JPH01143908A - 薄膜厚測定器 - Google Patents
薄膜厚測定器Info
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- JPH01143908A JPH01143908A JP30386487A JP30386487A JPH01143908A JP H01143908 A JPH01143908 A JP H01143908A JP 30386487 A JP30386487 A JP 30386487A JP 30386487 A JP30386487 A JP 30386487A JP H01143908 A JPH01143908 A JP H01143908A
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 5
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
- G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
- G01B21/08—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness for measuring thickness
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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。
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）
本発明は導電体からなる基板上に形成された絶縁性薄膜
の厚みを測定する非接触型の測定器に関する。
の厚みを測定する非接触型の測定器に関する。
（従来技術）
従来、銅、アルミニウム、鉄等の導電体からなる基板上
に、アルマイト薄膜、塗装薄膜等の絶縁性′ＦｓＷＩＡ
が形成されたものであって、その絶縁性薄膜の厚さを測
定する測定器としてうず電流センサーを用いた接触型測
定器がある。
に、アルマイト薄膜、塗装薄膜等の絶縁性′ＦｓＷＩＡ
が形成されたものであって、その絶縁性薄膜の厚さを測
定する測定器としてうず電流センサーを用いた接触型測
定器がある。
この測定器は支持脚を有した器枠にうず電流センサーを
取付けたもので、支持脚を測定器（薄膜上）に載せ、う
ず電流センサーと測定１１！ｌの基板となっている導電
体を利用して基板表面までの距ｌ１１（ｊ＋）を測定し
、且つうず電流センサー先端から支持脚下端までの距離
（Ｊ２）が予め決定されているため、Ｊ＋ −４２で
薄膜の厚さが求められる。
取付けたもので、支持脚を測定器（薄膜上）に載せ、う
ず電流センサーと測定１１！ｌの基板となっている導電
体を利用して基板表面までの距ｌ１１（ｊ＋）を測定し
、且つうず電流センサー先端から支持脚下端までの距離
（Ｊ２）が予め決定されているため、Ｊ＋ −４２で
薄膜の厚さが求められる。
しかして、上記した測定器は測定面上に該測定器を載せ
て行なう接触タイプであるため、測定面（薄膜）を傷付
は易く、測定物が移動するもの、例えば自動車の組立て
ラインにおいてボディ表面に施される塗装面を損傷する
ことなく薄膜の厚さを測定するようなことは困難なもの
である。従つて、上記のような場合には測定場所で測定
物を停止させ、測定終了後移動させることになり、作業
スピードを低下させることにもなりかねない′ものであ
る。
て行なう接触タイプであるため、測定面（薄膜）を傷付
は易く、測定物が移動するもの、例えば自動車の組立て
ラインにおいてボディ表面に施される塗装面を損傷する
ことなく薄膜の厚さを測定するようなことは困難なもの
である。従つて、上記のような場合には測定場所で測定
物を停止させ、測定終了後移動させることになり、作業
スピードを低下させることにもなりかねない′ものであ
る。
（発明の技術的課題）
そこで本願出願人は前述した従来不具合を解消すべく非
接触型の測定器、詳しくは、導電体からなる基板上に形
成された絶縁性１１１１の厚みを測定する測定器であっ
て、３粋の中央部に基板表面までの距離を測定するうず
電流センサーを垂下支持するとともに該センサーの周囲
に前記薄膜表面までの距離を測定する投光部と受光部と
からなるレーザーセンサーを配設した測定器を先に出願
した（実願昭６２−１０９７９９号及び実願昭６２−１
５４１６０号）。
接触型の測定器、詳しくは、導電体からなる基板上に形
成された絶縁性１１１１の厚みを測定する測定器であっ
て、３粋の中央部に基板表面までの距離を測定するうず
電流センサーを垂下支持するとともに該センサーの周囲
に前記薄膜表面までの距離を測定する投光部と受光部と
からなるレーザーセンサーを配設した測定器を先に出願
した（実願昭６２−１０９７９９号及び実願昭６２−１
５４１６０号）。
しかるに上記先願において、その実施例にレーザーセン
サーの投光部における集光用レンズとして凸レンズ又は
凹凸の組合せレンズを用いる場合を示した。
サーの投光部における集光用レンズとして凸レンズ又は
凹凸の組合せレンズを用いる場合を示した。
しかしながら、上記レンズを用いた場合には、レンズの
収差により、薄膜表面における集光点が大きいとともに
レーザー光線のエネルギー損失が大きく、それが測定精
度に著しく影響を及ぼすことが判明した。
収差により、薄膜表面における集光点が大きいとともに
レーザー光線のエネルギー損失が大きく、それが測定精
度に著しく影響を及ぼすことが判明した。
その欠点を解消しようとすれば、厚み大なる組合せレン
ズを使用しなければならず、著しいコスト高及び測定器
の大型化を必要とし実用性に劣ることとなる。
ズを使用しなければならず、著しいコスト高及び測定器
の大型化を必要とし実用性に劣ることとなる。
而して本発明は断る事情に鑑み、投光されたレーザー光
線の集光効率を高めて測定精度を前記先願発明より一層
向上させ、かつコンパクトにして安価な測定器を提供せ
んとするものである。
線の集光効率を高めて測定精度を前記先願発明より一層
向上させ、かつコンパクトにして安価な測定器を提供せ
んとするものである。
（発明の構成）
斯る本発明の薄膜厚測定器は、３枠の中央部に基板表面
までの距離を測定するうずｍ流センサーを垂下支持する
とともに該センサーの周囲に前記１１１１表面までの距
離を測定する投光部と受光部とからなるレーザーセンサ
ーを配設し、その投光部の集光用レンズに屈折率分布型
レンズを用い該レンズの長さを、λ／２ｘ ｎ ＋ ２
／４＋α（但し、λはレンズ内における光線の波長、
ｎは整数、α＜λ／４）に設定してなることを特徴とす
る。
までの距離を測定するうずｍ流センサーを垂下支持する
とともに該センサーの周囲に前記１１１１表面までの距
離を測定する投光部と受光部とからなるレーザーセンサ
ーを配設し、その投光部の集光用レンズに屈折率分布型
レンズを用い該レンズの長さを、λ／２ｘ ｎ ＋ ２
／４＋α（但し、λはレンズ内における光線の波長、
ｎは整数、α＜λ／４）に設定してなることを特徴とす
る。
而して、うず電流センサーは器枠中央部に１個又は２以
上の複数個を配設することは先願用ａＳに示す通りであ
り、摸者によれば、基板表面までの距離測定の精度を向
上させることが可能である。
上の複数個を配設することは先願用ａＳに示す通りであ
り、摸者によれば、基板表面までの距離測定の精度を向
上させることが可能である。
又、上記整数ｎは機械的な組立性を考慮して設定する。
（作 用）
上記構成によれば、測定しようとする薄膜が形成されて
いる基板が４１１体であるため、ｔｓＭ板の表面までの
距離（Ｌｌ）をうず電流センサーで測定し、同時にｗｊ
ＷＡ表面までの距１１（Ｌ２）をレーザーセンサーで測
定する。それによって、Ｌｌ−が薄膜の厚さとして検出
測定される。
いる基板が４１１体であるため、ｔｓＭ板の表面までの
距離（Ｌｌ）をうず電流センサーで測定し、同時にｗｊ
ＷＡ表面までの距１１（Ｌ２）をレーザーセンサーで測
定する。それによって、Ｌｌ−が薄膜の厚さとして検出
測定される。
そして、レーザーセンサーによる測定の際、投光された
レーザー光線は屈折率分布型レンズ内を放物線状の波長
をもって進行し、その波長の最大振幅位置を若干越えた
位１２（λ／４＋α）で該レンズから出て、薄膜表面に
向は集束するよう出射し該表面で微小点となって集光す
る。
レーザー光線は屈折率分布型レンズ内を放物線状の波長
をもって進行し、その波長の最大振幅位置を若干越えた
位１２（λ／４＋α）で該レンズから出て、薄膜表面に
向は集束するよう出射し該表面で微小点となって集光す
る。
（実施例）
本発明の実施例を図面により説明すれば、１は３枠、２
は３枠１の中央部に垂下取付けたうず電流センサー、３
はうず電流センサー２の周囲に配設したレーザーセンサ
ーで、そのレーザーセンサー３は投光部３ａと受光部３
ｂとで構成されると共に、それら投光部３ａ受光部３ｂ
はその中心線がうずｆｌｌセンサー２の中心線に対し略
４５°の角度で交叉する如く配置されている。
は３枠１の中央部に垂下取付けたうず電流センサー、３
はうず電流センサー２の周囲に配設したレーザーセンサ
ーで、そのレーザーセンサー３は投光部３ａと受光部３
ｂとで構成されると共に、それら投光部３ａ受光部３ｂ
はその中心線がうずｆｌｌセンサー２の中心線に対し略
４５°の角度で交叉する如く配置されている。
上記うず電流センサー２のコイル径は５Ｊ１１１位とし
、３枠１の中央部に垂直状態に固定されている。
、３枠１の中央部に垂直状態に固定されている。
レーザーセンサー３を構成する投光部３ａは半導体レー
ザー４とその半導体レーザーの光を集束するレンズ５が
ホルダー６に定着保持させて形成され、半導体レーザー
４が取付けられた内ホルダ−６ａはレンズ５を取付けた
外ホルダ−８ｂに止めネジ７で軸方向に移ｉ７１Ｗ４ｗ
ｉ自在に取付けられている。
ザー４とその半導体レーザーの光を集束するレンズ５が
ホルダー６に定着保持させて形成され、半導体レーザー
４が取付けられた内ホルダ−６ａはレンズ５を取付けた
外ホルダ−８ｂに止めネジ７で軸方向に移ｉ７１Ｗ４ｗ
ｉ自在に取付けられている。
上記レンズ５は屈折率分布型のレンズ、すなわち屈折率
が中心軸から外周面に向って放物線状に分布している円
柱状の光学ガラス体であり、その一端面をレーザー４の
ダイオードに接合させて入射面とし、他端面を出射面と
する。
が中心軸から外周面に向って放物線状に分布している円
柱状の光学ガラス体であり、その一端面をレーザー４の
ダイオードに接合させて入射面とし、他端面を出射面と
する。
レンズ５の長さＳはλ／２Ｘｎ十λ／４＋αに設定し、
λはレンズ５内におけるレーザー光線の波長、ｎは整数
、αくλ／４である（第３図）。
λはレンズ５内におけるレーザー光線の波長、ｎは整数
、αくλ／４である（第３図）。
第３図においては原理的説明のためｎ−ｉの場合を示す
が、実際上は機械的な組立性を考慮して、ｎ−１〜３の
範囲のものを使用する。
が、実際上は機械的な組立性を考慮して、ｎ−１〜３の
範囲のものを使用する。
又、αはレーザー光線が放物線状波長の最大振幅位置（
λ／４）を越えて集束方向（減少方向）に変化する所定
位置を決定する長さであり、希望する焦点位置（ｆ）を
考慮して決定し、好ましくはα−λ／１２〜λ／６であ
る。
λ／４）を越えて集束方向（減少方向）に変化する所定
位置を決定する長さであり、希望する焦点位置（ｆ）を
考慮して決定し、好ましくはα−λ／１２〜λ／６であ
る。
レーザーセンサー３を構成する受光部３ｂは光位置セン
サー８と、そのセンサーへの光を集束するレンズ９がホ
ルダー１０に取付けられて形成され、光位置センサー８
が取付けられた内ホルダ−１０ａは中ホルダー１０ｂに
止めネジ１１ａで軸方向移動調節自在とされ、その中ホ
ルダー１０ｂはレンズ９を保持して外ホルダ−１０Ｃに
止めネジ１１ｂで軸方向移動調節自在に取付けられてい
る。
サー８と、そのセンサーへの光を集束するレンズ９がホ
ルダー１０に取付けられて形成され、光位置センサー８
が取付けられた内ホルダ−１０ａは中ホルダー１０ｂに
止めネジ１１ａで軸方向移動調節自在とされ、その中ホ
ルダー１０ｂはレンズ９を保持して外ホルダ−１０Ｃに
止めネジ１１ｂで軸方向移動調節自在に取付けられてい
る。
又、上記うず電流センサー２とレーザーセンサー３のお
ける受光部３ｂは夫々信号処理のため各機器に接続され
、アナログ処理→Ａ−Ｄ変換ハイブリッド処理→デジタ
ル処理→デジタル表示と処理、表示されるようにしであ
る。
ける受光部３ｂは夫々信号処理のため各機器に接続され
、アナログ処理→Ａ−Ｄ変換ハイブリッド処理→デジタ
ル処理→デジタル表示と処理、表示されるようにしであ
る。
次に上記した測定器を用いての測定方法を第２図に基づ
き説明すると、先づ測定器を測定面に対し所定の間隔を
おいて対峙させ、うず電流センサー２と測定面１２にお
ける基板１２ａとでうず電流による変化からうず電流セ
ンサー２の基点から基板１２ａ表面までの距Ｍ Ｌ ＋
が測定される。
き説明すると、先づ測定器を測定面に対し所定の間隔を
おいて対峙させ、うず電流センサー２と測定面１２にお
ける基板１２ａとでうず電流による変化からうず電流セ
ンサー２の基点から基板１２ａ表面までの距Ｍ Ｌ ＋
が測定される。
又、レーザーセンサー３の投光部３ａにおいて、レーザ
ー４からレンズ５に入射されたレーザー光線は該レンズ
５内を第３図の如く進行した後出射して薄膜１２ｂの表
面の微小点となって集光し、その反射光が受光部３ｂに
受光され、それにより基点から薄膜１２ｂの表面までの
距離Ｌ２が測定される。
ー４からレンズ５に入射されたレーザー光線は該レンズ
５内を第３図の如く進行した後出射して薄膜１２ｂの表
面の微小点となって集光し、その反射光が受光部３ｂに
受光され、それにより基点から薄膜１２ｂの表面までの
距離Ｌ２が測定される。
従って測定（ｆｌＬ＋−Ｌ２の演算処理により薄膜１２
ｂの厚さＬ３が求められる。
ｂの厚さＬ３が求められる。
その後、器枠１又は基板１２ａ及び薄膜１２ｂを間歇的
に移動させ、その各位置において前述の測定動作を繰返
すことによりて薄膜１２ｂの厚み変化、すなわち各位置
における厚みが許容範囲内か否か検出することができる
。
に移動させ、その各位置において前述の測定動作を繰返
すことによりて薄膜１２ｂの厚み変化、すなわち各位置
における厚みが許容範囲内か否か検出することができる
。
（効 果）
本発明によれば次の効果を発揮できる。
■薄膜の厚さ測定の精度を向上する。すなわち、うず電
流センサーとレーザーセンサーとにより略同じ測定点に
おける距離を測定することと相俟って、所定長さの屈折
率分布型レンズの使用により、投光されたレーザー光線
のエネルギー旧失を減らし薄膜表面における集光効率を
高めることでレーザーセンサーの測定精度が高く、した
がって厚さ測定の精度が向上する。
流センサーとレーザーセンサーとにより略同じ測定点に
おける距離を測定することと相俟って、所定長さの屈折
率分布型レンズの使用により、投光されたレーザー光線
のエネルギー旧失を減らし薄膜表面における集光効率を
高めることでレーザーセンサーの測定精度が高く、した
がって厚さ測定の精度が向上する。
０組合せレンズを使用することに較べ、投光部がコンパ
クト、かつ安価である。
クト、かつ安価である。
第１図は本発明測定器の縦断正面図、第２図は測定原理
説明図、第３図は投光部の原理説明図である。 図中、１は器枠、２．はうず電流センサー、３はレーザ
ーセンサー、３ａは投光部、３ｂは受光部、５は屈折率
分布型レンズ、１２ａは基板、１２ｂは薄膜である。 特許出願人 信越エンジニアリング株式会社−１ｘ
＋
説明図、第３図は投光部の原理説明図である。 図中、１は器枠、２．はうず電流センサー、３はレーザ
ーセンサー、３ａは投光部、３ｂは受光部、５は屈折率
分布型レンズ、１２ａは基板、１２ｂは薄膜である。 特許出願人 信越エンジニアリング株式会社−１ｘ
＋
Claims (1)
- 導電体からなる基板上に形成された絶縁性薄膜の厚みを
測定する測定器であって、器枠の中央部に基板表面まで
の距離を測定するうず電流センサーを垂下支持するとと
もに該センサーの周囲に前記薄膜表面までの距離を測定
する投光部と受光部とからなるレーザーセンサーを配設
し、その投光部の集光用レンズに屈折率分布型レンズを
用い該レンズの長さを、λ／２×ｎ＋λ／４＋α（但し
、λはレンズ内における光線の波長、ｎは整数、α＜λ
／４）に設定してなる薄膜厚測定器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30386487A JPH01143908A (ja) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | 薄膜厚測定器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30386487A JPH01143908A (ja) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | 薄膜厚測定器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01143908A true JPH01143908A (ja) | 1989-06-06 |
Family
ID=17926197
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30386487A Pending JPH01143908A (ja) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | 薄膜厚測定器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01143908A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0402527A2 (de) * | 1989-06-12 | 1990-12-19 | TZN Forschungs- und Entwicklungszentrum Unterlüss GmbH | Vorrichtung und Verfahren zur berührungslosen Messung der Schichtdicke eines nichtleitenden Materials sowie Verwendung der Vorrichtung zur Messung kunststoffbeschichteter Metallteile |
| EP0629450A2 (en) * | 1993-05-07 | 1994-12-21 | Nordson Corporation | Powder coating system and powder coating thickness sensor |
| US5485082A (en) * | 1990-04-11 | 1996-01-16 | Micro-Epsilon Messtechnik Gmbh & Co. Kg | Method of calibrating a thickness measuring device and device for measuring or monitoring the thickness of layers, tapes, foils, and the like |
| CN105091728A (zh) * | 2015-08-28 | 2015-11-25 | 南京南车浦镇城轨车辆有限责任公司 | 放置式远场涡流传感器 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60114709A (ja) * | 1983-11-28 | 1985-06-21 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | 絶縁物の厚み測定装置 |
| JPS61254812A (ja) * | 1985-05-08 | 1986-11-12 | Meisan Kk | 非磁性体シ−ト厚さ連続測定装置 |
| JPS627012B2 (ja) * | 1981-12-21 | 1987-02-14 | Nissan Motor |
-
1987
- 1987-11-30 JP JP30386487A patent/JPH01143908A/ja active Pending
Patent Citations (3)
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| EP0402527A3 (de) * | 1989-06-12 | 1991-04-17 | TZN Forschungs- und Entwicklungszentrum Unterlüss GmbH | Vorrichtung und Verfahren zur berührungslosen Messung der Schichtdicke eines nichtleitenden Materials sowie Verwendung der Vorrichtung zur Messung kunststoffbeschichteter Metallteile |
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| CN105091728A (zh) * | 2015-08-28 | 2015-11-25 | 南京南车浦镇城轨车辆有限责任公司 | 放置式远场涡流传感器 |
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