JPH028163Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案はフイルタ等の膜厚やカラー鉄板等金属
表面に塗装した塗膜厚を測定する膜厚計に関し、
特にレシオ方式を採用した高速で簡単な構成の光
学的膜厚計に関するものである。

従来の技術 従来フイルムやカラー鉄板等の製造工程では、
フイルム膜厚や塗膜厚を常時測定し、正しい品質
が確保されているかどうかチエツクするため各種
の膜厚計が使われている。その１つとして光を利
用した膜厚計では、サンプルの吸収波数の光と吸
収のない波数の光をそれぞれ別々の検知器に入射
させ、吸収のない波数の光強度と比べ吸収波数の
光強度がどれ位小さくなつているかを測定し、そ
の値からサンプルの膜厚が求められているが、こ
の種の膜厚計は上記のような目的で使われる関係
上、正確且つ高速で、簡単な構成という３つの条
件を同時に満していることが重要である。

しかし上記の従来例では、別々の２つの検知器
を用いているため、それだけ構成が複雑になるば
かりか、コストも高くなる結果、実用化の点であ
まり好ましくない。又、サンプルの吸収波数と吸
収のない波数を得るのに、グレーテイング等から
成る分光器を用い、これをスキヤンするのでは構
成が複雑になる他測定時間が長くなり、製造工程
のスピードアツプという要求も満すことができな
い。

目 的 本考案の目的はこうした従来例の欠点を考慮
し、バンドパスフイルターから成るセクターを用
いレシオ方式で光学的な膜厚測定を行ない実用化
に適した膜厚計を提供することにある。

構 成 すなわち本考案による膜厚計は、光源からの光
をサンプル膜に照射し、該膜の透過光又は反射光
を一定周期で回転するセクターへ導き、該セクタ
ーを膜の吸収波数に対応した第１のバンドパスフ
イルターと吸収の無い波数に対応した第２バンド
パスフイルターとで構成して、第１バンドパスフ
イルターと第２バンドパスフイルターの両透過光
が別々の断続周波数を持つように成し、両透過光
を一つの検知器へ導き電気信号へ変換した後、各
断続周波数で同期整流し両透過光の各強度を求
め、その比からサンプル膜の膜厚を求めることを
特徴とするものである。

又本考案の特に好ましい実施例では、上記セク
ターがそれぞれ1/4円を成す第１バンドパスフイ
ルター、第２バンドパスフイルター、遮断部分、
第２バンドパスフイルターをこの順序で並べた円
形セクターから成り、両透過光の断続周波数が
と2に成るように構成される。

以下本考案の実施例を図面に沿つて詳しく説明
する。第１図は透過測定の場合の本考案による膜
厚計を示すブロツク図で、光源１から出た光はレ
ンズ２を経て、フイルム等光を透過するサンプル
膜３に照射される。光源１は、サンプル膜３の吸
収波数を含んだ光を発するものであればよい。サ
ンプル膜３を透過した光は、一定周期で回転する
セクター４で断続された後、レンズ５を経て一つ
の検知器６に入射する。検知器６としては、熱電
対、PbS等任意のものを使用できる。

ここで、セクター４は例えば第２図のように構
成されている。すなわち、全体として円形を成す
セクター４は1/4円づつ４つの区画に分れ、各区
画はサンプル膜の吸収波数に対応した第１のバン
ドパスフイルター７（透過波数λ_p）、吸収のない
波数に対応した第２のバンドパスフイルター８
（透過波数；λ_B）、光を遮断するいわゆるダータ部
分９、そして第２のバンドパスフイルター８から
成り、図示のように第１バンドパスフイルター７
と遮断部分９及び第２バンドパスフイルター８同
士が相対向するように配置されている。

従つて、このセクター４を通過した光を受ける
検知器６の出力信号は、第３図のように表わされ
る。今、セクターの遮断部分９が光束中に入つて
いるとすると、光は検知器６に届かないから出力
は現われずＤとなる。次に、第２バンドパスフイ
ルター８が光束中に入り、この波数で吸収は生じ
ないから、出力は最も高くλ_Bとなる。次に、第１
バンドパスフイルター７が光束中に入り、この波
数でサンプル膜は吸収を生じるから、出力はその
分レベルが下がりλ_Pとなる。最後に、もう一度第
２バンドパスフイルター８が光束中に入るから、
出力は再びλ_Bとなる。これで一周期が終了し、以
下同様の出力信号が繰り返される。

第３図から明らかなように、検知器６の出力信
号中には、周波数の信号と周波数２の信号が
含まれており、周波数の信号はサンプル膜の吸
収波数の光強度に対応し、一方周波数2の信号は
吸収のない波数の光強度に対応している。従つ
て、検知器６の出力信号から周波数と2の信号
を別々に取り出して2にを足し込むとリフアレ
ンスは一定になるので吸収波数の光強度と吸収の
ない波数の光強度に関する情報が得られる。そこ
で、検知器６の出力信号は周波数の同期整流器
１０と周波数2の同期整流器１１でそれぞれ整流
され、一方は√２＝Iλ_P、他方は足算器１２を
経て／√２＋2＝Iλ_Bとなる。そして両出力の
比Iλ_P／Iλ_Bの値に基いて所定の演算を演算器１３
で行ない、サンプル膜の膜厚が求められる。

上記の実施例は、サンプル膜３がフイルムのよ
うに透明な場合を示しているが、カラー鉄板等の
塗膜のように光が透過しないサンプルにも適用で
きる。第４図は、このような反射測定の場合の光
学系の一部を示している。光源１からの光はレン
ズ２を経て、金属板１４の表面に施されたサンプ
ル塗膜３′に照射される。サンプル塗膜３′からの
反射光は第２図のごとく構成されたセクター４を
通り、以下第１図と同じように処理されて、サン
プル塗膜３′の膜厚が求められる。

又、上記の実施例ではセクター４を1/4円づつ
に区画し、その１つを第１バンドパスフイルタ
ー、２つを第２バンドフイルター、残りの１つを
遮断部分とし、吸収波数の光と吸収のない波数の
光を周波数と2でそれぞれ断続するようにした
が、セクターの具体的な構成はこれに限られな
い。要は、両透過光を同期整流によつて別々の成
分として取り出せるように、異つた周波数で断続
する点にある。

効 果 以上述べたように本考案によれば、１個の検知
器ですむから、２個の検知器を使う従来例のよう
に構成が複雑とならず、コストも割安になる。
又、グレーテイング等の分光器を用いるのではな
く、バンドパスフイルターを使つて分光している
から、この点でも構成が簡単になるばかりか、測
定時間が長くなることもない。又、２つの周波数
成分のレシオ方式による光学検知方式であるた
め、櫛を使つた光学的零位方式で見られる欠点、
例えばリニアリテイーが低い、吸収誤差が大き
い、応答が遅い等を蒙ることもない。さらに本考
案では単一光束を用いているため、二光束の方式
と比べて光エネルギーを有効利用でき、λ_Bでは
100％、λ_Pでは100／√２％それぞれ利用可能とな
る。従つてその分Ｓ／Ｎ比が向上し、特に精密な
測定精度を必要とする分野における実用上の価値
は顕著である。その結果、製造工程中における品
質管理で使用するのに最適な膜厚計を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は透過測定の場合の本考案による膜厚計
を示すブロツク図、第２図は本考案の膜厚計で用
いるセクターの構成を示す図、第３図は検知器か
らの出力信号を示す図、第４図は反射測定の場合
の光学系の一部を示す図である。 １……光源、２，５……レンズ、３，３′……
サンプル膜、４……セクター、６……検知器、７
……第１のバンドパスフイルター、８……第２の
バンドパスフイルター、９……遮断部分、１０，
１１……同期整流器、１２……足算器、１３……
演算器、１４……金属板。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 光源からの光をサンプル膜に照射し、該膜の
   透過光又は反射光を一定周期で回転するセクタ
   ーへ単一光束として導き、該セクターを膜の吸
   収波数に対応した第１のバンドパスフイルター
   と吸収の無い波数に対応した第２バンドパスフ
   イルターとを異なる数で同一円周方向に配列し
   て構成し第１バンドパスフイルターと第２バン
   ドパスフイルターが上記単一光束を横切つて両
   透過光又は反射光が別々の断続周波数を持つよ
   うに成し、両透過光又は反射光を一つの検知器
   へ導き電気信号へ変換した後、各断続周波数で
   同期整流し両透過光又は反射光の各強度を求
   め、その比からサンプル膜の膜厚を求めること
   を特徴とする膜厚計。 (2) 上記セクターがそれぞれ1/4円を成す第１バ
   ンドパスフイルター、第２バンドパスフイルタ
   ー、遮断部分、第２バンドパスフイルター、を
   この順序で並べて構成し、両透過光又は反射光
   の断続周波数がと2に成るようにしたことを
   特徴とする実用新案登録請求の範囲第(1)項に記
   載の膜厚計。