィルタをｎ個含んでよい。この場合、ｎ個の第１フィルタ１３２、ｎ個の第２フィルタ１３４、および、ｎ個の第３フィルタ１３６は、それぞれ円周方向に対して等間隔に配置される。フィルタ部１３０は、例えば、円周方向に３・ｎ個に分割され、第１フィルタ１３２、第２フィルタ１３４、および、第３フィルタ１３６が、順に配置される。
これにより、フィルタ部１３０は、互いに異なる数の第１フィルタ１３２、第２フィルタ１３４、および、第３フィルタ１３６を含んでもよい。フィルタ部１３０は、例えば、ｎ個の第１フィルタ１３２、ｍ個の第２フィルタ１３４、および、ｌ個の第３フィルタ１３６を含んでよい。フィルタ部１３０は、例えば、半径方向に３分割して３つのリング状の領域が形成され、そして、第１のリング領域が円周方向にｎ分割され、第２のリング領域が円周方向にｍ分割され、第３のリング領域が円周方向にｌ分割されてよい。
これにより、ｎ個の第１フィルタ１３２を第１リング領域に、ｍ個の第２フィルタ１３４を第２リング領域に、ｌ個の第３フィルタ１３６を第３リング領域に、円周方向にそれぞれ等間隔に配置することができる。これにより、フィルタ部１３０の１秒当たりの回転数ｋに対して、測定光および２つの参照光の変調周波数を、それぞれ異なる周波数ｎ・ｋ、ｍ・ｋ、および、ｌ・ｋにすることができる。すなわち、光出力部１１０は、互いに波長が異なる測定光および参照光のそれぞれを互いに異なる変調周波数で変調した合成光を第１積分球３１０の内部に照射できる。
検出部１５０は、互いに異なる周波数で変調された測定光および参照光の合成光が測定対象物１０を透過した光を受光することになる。この場合、補正値算出部１６０は、検出部１５０が検出した合成光の光強度を復調して測定光および参照光のそれぞれの光強度を算出する。
なお、補正値算出部１６０は、測定光および２つの参照光に対して、それぞれ異なる周波数を用いて復調する。例えば、補正値算出部１６０は、合成光を周波数ｎ・ｋで復調することにより、測定光の光強度を算出する。また、補正値算出部１６０は、合成光を周波数ｍ・ｋで復調することにより、第１参照光の光強度を算出する。また、補正値算出部１６０は、合成光を周波数ｌ・ｋで復調することにより、第２参照光の光強度を算出する。
これにより、測定装置１００は、略同一の合成光の検出結果から、３つの光の光強度を算出できるので、リアルタイム性を向上させることができる。すなわち、移動部は、測定対象物１０の測定に用いる光の強度を検出部１５０が検出している間に、第１積分球３１０および第２積分球３３０を測定対象物１０に対して相対的に連続移動させて、測定を連続して実行することができる。
また、略同一の合成光から３つの光の光強度を算出できることに加え、外部からのノイズに対する体制が著しく改善される。例えば、測定対象物１０が連続生産される樹脂シートである場合、高熱状態で連続的に運ばれてくる。この場合、測定光および参照光等の測定に用いる光と略同一波長の近赤外線が測定対象物１０から発生することになり、ノイズ成分として重畳してしまうことがある。このようなノイズ成分と分離できない程度の微小信号は、演算に用いることは出来ず、精度良い測定が得られない。そのため、環境に影響されない程度に強い発光強度の光源が必要となるが、例えば、測定装置１００が可搬型の装置の場合、搭載される測定ヘッドのサイズおよび排熱の関係等から上限がある。
このような微小信号を捕えて精度良く演算するために、信号成分（Ｓ）を向上させること、または、ノイズ成分（Ｎ）を低減すること、といったＳ／Ｎの向上が要求されることがある。そこで、測定装置１００は、このようなＳ／Ｎの向上の目的で、変調信号の同相成分および／または直交成分を抽出するロックインアンプを用いてよい。例えば、補正値算出部１６０は、ロックインアンプを有し、検出部１５０が検出した合成光の光強度を当該ロックインアンプにより復調して、測定光および参照光のそれぞれの光強度を算出する。これにより、測定装置１００は、微小信号を精度良く演算することができる。
図４は、測定対象物１０を乾燥させた場合および吸湿させた場合における透過率スペクトルを示す。本図は、測定対象物１０としてナイロンフィルムを用い、同じナイロンフィルムを乾燥させた場合および吸湿させた場合におけるそれぞれの透過率スペクトルを、縦軸を透過率［％］、横軸を波長［μｍ］として示したものである。本図に示すように、ナイロンフィルムを乾燥させた場合よりも吸湿させた場合の方が、透過率が全体的に下がっている。これは、すなわち、ナイロンフィルムに含まれる水分によって、光が吸収されていることを意味する。
図５は、測定対象物１０に含まれる水分による吸光度の波長特性を示す。本図は、測定対象物１０として図４と同じナイロンフィルムを用いた場合における水分による吸光度の波長特性を、縦軸を測定対象物１０に含まれる水分による吸光度［任意単位］、横軸を波長［μｍ］として示したものである。ここで、吸光度を算出するにあたっては、図４におけるナイロンフィルムを乾燥させた場合の透過率を、吸湿させた場合の透過率で除して水分による透過率の変化率を算出し、その値の対数をとることで水分による吸光度を算出している。
本図に示すように、水分による吸光度は、全波長帯域において一律ではなく、波長依存性を有している。これは、測定対象物１０に含まれる水分子の光の吸収スペクトル等に起因している。本実施形態に係る測定装置１００は、この水分による吸光度の波長依存性を考慮して選択された波長の光を、測定対象物１０を測定するための参照光の１つとして用いる。より詳細には、本実施形態に係る測定装置１００は、参照光の１つとして、測定対象物１０に含まれる水分による吸光度が実質的に高い波長を積極的に用いることで、測定対象物１０に含まれる水分による影響を補正して、安定した厚さ出力を得る。
一例として、本実施形態に係る測定装置１００は、測定対象物１０がナイロンフィルムであった場合、測定光としての第１光の第１波長λ１を、測定対象物１０の材料による光の吸収率が比較的高い、好ましくは最も高い波長である２．２９μｍとする。また、測定装置１００は、参照光の１つとしての第２光の第２波長λ２を、第１波長λ１よりも測定対象物１０の材料による吸収率が低く、かつ、水分を含んだ測定対象物１０による吸収率が比較的高い、すなわち、水分による吸光度が実質的に高い波長である１．９４μｍとする。また、測定装置１００は、参照光の別の１つとしての第３光の第３波長λ３を、第１波長λ１よりも測定対象物１０の材料による吸収率が低く、かつ、第２波長λ２よりも水分を含んだ測定対象物１０による吸収率が低い、すなわち、水分による吸光度が実質的に低い波長である２．２３μｍとする。
ここで、図５に示されるように、第２波長λ２（＝１．９４μｍ）における水分による吸光度は０．０３以上である。また、第３波長λ３（＝２．２３μｍ）における水分による吸光度は０．０１程度である。このように、第２波長λ２における流体による吸光度は、第３波長λ３における流体による吸光度の２倍以上であることが好ましい。参照光として用いる２つの光の波長において、流体による吸光度の違いが大きい、好ましくは２倍以上である場合、流体による光の吸収の影響をより低減した補正値Ｔｃ'を算出できるので、流体による影響を補正したより安定した厚さ出力を得ることができる。
また、第１波長λ１が２．２９μｍ、第２波長λ２が１．９４μｍ、および、第３波長λ３が２．２３μｍである。このように、第３波長λ３は第２波長λ２よりも第１波長λ１に近いことが好ましい。参照光として用いる２つの光の波長において、第３波長λ３が、第２波長λ２よりも第１波長λ１に近い場合、光の散乱による測定誤差を小さくすることができる。
図６は、本実施形態に係る測定装置１００が測定対象物１０の厚さを算出するフローを示す。ステップ６１０において、測定装置１００は、測定対象物１０を測定場所にセットしていない状態において、第１入射光強度Ｉ１０、第２入射光強度Ｉ２０、および、第３入射光強度Ｉ３０を検出する。例えば、光出力部１１０は、光出力部１１０と検出部１５０との間に測定対象物１０を介在させていない状態において、第１光、第２光、および、第３光を測定対象物１０の測定時と同じ強度で照射し、検出部１５０は、それぞれの光強度を、第１入射光強度Ｉ１０、第２入射光強度Ｉ２０、および、第３入射光強度Ｉ３０として検出する。
次に、ステップ６２０において、測定装置１００は、測定対象物１０を測定場所にセットした状態において、第１光強度Ｉ１、第２光強度Ｉ２、および、第３光強度Ｉ３を検出する。例えば、光出力部１１０は、光出力部１１０と検出部１５０との間に測定対象物１０を介在させた状態において、第１光、第２光、および、第３光をステップ６１０と同じ強度で照射し、検出部１５０は、測定対象物１０を透過したそれぞれの光強度を、第１光強度Ｉ１、第２光強度Ｉ２、および、第３光強度Ｉ３として検出する。
次に、ステップ６３０において、補正値算出部１６０は、第１光強度Ｉ１に基づいて第１光を測定対象物１０に透過させた光の第１透過率Ｔ１を算出し、第２光強度Ｉ２に基づいて第２光を測定対象物１０に透過させた光の第２透過率Ｔ２を算出し、第３光強度Ｉ３に基づいて第３光を測定対象物１０に透過させた光の第３透過率Ｔ３を算出する。例えば、補正値算出部１６０は、ステップ６１０で検出された第１入射光強度Ｉ１０、第２入射光強度Ｉ２０、および、第３入射光強度Ｉ３０、並びに、ステップ６２０で検出された第１光強度Ｉ１、第２光強度Ｉ２、および、第３光強度Ｉ３に基づいて、次の式により、第１透過率Ｔ１、第２透過率Ｔ２、および、第３透過率Ｔ３を算出する。すなわち、補正値算出部１６０は、それぞれの波長において、測定対象物１０を透過した光の強度を、入射光強度で除すことで、それぞれの波長における透過率を算出する。
次に、ステップ６４０において、測定装置１００は、補正係数α'を取得する。補正係数α'を取得するにあたって、補正値算出部１６０は、測定対象物１０に含まれる流体の量が異なる複数の場合における第１光強度Ｉ１、第２光強度Ｉ２、および、第３光強度Ｉ３に基づいて、補正係数α'を予め算出しておいてもよいし、既知の補正係数α'を記憶部１７０から取得してもよい。補正係数α'を補正値算出部１６０によって算出する場合、例えば、補正値算出部１６０は、測定対象物１０に含まれる流体の量を変化させた場合における第１光強度Ｉ１、第２光強度Ｉ２、および、第３光強度Ｉ３に基づいて、補正係数α'を算出する。一例として、補正値算出部１６０は、ソルバー機能を用いて補正係数α'を算出してよい。なお、ソルバー機能とは、一般に、複数の変数を含む数式において、目標とする値を得るために、最適な変数の値を算出することができる機能をいう。ソルバー機能を用いることにより、複数の変数の値を変化させながら変数の相互関係を判断し、最適な値を算出することができる。
従来、３つの波長の光を測定対象物１０に照射して、次式のように補正透過率Ｔｃを算出する手法は、３波長測定として既知である。ここで、（数２）において、α１およびα２（αと総称する。）は定数であり、α１＋α２＝１の関係を満たす。すなわち、２つの参照光を用いて算出された透過率（Ｔ２およびＴ３）から、測定光を測定対象物１０に透過させなかった場合に得られたであろう透過率を補間し、測定光を測定対象物１０に透過させた場合に得られた透過率（Ｔ１）を、当該補間した透過率（α１Ｔ２＋α２Ｔ３）で除すことで、補正透過率Ｔｃを算出することが知られている。
補正値算出部１６０は、測定対象物１０に含まれる流体の量を変化させた場合における第１光強度Ｉ１、第２光強度Ｉ２、および、第３光強度に基づいて、（数１）および（数２）により、測定対象物１０に含まれる流体の量を変化させた場合のそれぞれにおける補正透過率Ｔｃを算出する。そして、補正値算出部１６０は、流体の量を変化させた場合のそれぞれにおける補正透過率Ｔｃの変化が最小となる定数αを、ソルバー機能を用いて得る。補正値算出部１６０は、ソルバー機能を用いて得られたこの定数αを補正係数α'として算出する。
上述の説明では、補正値算出部１６０は、ソルバー機能を用いて補正係数α'を算出する場合を一例として示したが、これに限定されるものではない。補正値算出部１６０は、まず、測定対象物１０に含まれる流体の量がある任意の量である場合における一次第１透過率Ｔ１１、一次第２透過率Ｔ２１、および、一次第３透過率Ｔ３１を、（数１）により算出する。次に、補正値算出部１６０は、測定対象物１０に含まれる流体の量を変化させた後における二次第１透過率Ｔ１２、二次第２透過率Ｔ２２、および、二次第３透過率Ｔ３２を、同じく（数１）により算出する。そして、補正値算出部１６０は、次に示す方程式を解くことによって定数αを得る。補正値算出部は、（数３）の方程式を解くことによって得られたこの定数αを補正係数α'として算出してもよい。
次に、ステップ６５０において、補正値算出部１６０は、算出した第１透過率Ｔ１、第２透過率Ｔ２、および、第３透過率Ｔ３を用いて、補正値Ｔｃ'を算出する。より詳細には、補正値算出部１６０は、（数２）におけるα１、および、α２のそれぞれに、ステップ６４０で取得された補正係数α'を代入して補正値Ｔｃ'を算出する。
そして、ステップ６６０において、厚さ算出部１８０は、ステップ６５０において補正値算出部１６０が算出した補正値Ｔｃ'を用いて、記憶部１７０から供給された検量線データに基づいて測定対象物１０の厚さを算出する。
最後に、ステップ６７０において、厚さ出力部１９０は、ステップ６６０で算出された測定対象物１０の厚さを様々な手段を用いて出力する。
なお、上述の説明においては、補正値算出部１６０が、光強度に基づいて透過率を算出し、透過率に基づいて補正係数α'および補正値Ｔｃ'を算出する場合について示したが、これに限定されるものではない。例えば、光源１２０から発光される光の出力レベルが波長依存性を有しない、または、波長依存性が比較的小さい場合には、補正値算出部１６０は、透過率を算出することなく、検出された光強度をそのまま用いて補正係数α'および補正値Ｔｃ'を算出してもよい。すなわち、補正値算出部１６０は、（数２）および（数３）において、透過率Ｔ１、Ｔ２、および、Ｔ３をそれぞれ、光強度Ｉ１、Ｉ２、および、Ｉ３に置き換えて、補正係数α'および補正値Ｔｃ'を算出してもよい。この場合、測定装置１００は、上述のステップ６１０およびステップ６３０を省略することができる。
また、上述の説明では、参照光として２つの光を用いる場合について一例として示したが、これに限定されるものではない。測定装置１００は、参照光として３つ以上の光を用いてもよい。参照光として、例えば、３つの光を用いる場合、検出部１５０は、第１波長λ１よりも測定対象物１０の材料による吸収率が低く、第２波長λ２よりも流体を含んだ測定対象物１０による吸収率が低く、かつ、第３波長λ３とは異なる第４波長λ４を有する第４光を測定対象物１０に透過させた光の第４光強度Ｉ４を検出してよい。そして、補正値算出部１６０は、検出部１５０が検出した第１光強度Ｉ１、第２光強度Ｉ２、第３光強度Ｉ３、および、第４光強度Ｉ４に基づいて、測定対象物１０に含まれる流体による光の吸収の影響、および、測定対象物１０の材料による光の散乱の波長依存性の影響を低減した補正値Ｔｃ'を算出してよい。
この場合、補正値算出部１６０は、第１〜第３光と同様に、ステップ６１０において、第４入射光強度Ｉ４０を検出し、ステップ６２０において、第４光強度Ｉ４を検出する。次に、補正値算出部１６０は、ステップ６３０において、第４光強度Ｉ４を第４入射光強度Ｉ４０で除すことで、第４透過率Ｔ４を算出する。そして、補正値算出部１６０は、ステップ６４０およびステップ６５０において、（数２）に代えて次の式を用いることで、参照光として３つの光を用いる場合においても、図６のフローと同様に、補正係数α'および補正値Ｔｃ'を算出することができる。なお、（数４）において、α１、α２、および、α３（αと総称する。）は定数であり、α１＋α２+α３＝１の関係を満たす。
このように、参照光として３つ以上の光を用いる場合、測定装置１００は、測定対象物１０に含まれる流体による吸光度の波長依存性に加えて、測定対象物１０の材料による散乱の波長依存性を補正することができるので、より安定した厚さ出力を得ることができる。
図７は、本実施形態に係る測定ヘッド２２０の変形例を示す。本変形例の測定ヘッド２２０において、図３に示された本実施形態に係る測定ヘッド２２０の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。本変形例の測定ヘッド２２０は、ギャップ制御部７００を更に備える。
ギャップ制御部７００は、第１開口および第２開口と測定対象物１０との間のギャップを維持する。ギャップ制御部７００は、第１ヘッド２２２側の第１制御部７１０と、第２ヘッド２２４側の第２制御部７３０とを有する。ギャップ制御部７００は、気圧を用いてそれぞれのギャップを維持してよい。ギャップ制御部７００は、積分球の内部に設けられてよく、これに代えて、積分球の外部に設けられてもよい。図７は、第１制御部７１０が第１積分球３１０の内部に設けられ、第２制御部７３０が第２積分球３３０の内部に設けられた例を示す。
この場合、第１制御部７１０は、第１積分球３１０の内部の気圧を外気圧より高くし、第２制御部７３０は、第２積分球３３０の内部の気圧を外気圧よりも高くしてよい。これに代えて、第１制御部７１０は、第１積分球３１０の内部の気圧を外気圧より低くし、第２制御部７３０は、第２積分球３３０の内部の気圧を外気圧より低くしてもよい。ギャップ制御部７００は、第１積分球３１０および第２積分球３３０の内部を略同一の気圧にすることで、測定対象物１０の第１面および第２面を略同一の力で圧するか、または、吸引して、当該測定対象物１０のＺ方向の位置を安定化させる。
また、ギャップ制御部７００は、測定対象物１０が接触可能な材料の場合、測定対象物１０と物理的に接触するガイド等を有してよい。また、ギャップ制御部７００は、移動部の異常等により、測定対象物１０が測定ヘッド２２０と接触することを防止すべく、測定対象物１０との距離を検出する距離センサを有してもよい。
すなわち、第１制御部７１０は、第１積分球３１０および測定対象物１０の間のギャップを計測する。また、第２制御部７３０は、第２積分球３３０および測定対象物１０の間のギャップを計測する。第１制御部７１０および第２制御部７３０は、例えば、異常を検出した場合に、測定対象物１０の移動を停止させる通知を移動部に通知する。これにより、測定装置１００は、測定対象物１０に接触することを防止しつつ、移動部の異常等を検出できる。なお、第１積分球３１０の開口部および第２積分球３３０の開口部には、それぞれ、窓が取り付けてあってもよい。これにより、第１積分球３１０および第２積分球３３０は、積分球の内部にゴミが入ることを防止することができる。
本発明の様々な実施形態は、フローチャートおよびブロック図を参照して記載されてよく、ここにおいてブロックは、（１）操作が実行されるプロセスの段階または（２）操作を実行する役割を持つ装置のセクションを表わしてよい。特定の段階およびセクションが、専用回路、コンピュータ可読媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプログラマブル回路、および／またはコンピュータ可読媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプロセッサによって実装されてよい。専用回路は、デジタルおよび／またはアナログハードウェア回路を含んでよく、集積回路（ＩＣ）および／またはディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、論理ＡＮＤ、論理ＯＲ、論理ＸＯＲ、論理ＮＡＮＤ、論理ＮＯＲ、および他の論理操作、フリップフロップ、レジスタ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）等のようなメモリ要素等を含む、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。
コンピュータ可読媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよく、その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読媒体は、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読媒体のより具体的な例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ-ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（ＲＴＭ）ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。
コンピュータ可読命令は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、またはＳｍａｌｌｔａｌｋ、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、および「Ｃ」プログラミング言語または同様のプログラミング言語のような従来の手続型プログラミング言語を含む、１または複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコードまたはオブジェクトコードのいずれかを含んでよい。
コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサまたはプログラマブル回路に対し、ローカルにまたはローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介して提供され、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく、コンピュータ可読命令を実行してよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。
図８は、本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ２２００の例を示す。コンピュータ２２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ２２００に、本発明の実施形態に係る装置に関連付けられる操作または当該装置の１または複数のセクションとして機能させることができ、または当該操作または当該１または複数のセクションを実行させることができ、および／またはコンピュータ２２００に、本発明の実施形態に係るプロセスまたは当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ２２００に、本明細書に記載のフローチャートおよびブロック図のブロックのうちのいくつかまたはすべてに関連付けられた特定の操作を実行させるべく、ＣＰＵ２２１２によって実行されてよい。
本実施形態によるコンピュータ２２００は、ＣＰＵ２２１２、ＲＡＭ２２１４、グラフィックコントローラ２２１６、およびディスプレイデバイス２２１８を含み、それらはホストコントローラ２２１０によって相互に接続されている。コンピュータ２２００はまた、通信インターフェイス２２２２、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ２２２６、およびＩＣカードドライブのような入／出力ユニットを含み、それらは入／出力コントローラ２２２０を介してホストコントローラ２２１０に接続されている。コンピュータはまた、ＲＯＭ２２３０およびキーボード２２４２のようなレガシの入／出力ユニットを含み、それらは入／出力チップ２２４０を介して入／出力コントローラ２２２０に接続されている。
ＣＰＵ２２１２は、ＲＯＭ２２３０およびＲＡＭ２２１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ２２１６は、ＲＡＭ２２１４内に提供されるフレームバッファ等またはそれ自体の中にＣＰＵ２２１２によって生成されたイメージデータを取得し、イメージデータがディスプレイデバイス２２１８上に表示されるようにする。
通信インターフェイス２２２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。ハードディスクドライブ２２２４は、コンピュータ２２００内のＣＰＵ２２１２によって使用されるプログラムおよびデータを格納する。ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ２２２６は、プログラムまたはデータをＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１から読み取り、ハードディスクドライブ２２２４にＲＡＭ２２１４を介してプログラムまたはデータを提供する。ＩＣカードドライブは、プログラムおよびデータをＩＣカードから読み取り、および／またはプログラムおよびデータをＩＣカードに書き込む。
ＲＯＭ２２３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ２２００によって実行されるブートプログラム等、および／またはコンピュータ２２００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入／出力チップ２２４０はまた、様々な入／出力ユニットをパラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して、入／出力コントローラ２２２０に接続してよい。
プログラムが、ＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１またはＩＣカードのようなコンピュータ可読媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読媒体から読み取られ、コンピュータ可読媒体の例でもあるハードディスクドライブ２２２４、ＲＡＭ２２１４、またはＲＯＭ２２３０にインストールされ、ＣＰＵ２２１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ２２００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置または方法が、コンピュータ２２００の使用に従い情報の操作または処理を実現することによって構成されてよい。
例えば、通信がコンピュータ２２００および外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インターフェイス２２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インターフェイス２２２２は、ＣＰＵ２２１２の制御下、ＲＡＭ２２１４、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１、またはＩＣカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ処理領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、またはネットワークから受信された受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ処理領域等に書き込む。
また、ＣＰＵ２２１２は、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ２２２６（ＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１）、ＩＣカード等のような外部記録媒体に格納されたファイルまたはデータベースの全部または必要な部分がＲＡＭ２２１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ２２１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ２２１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックする。
様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、およびデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプの操作、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ２２１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ２２１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ２２１２は、第１の属性の属性値が指定される、条件に一致するエントリを当該複数のエントリの中から検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。
上で説明したプログラムまたはソフトウェアモジュールは、コンピュータ２２００上またはコンピュータ２２００近傍のコンピュータ可読媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワークまたはインターネットに接続されたサーバーシステム内に提供されるハードディスクまたはＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ２２００に提供する。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
１０ 測定対象物
１００ 測定装置
１１０ 光出力部
１２０ 光源
１３０ フィルタ部
１３２ 第１フィルタ
１３４ 第２フィルタ
１３６ 第３フィルタ
１４０ 回転制御部
１５０ 検出部
１６０ 補正値算出部
１７０ 記憶部
１８０ 厚さ算出部
１９０ 厚さ出力部
２１０ フレーム
２２０ 測定ヘッド
２２２ 第１ヘッド
２２４ 第２ヘッド
２３０ ヘッド移動部
２３２ 第１ヘッド移動部
２３４ 第２ヘッド移動部
２４０ 対象物移動部
３１０ 第１積分球
３２０ 第１遮蔽板
３３０ 第２積分球
３４０ 第２遮蔽板
７００ ギャップ制御部
７１０ 第１制御部
７３０ 第２制御部
２２００ コンピュータ
２２０１ ＤＶＤ−ＲＯＭ
２２１０ ホストコントローラ
２２１２ ＣＰＵ
２２１４ ＲＡＭ
２２１６ グラフィックコントローラ
２２１８ ディスプレイデバイス
２２２０ 入／出力コントローラ
２２２２ 通信インターフェイス
２２２４ ハードディスクドライブ
２２２６ ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ
２２３０ ＲＯＭ
２２４０ 入／出力チップ
２２４２ キーボード

Claims (12)

  1. シート状の測定対象物の厚さを測定する測定装置であって、
    第１波長を有する第１光を前記測定対象物に透過させた光の第１光強度、
    前記第１波長よりも前記測定対象物の材料による吸収率が低い第２波長を有する第２光を前記測定対象物に透過させた光の第２光強度、および、
    前記第１波長よりも前記測定対象物の材料による吸収率が低く、前記第２波長よりも流体を含んだ前記測定対象物による吸収率が低い第３波長を有する第３光を前記測定対象物に透過させた光の第３光強度、を検出する検出部と、
    前記検出部が検出した前記第１光強度、前記第２光強度、および、前記第３光強度に基づいて、前記測定対象物に含まれる前記流体による光の吸収の影響を低減するような補正値を算出する補正値算出部と、
    前記補正値算出部が算出した前記補正値を用いて、前記測定対象物の厚さを算出する厚さ算出部と、
    を備える測定装置。
  2. 前記流体は水分である、請求項１に記載の測定装置。
  3. 前記補正値算出部は、前記測定対象物に含まれる前記流体の量が異なる複数の場合における前記第１光強度、前記第２光強度、および、前記第３光強度に基づいて、補正係数を算出し、算出した前記補正係数を用いて前記補正値を算出する請求項１または２に記載の測定装置。
  4. 前記補正値算出部は、（数３）式を用いて前記補正係数を算出し、算出された前記補正係数を（数２）式に代入して前記補正値を算出する、請求項３に記載の測定装置。
    （ただし、（数３）式において、前記測定対象物に含まれる前記流体の量を変化させる前における前記第１光の一次第１透過率、前記第２光の一次第２透過率、および、前記第３光の一次第３透過率はそれぞれ、Ｔ１１、Ｔ２１、Ｔ３１であり、前記測定対象物に含まれる前記流体の量を変化させた後における前記第１光の二次第１透過率、前記第２光の二次第２透過率、および、前記第３光の二次第３透過率はそれぞれ、Ｔ１２、Ｔ２２、Ｔ３２であり、α１およびα２は前記補正係数であって、α１＋α２＝１である。）、
    （ただし、（数２）式において、前記第１光の第１透過率、前記第２光の第２透過率、および、前記第３光の第３透過率はそれぞれ、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３であり、Ｔｃは前記補正値である。）。
  5. 補正係数をあらかじめ記憶する記憶部を更に備え、
    前記補正値算出部は、前記記憶部から取得した前記補正係数を用いて前記補正値を算出する請求項１または２に記載の測定装置。
  6. 前記補正値算出部は、前記第１光強度に基づいて前記第１光を前記測定対象物に透過させた光の第１透過率を算出し、前記第２光強度に基づいて前記第２光を前記測定対象物に透過させた光の第２透過率を算出し、前記第３光強度に基づいて前記第３光を前記測定対象物に透過させた光の第３透過率を算出し、算出した前記第１透過率、前記第２透過率、および、前記第３透過率を用いて、前記補正値を算出する請求項１から５のいずれか一項に記載の測定装置。
  7. 前記検出部は、前記第１波長よりも前記測定対象物の材料による吸収率が低く、前記第２波長よりも流体を含んだ前記測定対象物による吸収率が低く、かつ、前記第３波長とは異なる第４波長を有する第４光を前記測定対象物に透過させた光の第４光強度を検出し、
    前記補正値算出部は、前記検出部が検出した前記第１光強度、前記第２光強度、前記第３光強度、および、前記第４光強度に基づいて、前記測定対象物に含まれる前記流体による光の吸収の影響、および、前記測定対象物の材料による光の散乱の波長依存性の影響を低減するような前記補正値を算出する請求項１から６のいずれか一項に記載の測定装置。
  8. 前記第２波長における前記流体による吸光度は、前記第３波長における前記流体による吸光度の２倍以上である請求項１から７のいずれか一項に記載の測定装置。
  9. 前記第１光、前記第２光、および、前記第３光を出力する光出力部を更に備える、請求項１から８のいずれか一項に記載の測定装置。
  10. 前記測定対象物の第１面に対してギャップを有する位置に設けられ、前記第１面に対向する第１開口を有する第１積分球と、
    前記測定対象物の前記第１面とは反対側の第２面に対してギャップを有する位置に設けられ、前記測定対象物を挟んで前記第１開口に対向する第２開口を有する第２積分球と、
    を更に備え、
    前記光出力部は、前記第１積分球の内部に光を照射し、
    前記検出部は、前記第２積分球の内部の光の強度を検出する請求項９に記載の測定装置。
  11. シート状の測定対象物の厚さを測定する測定方法であって、
    第１波長を有する第１光を前記測定対象物に透過させた光の第１光強度、前記第１波長よりも前記測定対象物の材料による吸収率が低い第２波長を有する第２光を前記測定対象物に透過させた光の第２光強度、および、前記第１波長よりも前記測定対象物の材料による吸収率が低く、前記第２波長よりも流体を含んだ前記測定対象物による吸収率が低い第３波長を有する第３光を前記測定対象物に透過させた光の第３光強度を検出することと、
    検出した前記第１光強度、前記第２光強度、および、前記第３光強度に基づいて、前記測定対象物に含まれる前記流体による光の吸収の影響を低減するような補正値を算出することと、
    算出した前記補正値を用いて、前記測定対象物の厚さを算出することと、
    を備える測定方法。
  12. コンピュータにより実行されて、前記コンピュータを、
    第１波長を有する第１光を測定対象物に透過させた光の第１光強度、前記第１波長よりも前記測定対象物の材料による吸収率が低い第２波長を有する第２光を前記測定対象物に透過させた光の第２光強度、および、前記第１波長よりも前記測定対象物の材料による吸収率が低く、前記第２波長よりも流体を含んだ前記測定対象物による吸収率が低い第３波長を有する第３光を前記測定対象物に透過させた光の第３光強度を検出する検出部と、
    前記検出部が検出した前記第１光強度、前記第２光強度、および、前記第３光強度に基づいて、前記測定対象物に含まれる前記流体による光の吸収の影響を低減するような補正値を算出する補正値算出部と、
    前記補正値算出部が算出した前記補正値を用いて、前記測定対象物の厚さを算出する厚さ算出部と、
    して機能させる測定プログラム。
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