JPH0210206A - 光学式膜厚測定装置 - Google Patents
光学式膜厚測定装置Info
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- JPH0210206A JPH0210206A JP63162149A JP16214988A JPH0210206A JP H0210206 A JPH0210206 A JP H0210206A JP 63162149 A JP63162149 A JP 63162149A JP 16214988 A JP16214988 A JP 16214988A JP H0210206 A JPH0210206 A JP H0210206A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
- G01B11/0616—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating
- G01B11/0625—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating with measurement of absorption or reflection
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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）
本発明はフィルム等の表面に塗布された塗膜等の厚みを
７Ｉｌ１１定する装置に関し、詳しくは被測定物からの
光の色度情報に基づいてこの披４１定物の膜厚を算出す
る光学式膜厚測定装置に関するものである。
７Ｉｌ１１定する装置に関し、詳しくは被測定物からの
光の色度情報に基づいてこの披４１定物の膜厚を算出す
る光学式膜厚測定装置に関するものである。
（従来の技術）
フィルム状のベースに塗膜を塗布する製造工程において
は、塗膜の塗布後その膜厚を検査する必要がある。この
ような検査のための膜厚測定装置としては、被測定物か
らの反射濃度を測定して膜厚を得るもの、波長の異なる
複数の光を被測定物に照射しこれらの光の反射率の差を
測定して膜厚を得るもの等が知られている。
は、塗膜の塗布後その膜厚を検査する必要がある。この
ような検査のための膜厚測定装置としては、被測定物か
らの反射濃度を測定して膜厚を得るもの、波長の異なる
複数の光を被測定物に照射しこれらの光の反射率の差を
測定して膜厚を得るもの等が知られている。
しかしながらこれらの従来技術は、特に塗膜の膜厚精度
が要求されるような工程で使用する場合には、感度的に
十分とはいえずａｐｊ定値のバラツキが大きいという問
題があり、さらに塗膜形成材料の種類によっては極めて
測定誤差が大きく測定可能な材料の種類が少ない等とい
う問題を有していた。
が要求されるような工程で使用する場合には、感度的に
十分とはいえずａｐｊ定値のバラツキが大きいという問
題があり、さらに塗膜形成材料の種類によっては極めて
測定誤差が大きく測定可能な材料の種類が少ない等とい
う問題を有していた。
このような従来技術の問題を解決した塗膜測定装置とし
て、被測定物からの光を分光し測色して色度座標を求め
、色度図上でのこの色度座標の座標点と、基準となる座
標点とを結ぶ直線の勾配を算出し、この勾配の値に基づ
いて被測定物の膜厚を求める方法が知られている（特開
昭５７−５２８０６号公報）。
て、被測定物からの光を分光し測色して色度座標を求め
、色度図上でのこの色度座標の座標点と、基準となる座
標点とを結ぶ直線の勾配を算出し、この勾配の値に基づ
いて被測定物の膜厚を求める方法が知られている（特開
昭５７−５２８０６号公報）。
（発明が解決しようとする課題）
ところが上記色度座標を求める膜厚を得る方法によれば
、基準となる座標点と色度座標の座標点を結ぶ直線の勾
配を求めるのであるから１つの座標点を特定するために
変数を２以上算出する必要がある。例えばＸ−Ｙ座標系
上で１ｌｌｌｌ定点の座標を特定するためには変数Ｘ、
Ｙの各々について座標値を算出する必要がある。この
ため膜厚を算出するのに要する時間が長くなり、また、
データテーブルを記憶するメモリも大容量のものが必要
となる。
、基準となる座標点と色度座標の座標点を結ぶ直線の勾
配を求めるのであるから１つの座標点を特定するために
変数を２以上算出する必要がある。例えばＸ−Ｙ座標系
上で１ｌｌｌｌ定点の座標を特定するためには変数Ｘ、
Ｙの各々について座標値を算出する必要がある。この
ため膜厚を算出するのに要する時間が長くなり、また、
データテーブルを記憶するメモリも大容量のものが必要
となる。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、色度座
標に基づいて被測定物の膜厚を得る装置において、従来
のものに比べより膜厚算出時間を短縮することができる
とともに、必要とされる記憶メモリの容量もより小さな
ものとすることが可能な光学式膜厚測定装置を提供する
ことを目的とするものである。
標に基づいて被測定物の膜厚を得る装置において、従来
のものに比べより膜厚算出時間を短縮することができる
とともに、必要とされる記憶メモリの容量もより小さな
ものとすることが可能な光学式膜厚測定装置を提供する
ことを目的とするものである。
（課題を解決するための手段）
本発明の光学式膜厚７１Ｉｌｊ定装置は、被測定物から
の分光された光を光検出手段により受光し、この光検出
手段により得られた光情報に基づき演算処理手段により
Ｌａｂ 表色系（ＣＩＥ Ｌａｂ表色系、以下同じ）
の変数ａ、ｂ のうちいずれか一方もしくはＬ＊ｕ＊
ｖ＊ 表色系（ＣＩＣＬ＊ｕ＊ｖ＊表色系、以下同じ
）の変数ｕ、ｖ のうちいずれか一方を演算し、この
演算された変数の値に基づき膜厚算出手段により被測定
物の膜厚を算出することを特徴とするものであり、光を
分光する分光手段を光源と被測定物の間に配設する構成
もしくは被ａ＋＋＋定物と光検出手段の間に配設する構
成のいずれとすることも可能である。
の分光された光を光検出手段により受光し、この光検出
手段により得られた光情報に基づき演算処理手段により
Ｌａｂ 表色系（ＣＩＥ Ｌａｂ表色系、以下同じ）
の変数ａ、ｂ のうちいずれか一方もしくはＬ＊ｕ＊
ｖ＊ 表色系（ＣＩＣＬ＊ｕ＊ｖ＊表色系、以下同じ
）の変数ｕ、ｖ のうちいずれか一方を演算し、この
演算された変数の値に基づき膜厚算出手段により被測定
物の膜厚を算出することを特徴とするものであり、光を
分光する分光手段を光源と被測定物の間に配設する構成
もしくは被ａ＋＋＋定物と光検出手段の間に配設する構
成のいずれとすることも可能である。
（作 用）
上記構成によれば、被測定物からの、分光された光から
得られた光情報に基づいて、Ｌ＊ａ”ｂ８表色系の変数
ａ＊もしくは変数ｂ 、またはＬ＊ｕ＊■＊表色系の変
数Ｕ＊もしくは変数Ｖ を演算処理手段により演算し、
これに基づいて被１１１１１定物の膜厚を算出するよう
にしている。したがって被測定物の膜厚を算出する際に
変数を１つ演算するだけでよく、変数を２つ以上演算す
ることにより膜厚を求めていた従来技術に比べ、膜厚を
算出するための処理速度を速くすることができるととも
に、データテーブルを記憶させておくためのメモリの容
量もより少なくすることが可能となる。
得られた光情報に基づいて、Ｌ＊ａ”ｂ８表色系の変数
ａ＊もしくは変数ｂ 、またはＬ＊ｕ＊■＊表色系の変
数Ｕ＊もしくは変数Ｖ を演算処理手段により演算し、
これに基づいて被１１１１１定物の膜厚を算出するよう
にしている。したがって被測定物の膜厚を算出する際に
変数を１つ演算するだけでよく、変数を２つ以上演算す
ることにより膜厚を求めていた従来技術に比べ、膜厚を
算出するための処理速度を速くすることができるととも
に、データテーブルを記憶させておくためのメモリの容
量もより少なくすることが可能となる。
（実 施 例）
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
第１図は本発明の一実施例の光学式膜厚測定装置を示す
概略図である。この装置はハロゲンランプ１から発光さ
れた光を分光フィルタ２を用いて分光し、この分光され
た光を光ファイバ３により被測定物４上に導いて、この
被測定物４の表面に照射し、この照射された光の該表面
から反射光をフォトダイオード５により受光し、このフ
ォトダイオード５により受光された反射光の光情報に基
づき演算処理手段６においてＬ＊ａ＊ｂ＊表色系の変数
ａ＊を演算し、さらに、演算された変数ａ＊の値に基づ
き膜厚算出手段７において膜厚を算出し、この算出され
た膜厚の値を被測定物４の膜厚値として出力するもので
ある。
概略図である。この装置はハロゲンランプ１から発光さ
れた光を分光フィルタ２を用いて分光し、この分光され
た光を光ファイバ３により被測定物４上に導いて、この
被測定物４の表面に照射し、この照射された光の該表面
から反射光をフォトダイオード５により受光し、このフ
ォトダイオード５により受光された反射光の光情報に基
づき演算処理手段６においてＬ＊ａ＊ｂ＊表色系の変数
ａ＊を演算し、さらに、演算された変数ａ＊の値に基づ
き膜厚算出手段７において膜厚を算出し、この算出され
た膜厚の値を被測定物４の膜厚値として出力するもので
ある。
また、上記ハロゲンランプ１は１２Ｖ、 １００ Ｗ仕
様のもので、色温度変換フィルタおよび熱線吸収フィル
タを備えたものを使用している。また、上記分光フィル
タ２は自動切換式の干渉フィルタである。光ファイバ３
の先端は、照射光の被測定物４の入射角αが４５″とな
るように配されている。
様のもので、色温度変換フィルタおよび熱線吸収フィル
タを備えたものを使用している。また、上記分光フィル
タ２は自動切換式の干渉フィルタである。光ファイバ３
の先端は、照射光の被測定物４の入射角αが４５″とな
るように配されている。
さらにフォトダイオード５はシリコン・フォトダイオー
ドを用いており、高速応答、低暗電流タイプのものが好
ましい。また、演算処理手段６はＣＰＵを内蔵した簡単
なコンピュータシステム（マイコンシステム、パソコン
システム）であって、フォトダイオード５から送出され
てきた光情報に基づいてＬ＊ａ８ｂ＊表色系の変数ａ＊
を演算するプログラムを内蔵したものである。なお、こ
の演算プログラムは被ΔＰ１定物４の材質等に応じてＬ
＊ａ＊ｂ＊表色系の変数ｂ’ｌ′を演算するプログラム
、あるいは２つの変数ａ＊、ｂ″″を演算するプログラ
ム、さらにはＬ＊ｕ＊ｖ＊表色系の変数Ｕ＊ ｖ′″の
うちいずれか一方もしくは双方を演算するプログラムと
することも可能である。さらに、膜厚算出手段７はＣＰ
Ｕおよび、データテーブルを内蔵し得るメモリを有する
マイコンシステムで構成され、演算処理手段６から送出
されてきた変数ａ１の値に基づき、この変数ａ の値に
対応する膜厚値をメモリ内のデータテーブル中から取り
出し出力する。このデータテーブルは、予め求めておい
たデータにより作成する。データテーブルの作成方法は
後述する。なお、演算処理手段６から送出される変数が
ａ ではなく ｂ ’１’、Ｕ＊もし＊ くはＶ＊である場合には、それに応じてメモリ内のデー
タテーブルを作成する。また、この膜厚算出手段７はマ
イコンシステム以外のコンピュータシステム、例えばパ
ソコンシステム等により構成することも可能であり、さ
らに同一のコンピュタシステムを演算処理手段６と共用
することも可能である。さらに、ハロゲンランプ１、分
光フィルタ２、光ファイバ３、フォトダイオード５およ
び演算処理手段６は、これらの手段を１つのシステムに
構成してなる分光測色計で置き替えることも可能である
。
ドを用いており、高速応答、低暗電流タイプのものが好
ましい。また、演算処理手段６はＣＰＵを内蔵した簡単
なコンピュータシステム（マイコンシステム、パソコン
システム）であって、フォトダイオード５から送出され
てきた光情報に基づいてＬ＊ａ８ｂ＊表色系の変数ａ＊
を演算するプログラムを内蔵したものである。なお、こ
の演算プログラムは被ΔＰ１定物４の材質等に応じてＬ
＊ａ＊ｂ＊表色系の変数ｂ’ｌ′を演算するプログラム
、あるいは２つの変数ａ＊、ｂ″″を演算するプログラ
ム、さらにはＬ＊ｕ＊ｖ＊表色系の変数Ｕ＊ ｖ′″の
うちいずれか一方もしくは双方を演算するプログラムと
することも可能である。さらに、膜厚算出手段７はＣＰ
Ｕおよび、データテーブルを内蔵し得るメモリを有する
マイコンシステムで構成され、演算処理手段６から送出
されてきた変数ａ１の値に基づき、この変数ａ の値に
対応する膜厚値をメモリ内のデータテーブル中から取り
出し出力する。このデータテーブルは、予め求めておい
たデータにより作成する。データテーブルの作成方法は
後述する。なお、演算処理手段６から送出される変数が
ａ ではなく ｂ ’１’、Ｕ＊もし＊ くはＶ＊である場合には、それに応じてメモリ内のデー
タテーブルを作成する。また、この膜厚算出手段７はマ
イコンシステム以外のコンピュータシステム、例えばパ
ソコンシステム等により構成することも可能であり、さ
らに同一のコンピュタシステムを演算処理手段６と共用
することも可能である。さらに、ハロゲンランプ１、分
光フィルタ２、光ファイバ３、フォトダイオード５およ
び演算処理手段６は、これらの手段を１つのシステムに
構成してなる分光測色計で置き替えることも可能である
。
また、被測定物４は不透明フィルム８上に塗布された、
軽金属を含む塗膜であるが、本実施例装置によってはそ
の他種々の材料で形成された膜の膜厚測定が可能である
。
軽金属を含む塗膜であるが、本実施例装置によってはそ
の他種々の材料で形成された膜の膜厚測定が可能である
。
以下、上述した膜厚算出手段７のメモリに予め入力して
おくデータテーブルの作成方法について説明する。まず
、厚み（単位はμｍ）が０．２゜０．４ 、０．６ 、
０．８ 、１．０の各サンプルについて上述した装置を
用いて各々１０回ずつ測定し、各測定毎に演算処理手段
６から出力される変数ａ の値を検出する。この後、検
出された変数ａ の値の平均値を各サンプル毎に算出す
る。この結果を下表に示す。さらに下表には、各サンプ
ルについての標桑偏差、最大値および最小値も併せて記
載する。
おくデータテーブルの作成方法について説明する。まず
、厚み（単位はμｍ）が０．２゜０．４ 、０．６ 、
０．８ 、１．０の各サンプルについて上述した装置を
用いて各々１０回ずつ測定し、各測定毎に演算処理手段
６から出力される変数ａ の値を検出する。この後、検
出された変数ａ の値の平均値を各サンプル毎に算出す
る。この結果を下表に示す。さらに下表には、各サンプ
ルについての標桑偏差、最大値および最小値も併せて記
載する。
また、各サンプルについての平均値、最大値および最小
値をグラフで示すと第２図の様になる。
値をグラフで示すと第２図の様になる。
第２図中、平均値は口印、最大値は◇印、最小値はΔ印
で示す。このようにして得られたグラフ上の各点に基づ
き間挿法により、各サンプルの膜厚の中間に位置する膜
厚に対応するａ の値を求め、この求められた多数の値
からデータテーブルを作成する。なお、間挿法に代えて
回帰分析により求めた値を用いてデータテーブルを作成
してもよい。
で示す。このようにして得られたグラフ上の各点に基づ
き間挿法により、各サンプルの膜厚の中間に位置する膜
厚に対応するａ の値を求め、この求められた多数の値
からデータテーブルを作成する。なお、間挿法に代えて
回帰分析により求めた値を用いてデータテーブルを作成
してもよい。
回帰分析を用いて膜厚とａ の関係式を求めるとＹ ＝
０．８３ｘ ＋０．０１９となる。ただし、Ｘは膜厚（
μｍ）、ｙはａ の値である。この回帰分析により求め
た各サンプルについてのａ を上表の計算値の欄に示す
。
０．８３ｘ ＋０．０１９となる。ただし、Ｘは膜厚（
μｍ）、ｙはａ の値である。この回帰分析により求め
た各サンプルについてのａ を上表の計算値の欄に示す
。
なお、上述した実施例装置においては、分光フィルタ２
をハロゲンランプ１と被測定物４の間に配しているが、
分光フィルタ２は被７９１定物４とフォトダイオード５
の間に配しても上記と同様に膜厚値を算出することが可
能である。ただし、上述した実施例のように被ａｐｔ宝
物４の前段に分光フィルタを配して、分光された光を披
ａＦＩ宝物４に照射する方がより高いＳ／Ｎを得ること
ができる。
をハロゲンランプ１と被測定物４の間に配しているが、
分光フィルタ２は被７９１定物４とフォトダイオード５
の間に配しても上記と同様に膜厚値を算出することが可
能である。ただし、上述した実施例のように被ａｐｔ宝
物４の前段に分光フィルタを配して、分光された光を披
ａＦＩ宝物４に照射する方がより高いＳ／Ｎを得ること
ができる。
なお、上述した実施例においては、被測定物４からの反
射光の光情報に基づいて膜厚を算出しているが、被７９
１定物４からの透過光の光情報に基づいて膜厚を算出す
ることも可能であり、特に塗膜のベースが透明であるよ
うな場合には透過光を利用する方法が有効である。
射光の光情報に基づいて膜厚を算出しているが、被７９
１定物４からの透過光の光情報に基づいて膜厚を算出す
ることも可能であり、特に塗膜のベースが透明であるよ
うな場合には透過光を利用する方法が有効である。
なお、本発明の装置は上述した実施例のものに限られる
ものではなくその他種々の構成の変更が可能であり、例
えば分光手段として上述した分光フィルタ２に代えて回
折格子や分光プリズムを用いることも可能である。
ものではなくその他種々の構成の変更が可能であり、例
えば分光手段として上述した分光フィルタ２に代えて回
折格子や分光プリズムを用いることも可能である。
（発明の効果）
以上説明したように本発明の光学式膜厚Δ１り定装置に
よれば、被７１Ｆ［宝物からの光情報に基づいてＬａｂ
表色系の変数ａ、ｂ のうち一方もしくはＬ＊ｕ
＊ｖ＊ 表色系の変数Ｕ、Ｖ つうち一方を演算する
だけで被測定物の膜厚を算出することができるので、従
来技術に比べ、膜厚算出時間を短縮することが可能とな
り、またデータテーブルを記憶させておくためのメモリ
の容量を小さいものとすることが可能となる。
よれば、被７１Ｆ［宝物からの光情報に基づいてＬａｂ
表色系の変数ａ、ｂ のうち一方もしくはＬ＊ｕ
＊ｖ＊ 表色系の変数Ｕ、Ｖ つうち一方を演算する
だけで被測定物の膜厚を算出することができるので、従
来技術に比べ、膜厚算出時間を短縮することが可能とな
り、またデータテーブルを記憶させておくためのメモリ
の容量を小さいものとすることが可能となる。
第１図は本発明の一実施例の光学式膜厚測定装置を示す
概略図、 第２図は第１図に示す膜厚算出手段に内蔵されているメ
モリ内へ格納するデータテーブルの作成方法を説明する
ためのグラフである。 １・・・ハロゲンランプ（光源） ２・・・分光フィルタ（分光手段） ３・・・光ファイバ ４・・・被Ａ１１ｌ定物（塗
膜）５・・・フォトダイオード（光検出手段）６・・・
演算処理手段 ７・・・膜厚算出手段第１図 第２図 １ＫＯ−Ｊｍ）
概略図、 第２図は第１図に示す膜厚算出手段に内蔵されているメ
モリ内へ格納するデータテーブルの作成方法を説明する
ためのグラフである。 １・・・ハロゲンランプ（光源） ２・・・分光フィルタ（分光手段） ３・・・光ファイバ ４・・・被Ａ１１ｌ定物（塗
膜）５・・・フォトダイオード（光検出手段）６・・・
演算処理手段 ７・・・膜厚算出手段第１図 第２図 １ＫＯ−Ｊｍ）
Claims (2)
- （１）光源と、この光源からの光を分光する分光手段と
、この分光手段により分光された光のうち被測定物から
の反射光もしくは透過光を受光する光検出手段と、この
光検出手段から得られた前記反射光もしくは透過光の光
情報に基づいてＬ＾＊ａ＾＊ｂ＾＊表色系の変数ａ＾＊
、ｂ＾＊のうち一方もしくはＬ＾＊ｕ＾＊ｖ＾＊表色系
の変数ｕ＾＊、ｖ＾＊のうち一方を算出する演算処理手
段と、この演算処理手段から出力された前記変数の値に
基づいて前記被測定物の膜厚を測定する膜厚算出手段と
からなることを特徴とする光学式膜厚測定装置。 - （２）膜厚を測定しようとする被測定物に光を照射する
光源と、該被測定物からの該光の反射光もしくは透過光
を分光する分光手段と、この分光手段により分光された
該反射光もしくは透過光を受光する光検出手段と、この
光検出手段から得られた前記反射光もしくは透過光の光
情報に基づいてＬ＾＊ａ＾＊ｂ＾＊表色系の変数ａ＾＊
、ｂ＾＊のうち一方もしくはＬ＾＊ｕ＾＊ｖ＾＊表色系
の変数ｕ＾＊、ｖ＾＊のうち一方を算出する演算処理手
段と、この演算処理手段から出力された前記変数の値に
基づいて前記被測定物の膜厚を測定する膜厚算出手段と
からなることを特徴とする光学式膜厚測定装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63162149A JPH0781840B2 (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | 光学式膜厚測定装置 |
| US07/655,020 US5056923A (en) | 1988-06-29 | 1991-02-14 | Optical thickness measuring apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63162149A JPH0781840B2 (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | 光学式膜厚測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0210206A true JPH0210206A (ja) | 1990-01-16 |
| JPH0781840B2 JPH0781840B2 (ja) | 1995-09-06 |
Family
ID=15748970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63162149A Expired - Lifetime JPH0781840B2 (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | 光学式膜厚測定装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5056923A (ja) |
| JP (1) | JPH0781840B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109084693A (zh) * | 2018-07-20 | 2018-12-25 | 东莞富亚电子有限公司 | 彩色图像测膜厚法 |
| CN109373918A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-02-22 | 哈尔滨工业大学 | 一种用于二维材料薄膜厚度测量的高效光学测量方法 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN109373918A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-02-22 | 哈尔滨工业大学 | 一种用于二维材料薄膜厚度测量的高效光学测量方法 |
Also Published As
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|---|---|
| JPH0781840B2 (ja) | 1995-09-06 |
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