JPH02115704A - 粗面の液膜厚測定方法及びその測定装置 - Google Patents

粗面の液膜厚測定方法及びその測定装置

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JPH02115704A
JPH02115704A JP27055088A JP27055088A JPH02115704A JP H02115704 A JPH02115704 A JP H02115704A JP 27055088 A JP27055088 A JP 27055088A JP 27055088 A JP27055088 A JP 27055088A JP H02115704 A JPH02115704 A JP H02115704A
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JP
Japan
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light
film thickness
rough surface
liquid
light beam
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JP27055088A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Kitajima
博史 北島
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Tateisi Electronics Co
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の分野〕 本発明は粗面にほぼ一様に付着する液の膜厚を測定する
測定方法及びその装置に関するものである。
〔発明の背景〕
印刷機械等においては印刷原板となる粗面を有する板に
ほぼ一様に液、例えば水等を付着させる必要がある。そ
してこのように液の膜厚をむらなく一様に塗布すること
によって均一な印刷を行うことができる。
しかしながら従来よりこのような粗面に付着する液体の
膜厚を測定するための方法及び装置は提案されていなか
った。そのため印刷を繰り返しながら液の付着程度を確
認する必要があった。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたもの
であって、粗面に薄くほぼ一様に付着する液の膜厚を正
確に測定できる方法及び装置を捷供することを技術的課
題Σする。
〔課題を解決するための手段〕
本願の請求項1の発明は粗面にほぼ一様に付着する液の
膜厚を測定する粗面の液膜厚測定方法であって、粗面に
対して所定角度傾けて光ビームを照射し、光ビームの粗
面より反射された正反射光及びその周囲に得られる拡散
反射光を受光し、正反射光及び拡散反射光の光量レベル
の比又は差に基づいて膜厚を検出するようにしたことを
特徴とするものである。
又本願の請求項2の発明は粗面にほぼ一様に付着する液
の膜厚を測定する測定装置であって、粗面に対して所定
角度傾けて粗面に向けた光ビームを照射する投光部と、
投光部より照射された光ビームの正反射光を受光する第
1の受光手段と、投光部より照射された光ビームの拡散
反射光を受光する第2の受光手段と、第1.第2の受光
手段より得られる出力の比又は差を算出する演算手段と
を具備し、該演算手段の出力に基づいて液の膜厚を測定
することを特徴とするものである。
又本願の請求項3の発明は粗面にほぼ一様に付着する液
の膜厚を測定する粗面の液膜厚測定方法であって、粗面
に対して所定角度傾けて光ビームを照射し、光ビームの
粗面より反射された光の正反射光及び拡散反射光の受光
領域の受光量をカメラによって受光し、所定レベルを越
える反射光の受光面積に基づいて液膜厚を検出すること
を特徴とするものである。
更に本願の請求項4の発明は粗面にほぼ一様に付着する
液の膜厚を測定する測定装置であって、粗面に対して所
定角度傾けて粗面に向けた光ビームを照射する投光部と
、投光部より照射された光ビームの正反射光及び拡散反
射光の受光領域を受光するカメラと、カメラより得られ
る各画素について所定レベルを越える受光面積を判別す
る信号処理手段と、を具備し、該信号処理手段の出力に
基づいて液の膜厚を測定することを特徴とするものであ
る。
〔作用〕
このような特徴を有する本願の請求項1及び2の発明に
よれば、粗面に付着する液滴に対して粗面から所定角度
傾けて光ビームを照射し、その正反射光とその周囲に得
られる拡散反射光の光レベルの差又は比に基づいて付着
する液の膜厚を測定するようにしている。そして膜厚が
均一であればその液の上面は鏡面体となっているため膜
厚の表面で光は全反射して正反射光が第1の受光手段に
与えられ、膜厚が薄くなれば膜厚の影響によって照射さ
れた光は一部が全反射せずにその周辺に散乱することと
なる。従って第1.第2の受光手段より夫々正反射光と
拡散反射光の光量を検出し、演算手段によりそれらの比
又は差を検出することにより粗面上の液の膜厚を測定す
ることができる。
又本願の請求項3及び4の発明によれば、投光部からの
光をカメラによって受光している。そして受光出力の各
画素について受光量が所定レベルを越えている画素数を
判別することにより正反射光と拡散反射光との分布を把
握することができ、この画素数が散乱量、即ち膜厚に対
応しているためこのデータに基づいて膜厚を測定するよ
うにしている。
〔発明の効果〕
そのため本願の請求項1及び2の発明によれば、。
膜厚が十分薄い場合には比較的簡単な構成で客観的に膜
厚を判別することができるという効果が得られる。又本
願の請求項3及び4の発明によれば、カメラを用いてい
るため反射光が分布する領域での正反射及び散乱の分布
を正確に識別することができ、これに基づいて正確に粗
面上の液の膜厚を測定することが可能となる。
〔実施例の説明〕
第1図は本願の請求項1及び2の発明を具体化した第1
実施例による膜厚測定装置を示すブロック図である。本
図において上面が微小な凹凸を有する粗面の粗面11に
例えば水滴2をほぼ一様に塗布した後その膜厚を測定し
ている状態を示す図である。粗面板1にはその面から所
定角度(α)傾けて投光部3を配置する。投光部3は平
行な光ビームを粗面板1に照射するものであって、例え
ば第2図(a)に示すように可視光を発光するHe−N
eレーザ4をそのまま用いてもよく、又第2図(b)に
示すように半導体レーザ5を投光素子として用いてその
光を集束レンズ6によって集束し平行な光ビームとして
粗面板1に照射するようにしてもよい。又第2図(C)
に示すようにレーザに代えてハロゲンランプ7を光源と
し、中央に開口を有するピンホール板8を用いてその開
口部を通過する光を集束レンズ9によって集束させて平
行なビームとするようにしてもよい。
さて投光部3から粗面板1に照射された光はその上面で
反射され反射光が受光部lOに与えられる。受光部10
には図示のように正反射光を受光する領域に第1の受光
素子、例えばフォトダイオード11を設け、その周囲の
いずれかの部分に第2の受光素子、例えばフォトダイオ
ード12を設ける。これらのフォトダイオード11.1
2から得られる出力は夫々増幅回路13.14に与えら
れる。増幅回路13.14はこれらの信号を増幅して光
信号P+、Pgを得るものであり、その出力は積分回路
15.16に与えられる。積分回路15.16は光信号
を一定時間積分することによりその時間的な平均値信号
Q、、Q!を得るものであり、その出力は演算部17に
与えられる。演算部17は積分回路15.16の出力Q
t 、 Qzの比、例えばQ z / Q +を演算す
るものであって、その演算信号を出力部18に与える。
出力部18は演算された信号をリニアライズすると共に
得られた信号を膜厚に対応してo−1ov等の電圧信号
又は4〜20mAの電流信号として出力するものである
。フォトダイオード11.増幅回路13及び積分回路1
5は光ビームの正反射光を受光する第1の受光手段を構
成しており、フォトダイオード12、増幅回路14及び
積分回路16は光ビームの拡散反射光を受光する第2の
受光手段を構成している。又演算部17は積分回路15
.16の出力比を算出する演算手段を構成している。
次に本実施例の動作について説明する。投光部3のHe
−Neレーザ4を駆動すれば平行な光ビームが粗面板1
に照射される。この光ビームと粗面板との角度αを光が
全反射するような小さい角度に保っておくものとすれば
、レーザビームが反射され、受光部10に与えられる。
ここで第3図(a)に示すように粗面板1の粗面1a上
の凹凸に対して水2の膜厚が十分大きいときには、レー
ザビームは散乱することなく全て全反射して受光部10
のフォトダイオード11に与えられる。従ってその受光
量を増幅回路13を介して電気信号PP2に変換し、所
定時間積分回路15.16によって積分しても、積分回
路16には極めて低いレベルの信号しか与えられなくな
る。従って水の膜厚が十分大きければ演算部17の出力
はほぼ零に近くなる。さて第3図(blに示すように水
2の膜厚が薄くなり粗面板1の粗面1aの凹凸の高さと
ほぼ等しくなれば、照射された光ビームは全て正反射す
ることはなく一部がその凹凸部によって散乱する。従っ
てフォトダイオード11で受光される受光レベルが低下
しフォトダイオード12の受光レベルが上昇する。その
ためこの信号を電気信号P、、P、に変換して所定時間
積分することによって演算部17より得られる出力は徐
々に大きくなる。このように膜厚に対応した出力が演算
部17より得られることとなり、この関係は例えば第4
図のように示される。従ってこの出力レベルをあらかじ
め校正しておき、その出力を例えばりニアライザ等を用
いて直線化することによっである範囲までの膜厚に対応
した直線的な出力を得ることができる。出力部18はア
ナログ回路から成るリニアライザを用いてもよく、又演
算部17の出力を一旦A/D変換してデジタル量に変換
しその出力を例えばマイクロコンピュータに与え、アラ
かじめ入力に対応した膜厚値を持つ補正テーブルを設け
ておきそのテーブルを読出すことによって膜厚のデジタ
ル値を得るようにしてもよい。又演算部17では積分回
路15.16の比によって膜厚信号を得るようにしてい
るが、両者の出力QQ2の差から膜厚信号を得るように
することもできる。
次に本願の請求項3及び4の発明を具体化した実施例に
ついて説明する。本実施例の液膜厚測定装置も粗面板1
の表面より所定角度αを傾けて投光部を配置し平行な光
ビームをその表面に照射して反射させることによって液
滴の膜厚を測定するようにしたことは前述した第1実施
例と同様である。第5図は本実施例による受光部及び信
号処理部の構成を示す図である。本実施例では受光部1
0として二次元の受光手段であるカメラを用い仮想受光
面の光の分布を検出するようにしている。
カメラ20の前面には仮想受光面21の光を受光素子、
例えばCCD22に集束させるレンズ23が設けられる
。CCD22はCCD駆動回路24によって連続的に駆
動され、各画素より光信号が得られる。クロック発振部
25はCCD駆動回路24及び各部にクロック信号を与
えるものである。
CCD駆動回路24より得られる各画素の出力は信号強
度判別回路26に与えられる。信号強度判別回路26は
CCD22の各画素についてその受光量が所定レベルを
越えているかどうかを判別するものであり、その判別出
力をカウンタ27に与える。カウンタ27はカウンタ制
御回路28よりゲート信号及びCCDの一掃引毎にリセ
ット信号が与えられ、クロック発振部25より得られる
クロックに対応したタイミングで判別出力を計数するも
のである。そしてカウンタ27の計数出力はラッチ回路
29に与えられる。ランチ回路29は計数値を一周期間
保持するものでありその出力はD/A変換器30に与え
られる。D/A変換器30はこの信号をアナログ信号に
変換するものであり、その出力は積分回路31を介して
出力部32に与えられる。出力部32の構成は前述した
第1実施例と同様である。ここで信号強度判別回路26
、カウンタ27.カウンタ制御回路28及びラッチ回路
29はカメラより得られる各画素によって所定レベルを
越える受光面積を判別する信号処理手段を構成している
次に本実施例の動作について説明する。投光部3より平
行な光ビームを粗面板1に対して照射するとその反射光
がカメラ21のCCD22に受光される。CCD駆動回
路24はCCD22の各画素より得られる受光信号を順
次信号強度判別回路26に与えている。従って所定のレ
ベルを越える画素を受光したときに信号強度判別回路2
6より判別信号が得られ、その信号の数がカウンタ27
によって計数される。第3図(a)に示すように液の膜
厚が大きければ平行なレーザビームは拡散することな(
全てが正反射するため、受光部のCCDに照射される面
積は極めて小さくなる。従って信号強度判別回路26よ
り所定レベルを越える信号強度が判別される画素数の数
も少な(なり、カウンタ27の計数値は小さくなる。従
ってこの出力をD/A変換器30によりアナログ信号に
変換し、積分回路31を介して出力する際にも低いレベ
ルの出力となる。一方策3図(b)に示すように液の膜
厚が薄くなれば拡散反射するため反射光が広い領域に拡
散することとなる。この場合には所定レベルを越える画
素数が増加する。従ってカウンタ27の計数値は膜厚と
対応することとなり、例えば第6図に示すようなグラフ
で表される。従ってカウンタ27の計数値を−サンプリ
ング期間ラッチしD/A変換器30を介してアナログ信
号に変換すると共に、更に積分回路31を介して出力す
ることによって膜厚に対応したアナログ信号を得ること
ができる。
又ラッチ回路29の出力はCPUに与えてデジタル的に
積分を行い補正テーブルによって画素数に対応した膜厚
信号を得るようにすることもできる。
尚本実施例では二次元のCODを有するテレビカメラを
設けてその画素数によって拡散の有無を判別して膜厚を
検出しているが、−次元のCCD等の画像検知素子を用
いて膜厚を計測することも可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例による粗面の液膜厚測定装置
のブロック図、第2図(al〜第2図(C)は投光部の
構成を示すブロック図、第3図(a)、第3図(′b)
は粗面と膜厚との関係を示す図、第4図は膜厚と演算部
の演算出力の関係を示すグラフ、第5図は本願の第2の
実施例による膜厚測定装置を示す図、第6図は膜厚と計
数出力を示すグラフである。 1・−・・−粗面板  2・−・−水  3−・−・−
・投光部4−−−−−−−He −N eレーザ  1
0−−−−一受光部11.12−・−・−フォトダイオ
ード  15,16゜31・・・・−積分回路  17
・・−・−・演算部  2゜・=・カメラ  2:L−
−−−−−−CCD   26・−−−−−・信号強度
判別回路  27・−−−−−−〜カウンタ特許出願人
   立石電機株式会社 代理人 弁理士 岡本宜喜(他1名) 第 図 第 図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)粗面にほぼ一様に付着する液の膜厚を測定する粗
    面の液膜厚測定方法であって、 粗面に対して所定角度傾けて光ビームを照射し、前記光
    ビームの粗面より反射された正反射光及びその周囲に得
    られる拡散反射光を受光し、前記正反射光及び拡散反射
    光の光量レベルの比又は差に基づいて膜厚を検出するよ
    うにしたことを特徴とする粗面の液膜厚測定方法。
  2. (2)粗面にほぼ一様に付着する液の膜厚を測定する測
    定装置であって、 粗面に対して所定角度傾けて粗面に向けた光ビームを照
    射する投光部と、 前記投光部より照射された光ビームの正反射光を受光す
    る第1の受光手段と、 前記投光部より照射された光ビームの拡散反射光を受光
    する第2の受光手段と、 前記第1、第2の受光手段より得られる出力の比又は差
    を算出する演算手段とを具備し、該演算手段の出力に基
    づいて液の膜厚を測定することを特徴とする粗面の液膜
    厚測定装置。
  3. (3)粗面にほぼ一様に付着する液の膜厚を測定する粗
    面の液膜厚測定方法であって、 粗面に対して所定角度傾けて光ビームを照射し、前記光
    ビームの粗面より反射された光の正反射光及び拡散反射
    光の受光領域の受光量をカメラによって受光し、 所定レベルを越える反射光の受光面積に基づいて液膜厚
    を検出することを特徴とする粗面の液膜厚測定方法。
  4. (4)粗面にほぼ一様に付着する液の膜厚を測定する測
    定装置であって、 粗面に対して所定角度傾けて粗面に向けた光ビームを照
    射する投光部と、 前記投光部より照射された光ビームの正反射光及び拡散
    反射光の受光領域を受光するカメラと、前記カメラより
    得られる各画素について所定レベルを越える受光面積を
    判別する信号処理手段と、を具備し、該信号処理手段の
    出力に基づいて液の膜厚を測定することを特徴とする粗
    面の液膜厚測定装置。
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Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5452953A (en) * 1993-10-12 1995-09-26 Hughes Aircraft Company Film thickness measurement of structures containing a scattering surface
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