JPH04115010U - thickness gauge - Google Patents

thickness gauge

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JPH04115010U
JPH04115010U JP1864491U JP1864491U JPH04115010U JP H04115010 U JPH04115010 U JP H04115010U JP 1864491 U JP1864491 U JP 1864491U JP 1864491 U JP1864491 U JP 1864491U JP H04115010 U JPH04115010 U JP H04115010U
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JP
Japan
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thickness
light
data
film
spectrometer
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Withdrawn
Application number
JP1864491U
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Japanese (ja)
Inventor
鉄人 仁神
Original Assignee
横河電機株式会社
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 フィルムを透過する光の減衰量を求めて厚さ
を測定するのでなく、新規な方法で厚さを測定すること
により誤差がなく正確に厚さを求めることのできる厚さ
計を提供することである。 【構成】 フィルムの厚さに基づく2経路の反射光もし
くは透過光を集光するレンズ3と、入射された光を波長
のスペクトルに分光し、干渉縞を作る分光計4と、その
出力のスペクトルデータを電気信号に変換するリニヤC
CD5と、干渉縞の周波数成分のデータを時間成分のデ
ータに変換するフーリエ変換演算部8と、その出力デー
タから厚さデータを算出する厚さ演算部9と、厚さを表
示する厚さ表示部10とを具備する。
(57) [Summary] [Purpose] Rather than measuring the thickness by determining the amount of attenuation of light that passes through the film, it is possible to accurately determine the thickness without errors by measuring the thickness using a new method. Our goal is to provide a thickness gauge that can. [Structure] A lens 3 that collects reflected or transmitted light in two paths based on the thickness of the film, a spectrometer 4 that separates the incident light into a wavelength spectrum and creates interference fringes, and its output spectrum. Linear C that converts data into electrical signals
CD5, a Fourier transform calculation unit 8 that converts frequency component data of interference fringes into time component data, a thickness calculation unit 9 that calculates thickness data from the output data, and a thickness display that displays the thickness. 10.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed explanation of the idea]

【0001】0001

【産業上の利用分野】[Industrial application field]

本考案はフィルムの製造工程において、オンラインでフィルムの厚さを測定す る厚さ計に関する。 This invention measures film thickness online during the film manufacturing process. Regarding the thickness gauge.

【0002】0002

【従来の技術】[Conventional technology]

従来、フィルムの厚さをオンラインで測定する装置には放射線又は赤外線を測 定フィルムに透過させ、フィルムの厚さに対応して一定の割合で吸収されて減衰 した光の透過量からフィルムの厚さを求めるWEB GAGEと称せられる装置 がある。 Traditionally, devices that measure film thickness online have been equipped with radiation or infrared radiation. It is transmitted through a constant film and is absorbed and attenuated at a constant rate depending on the thickness of the film. A device called WEB GAGE that calculates the thickness of a film from the amount of transmitted light. There is.

【0003】 この厚さ計には放射線を用いた放射線厚さ計と赤外線を用いた赤外線厚さ計が ある。放射線厚さ計は放射線源として放射線元素を用い、放射線としてその放射 線元素から放射されるβ線を用いている。β線の透過による減衰量は透過物体の 単位面積当りの重量により決まっており、減衰した透過量からその物体の単位面 積当りの重量が分り、延いてはその厚さが分る。このβ線を用いる厚さ測定は、 測定する物質を問わず、不透明な物でも測定することのできる利点がある。0003 This thickness gauge includes a radiation thickness gauge that uses radiation and an infrared thickness gauge that uses infrared rays. be. A radiation thickness meter uses a radioactive element as a radiation source, and its radiation is measured as radiation. It uses β-rays emitted from linear elements. The amount of attenuation due to the transmission of β-rays is It is determined by the weight per unit area, and the unit surface of the object is determined from the amount of attenuated transmission. You can find out the weight per stack and, by extension, its thickness. Thickness measurement using this β ray is Regardless of the substance being measured, it has the advantage of being able to measure even opaque objects.

【0004】 赤外線厚さ計で赤外線を用いるのは、フィルムの材質によって決まる或る波長 の赤外線が透過時に減衰する性質があるため、物質によって決まっている波長の 光を照射し、その減衰量によって厚さを測定している。可視光線では透明なフィ ルムに対しては殆ど減衰しないで透過するため、透過による減衰量から厚さを求 める方法は一般に用いていない。0004 Infrared thickness gauges use infrared light at a certain wavelength determined by the material of the film. Because infrared rays have the property of attenuating when transmitted, the wavelength determined by the material Light is irradiated and the thickness is measured based on the amount of attenuation. The film is transparent in visible light. The thickness is calculated from the amount of attenuation due to transmission, as it passes through the lume with almost no attenuation. This method is generally not used.

【0005】[0005]

【考案が解決しようとする課題】[Problem that the idea aims to solve]

ところで、放射線厚さ計は上記のように放射線元素を放射線源として用いてお り、放射線元素からのβ線の放射量は本質的に不均一で定まらない統計的な変動 があり、例えば、10μm以下の薄いフィルムの厚さを測定する際に精度良く測 定することができない。更に放射量の不安定さや、フィルムで吸収される割合に 対して空気により吸収されて減衰する割合が大きいことから分解能に限度があり 、薄いフィルムの測定は困難である。 By the way, the radiation thickness gauge uses radioactive elements as a radiation source as mentioned above. Therefore, the amount of β-ray radiation from radioactive elements is essentially non-uniform and has undefined statistical fluctuations. For example, when measuring the thickness of a thin film of 10 μm or less, it is possible to measure with high accuracy. cannot be determined. Furthermore, the instability of the radiation amount and the rate of absorption by the film On the other hand, the resolution is limited because the rate of absorption and attenuation by air is large. , measurement of thin films is difficult.

【0006】 また、赤外線厚さ計では、フィルムの表面とフィルムの裏面からの光源方向へ の2つの経路の異なる光の干渉のため干渉縞が生じ、透過光によるデータが干渉 縞のために正弦波状に変動して高分解能の測定が困難である。更に、フィルム表 面の反射により生ずる光量の損失に基づいて等価的な減衰が発生し、透過による 減衰量を正確に測定することができない。[0006] In addition, with an infrared thickness gauge, the direction of the light source from the front side of the film and the back side of the film is measured. Interference fringes occur due to the interference of light on two different paths, and data from transmitted light interferes. The fringes cause sinusoidal fluctuations, making high-resolution measurements difficult. Furthermore, the film surface An equivalent attenuation occurs based on the loss of light intensity caused by surface reflection, and an equivalent attenuation occurs due to transmission. Attenuation cannot be measured accurately.

【0007】 本考案は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は、上記のようにフィル ムを透過する光の減衰量を求めて厚さを測定するのではなく、新らしい方法で厚 さを測定することにより、誤差なく正確に厚さを求めることのできる厚さ計を提 供することにある。[0007] This invention was made in view of the above points, and its purpose is to Instead of measuring thickness by determining the amount of attenuation of light that passes through the film, a new method is used to measure thickness. We offer a thickness gauge that can accurately determine the thickness without error by measuring the thickness. It is about providing.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】[Means to solve the problem]

前記の課題を解決する本考案は、光源から投光された光による走行中のフィル ムシートからのフィルムの厚さに基づく2経路の反射光もしくは透過光を集光す る光学系と、該光学系から入射された光を波長のスペクトルに分光し、干渉縞を 作る分光計と、該分光計の出力の波長のスペクトルから波長毎の光の強度を検出 し、それにより干渉縞のデータを検出して電気信号に変換するリニヤCCDと、 干渉縞の周波数成分のデータを時間成分のデータに変換するフーリエ変換演算部 と、該フーリエ変換演算部の出力を受けて厚さのデータに変換する厚さ演算部と 、算出された厚さのデータを表示する厚さ表示部とを具備することを特徴とする ものである。 The present invention, which solves the above-mentioned problems, is designed to reduce the amount of light emitted from a light source while driving. Collects reflected light or transmitted light from two paths based on the thickness of the film from the film sheet. An optical system that separates the light incident from the optical system into a spectrum of wavelengths and creates interference fringes. Create a spectrometer and detect the intensity of light at each wavelength from the wavelength spectrum of the spectrometer's output. and a linear CCD that detects interference fringe data and converts it into an electrical signal, Fourier transform calculation unit that converts frequency component data of interference fringes into time component data and a thickness calculation unit that receives the output of the Fourier transform calculation unit and converts it into thickness data. , and a thickness display section that displays calculated thickness data. It is something.

【0009】[0009]

【作用】[Effect]

走行中のフィルムシートに光源から投光し、フィルムシートの厚さから生ずる 2経路の光データを分光計で分光して干渉縞を作る。この干渉縞のデータはリニ ヤCCDにおいて電気信号に変換され、フーリエ変換演算部と厚さ演算部とにお いて厚さのデータとされて厚さ表示部で表示される。 Light is emitted from a light source onto a moving film sheet, and the light is generated from the thickness of the film sheet. A spectrometer separates the optical data from the two paths to create interference fringes. This interference fringe data is It is converted into an electric signal in the CCD and sent to the Fourier transform calculation section and the thickness calculation section. This is treated as thickness data and displayed on the thickness display section.

【0010】0010

【実施例】【Example】

以下、図面を参照して本考案の実施例を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0011】 図1は本考案の一実施例の装置のブロック図である。図において、1はその厚 さを測定しようとするフィルムシートである。2はフィルムシート1を透過させ て光を発光する光源である。フィルムシート1を透過した光はレンズ(光学系) 3により集光される。4は回折格子、プリズム、レンズ系で構成されていて、フ ィルム成分で吸収されるスペクトルパタンの他に2つの経路の異なる光入力から 干渉縞を発生する分光計である。5は分光計4で分光された光のスペクトルの各 波長毎の光の強度を検出して電気信号に変換して出力するリニヤCCDである。[0011] FIG. 1 is a block diagram of an apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is the thickness This is a film sheet whose strength is to be measured. 2 transmits film sheet 1 It is a light source that emits light. The light transmitted through film sheet 1 is passed through the lens (optical system) The light is focused by 3. 4 consists of a diffraction grating, a prism, and a lens system. In addition to the spectral patterns absorbed by the film components, there are also two paths of different optical inputs. It is a spectrometer that generates interference fringes. 5 represents each of the spectra of light separated by the spectrometer 4. It is a linear CCD that detects the intensity of light for each wavelength, converts it into an electrical signal, and outputs it.

【0012】 6はリニヤCCD5の出力データの演算を行うCPUで、入力信号のノイズ等 の高い周波数を取り除くローパスフィルタ(以下LPFという)7と、LPF7 から入力されたデータをフーリエ変換し周波数空間のデータを時間空間のデータ とするフーリエ変換演算部8と、時間間隔で表現された干渉縞の周期的間隔から フィルムシート1の厚さを演算する厚さ演算部9で構成されている。0012 6 is a CPU that calculates the output data of the linear CCD 5, and eliminates noise etc. of the input signal. A low-pass filter (hereinafter referred to as LPF) 7 that removes high frequencies of Fourier transform the input data to convert frequency space data to time space data. From the Fourier transform calculation unit 8 and the periodic interval of the interference fringes expressed by the time interval, It is comprised of a thickness calculation section 9 that calculates the thickness of the film sheet 1.

【0013】 10はCPU6の厚さ演算部9で算出された厚さデータを表示する厚さ表示部 である。[0013] 10 is a thickness display unit that displays thickness data calculated by the thickness calculation unit 9 of the CPU 6; It is.

【0014】 次に、上記のように構成された実施例の動作を説明する。光源2から光を出射 しフィルムシート1を透過させる。この光はそのまま透過する光と、フィルムシ ート1の出射面から反射し入射面で再び反射してフィルムシート1から出射する 光との経路の異なる2つの光となる。この2経路の光となる状態を図2に示す。 図において、図1と同等の部分には同一の符号を用いてある。Dは光を検出する 検出器である。(イ)図は透過光の場合を示し、(ロ)図は反射光の場合を示し ている。何れの場合もフィルムシート1の両面からの反射が原因となって2経路 の光が生じている。[0014] Next, the operation of the embodiment configured as described above will be explained. Emit light from light source 2 and transmit the film sheet 1. This light is divided into two types: light that passes through the film as is, and light that passes through the film screen. It is reflected from the output surface of film sheet 1, reflected again at the incidence surface, and exits from film sheet 1. This results in two lights with different paths. FIG. 2 shows the state in which the light takes two paths. In the figure, the same reference numerals are used for parts equivalent to those in FIG. D detects light It is a detector. (A) Figure shows the case of transmitted light, (B) Figure shows the case of reflected light. ing. In either case, reflection from both sides of the film sheet 1 causes two routes. light is occurring.

【0015】 透過光はレンズ3で集光されて分光計4に導かれる。分光計4はその構成品で ある回折格子により入射光を波長のスペクトルに分光する。リニヤCCD5は入 射された光のスペクトルから各波長毎の光の強度を検出する。この時、干渉縞の データが検出される。[0015] The transmitted light is focused by a lens 3 and guided to a spectrometer 4. Spectrometer 4 is a component of A diffraction grating separates incident light into a spectrum of wavelengths. Linear CCD5 is on. The intensity of light for each wavelength is detected from the spectrum of the emitted light. At this time, the interference fringes Data is detected.

【0016】 リニヤCCD5において検出された干渉縞のデータはCPU6に送られる。C PU6においてデータは次のように処理される。LPF7はノイズ等の高周波成 分を取り除き干渉縞の周波数成分のみを通過させて干渉縞のデータをフーリエ変 換演算部8に入力する。フーリエ変換演算部8は干渉縞の周波数成分のデータを 時間成分のデータに変換し厚さ演算部9に入力する。厚さ演算部9は入力データ からフィルムシート1の厚さデータを算出する。このようにしてCPU6におい て厚さデータとされたデータは厚さ表示部10に表示される。[0016] Data of interference fringes detected by the linear CCD 5 is sent to the CPU 6. C Data is processed in the PU6 as follows. LPF7 is a high frequency component such as noise. The interference fringe data is Fourier-transformed by removing the interference fringe frequency components and passing only the frequency components of the interference fringe. It is input to the conversion calculation section 8. The Fourier transform calculation unit 8 converts the frequency component data of the interference fringes into The data is converted into time component data and input to the thickness calculation section 9. Thickness calculation section 9 input data The thickness data of film sheet 1 is calculated from. In this way, CPU6 smell The data converted into thickness data is displayed on the thickness display section 10.

【0017】 以上説明したように本実施例によれば、透明体であればフィルムの材質に関係 なく、サブミクロンの桁まで測定することができる。赤外線厚さ計では測定物体 の成分によって赤外線吸収波長帯が異なっている為、測定フィルム毎に赤外線の 吸収波長帯を選択するため、赤外フィルタを変える必要があり、又、吸収係数と フィルムの厚さとの対照表又は検量線が必要となっていた。本実施例の装置では 、上記のように光を透過する物体であれば、フィルムに限らずガラス板やプラス チック板等の厚さも、可視光線から赤外線までの幅広い光の波長の領域で光の波 長帯等なんらの変更をすることなく正確に測定することができる。[0017] As explained above, according to this example, if the film is transparent, It is possible to measure down to the submicron order. In an infrared thickness gauge, the object to be measured Since the infrared absorption wavelength band differs depending on the component, the infrared absorption wavelength band varies depending on the measurement film. In order to select the absorption wavelength band, it is necessary to change the infrared filter, and the absorption coefficient and A comparison table or calibration curve with film thickness was required. In the device of this example As mentioned above, any object that transmits light is not limited to film, but can also include glass plates and plastic plates. The thickness of the plastic board, etc., is also sensitive to light waves in a wide range of wavelengths from visible light to infrared light. Accurate measurements can be made without making any changes to the length of the belt or the like.

【0018】[0018]

【考案の効果】[Effect of the idea]

フィルムの厚さの測定において、減衰によるのではなく、干渉縞によって測定 することにしたので、誤差がなく、正確な厚さを求めることができるようになり 、実用上の効果は大きい。 Measuring film thickness by interference fringes rather than by attenuation Since we decided to do this, we are now able to obtain accurate thickness without any errors. , the practical effect is great.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】本考案の一実施例の厚さ計のブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram of a thickness gauge according to an embodiment of the present invention.

【図2】干渉縞発生の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of generation of interference fringes.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 フィルムシート 2 光源 3 レンズ(光学系) 4 分光計 5 リニヤCCD 8 フーリエ変換演算部 9 厚さ演算部 10 厚さ表示部 1 Film sheet 2 Light source 3 Lens (optical system) 4 Spectrometer 5 Linear CCD 8 Fourier transform calculation section 9 Thickness calculation section 10 Thickness display section

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】 光源(2)から投光された光による走行
中のフィルムシート(1)からのフィルムの厚さに基づ
く2経路の反射光もしくは透過光を集光する光学系
(3)と、該光学系(3)から入射された光を波長のス
ペクトルに分光し、干渉縞を作る分光計(4)と、該分
光計(4)の出力の波長のスペクトルから波長毎の光の
強度を検出し、それにより干渉縞のデータを検出して電
気信号に変換するリニヤCCD(5)と、干渉縞の周波
数成分のデータを時間成分のデータに変換するフーリエ
変換演算部(8)と、該フーリエ変換演算部(8)の出
力を受けて厚さのデータに変換する厚さ演算部(9)
と、算出された厚さのデータを表示する厚さ表示部(1
0)とを具備することを特徴とする厚さ計。
1. An optical system (3) that collects reflected light or transmitted light from a traveling film sheet (1) in two paths based on the thickness of the film caused by light projected from a light source (2); , a spectrometer (4) that separates the light incident from the optical system (3) into a spectrum of wavelengths and creates interference fringes; and a spectrometer (4) that separates the light incident from the optical system (3) into a spectrum of wavelengths, and calculates the intensity of light for each wavelength from the spectrum of wavelengths output from the spectrometer (4). a linear CCD (5) that detects interference fringe data and converts it into an electrical signal; and a Fourier transform calculation unit (8) that converts frequency component data of the interference fringe into time component data. A thickness calculation section (9) that receives the output of the Fourier transform calculation section (8) and converts it into thickness data.
and a thickness display section (1) that displays the calculated thickness data.
0).
JP1864491U 1991-03-26 1991-03-26 thickness gauge Withdrawn JPH04115010U (en)

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