JPH0663749B2 - 赤外線厚み計 - Google Patents
赤外線厚み計Info
- Publication number
- JPH0663749B2 JPH0663749B2 JP9925088A JP9925088A JPH0663749B2 JP H0663749 B2 JPH0663749 B2 JP H0663749B2 JP 9925088 A JP9925088 A JP 9925088A JP 9925088 A JP9925088 A JP 9925088A JP H0663749 B2 JPH0663749 B2 JP H0663749B2
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- Japan
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- polarized light
- light
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- measured
- reflected
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は赤外線を被測定対象であるシート状被測定体に
透過させ、その吸光度からこの物質の厚さを測定する赤
外線厚み計に関する。
透過させ、その吸光度からこの物質の厚さを測定する赤
外線厚み計に関する。
＜従来の技術＞ 従来、例えば特開昭60−224002号には、光源からの光を
偏光子に通しＰ偏光を取出しブリュースタ角で被測定体
に入射させ、透過光を反射させ、再度、前記被測定体に
透過させ、透過光の吸光度に基づき前記被測定体の厚さ
を求める装置が開示されている。
偏光子に通しＰ偏光を取出しブリュースタ角で被測定体
に入射させ、透過光を反射させ、再度、前記被測定体に
透過させ、透過光の吸光度に基づき前記被測定体の厚さ
を求める装置が開示されている。
第４図（ａ）で示すように、Ｐ偏光LPの入射角φをブリ
ュースタ角にしてシート状被測定体１に入射させた場
合、Ｐ偏光の反射率はゼロとなり全光量が被測定体１に
入射し、ミラー２で反射された光が被測定体１に入射す
るため、光損失が少なく信号成分の大きさ測定が行え
る。
ュースタ角にしてシート状被測定体１に入射させた場
合、Ｐ偏光の反射率はゼロとなり全光量が被測定体１に
入射し、ミラー２で反射された光が被測定体１に入射す
るため、光損失が少なく信号成分の大きさ測定が行え
る。
しかしながら、被測定体１は移動しており、表面状態は
一定でなく、Ｐ偏光LPの入射角φを常にブリュースタ角
に保つことはできない。第４図（ｂ）はこの状態を示
す。シート状被測定体１の表面状態が変化しＰ偏光LPの
入射角φがブリュースタ角よりずれた場合、空気と被測
定体１との境界面で反射が起こり、反射光成分は光損失
となる。特開昭60−224002号の場合、光は被測定体１を
２回透過するため光損失は重複される。この光損失は検
出器において被測定体１における吸光と判断され誤差要
因となる。
一定でなく、Ｐ偏光LPの入射角φを常にブリュースタ角
に保つことはできない。第４図（ｂ）はこの状態を示
す。シート状被測定体１の表面状態が変化しＰ偏光LPの
入射角φがブリュースタ角よりずれた場合、空気と被測
定体１との境界面で反射が起こり、反射光成分は光損失
となる。特開昭60−224002号の場合、光は被測定体１を
２回透過するため光損失は重複される。この光損失は検
出器において被測定体１における吸光と判断され誤差要
因となる。
＜発明が解決しようとする課題＞ 本発明で解決しようとする技術的課題は、Ｐ偏光をブリ
ュースタ角で前記被測定体に入射させ、透過光の吸光度
から前記被測定体の厚さを求める赤外線厚み計におい
て、前記被測定体の表面状態が変化してＰ偏光の入射角
がブリュースタ角よりずれた場合でも測定誤差が現れな
いようにすることにある。
ュースタ角で前記被測定体に入射させ、透過光の吸光度
から前記被測定体の厚さを求める赤外線厚み計におい
て、前記被測定体の表面状態が変化してＰ偏光の入射角
がブリュースタ角よりずれた場合でも測定誤差が現れな
いようにすることにある。
＜課題を解決するための手段＞ 本発明の構成は、前記赤外線厚み計において、 a.光源からの光よりＰ偏光及びＳ偏光を分離し、これら
の光を同一入射角で前記被測定体に照射する偏光照射手
段と、 b.前記被測定体で反射されたＳ偏光成分と、前記被測定
体を透過したＰ偏光成分とを検出する偏光検出手段と、 c.前記Ｓ偏光成分の入射角と反射光強度との関係曲線、
並びに前記入射角、屈折角、及び前記膜厚の関数で表わ
されるＰ偏光の透過光強度の関係式とが記憶され、前記
関係曲線並びに前記Ｓ偏光の測定信号に基き測定時にお
ける前記入射角と屈折角とを求め、これらを前記Ｐ偏光
の関係式に代入し、前記Ｐ偏光の測定信号に基き演算に
より前記被測定体の膜厚を求める演算手段 とを設け、前記被測定体の表面状態の変化によって前記
Ｐ偏光がブリュースタ角よりずれた場合、反射光成分の
影響が測定結果に現れないようにしたことにある。
の光を同一入射角で前記被測定体に照射する偏光照射手
段と、 b.前記被測定体で反射されたＳ偏光成分と、前記被測定
体を透過したＰ偏光成分とを検出する偏光検出手段と、 c.前記Ｓ偏光成分の入射角と反射光強度との関係曲線、
並びに前記入射角、屈折角、及び前記膜厚の関数で表わ
されるＰ偏光の透過光強度の関係式とが記憶され、前記
関係曲線並びに前記Ｓ偏光の測定信号に基き測定時にお
ける前記入射角と屈折角とを求め、これらを前記Ｐ偏光
の関係式に代入し、前記Ｐ偏光の測定信号に基き演算に
より前記被測定体の膜厚を求める演算手段 とを設け、前記被測定体の表面状態の変化によって前記
Ｐ偏光がブリュースタ角よりずれた場合、反射光成分の
影響が測定結果に現れないようにしたことにある。
＜作用＞ 前記の技術手段は次のように作用する。即ち、前記光源
からの光を、例えばケスタープリズムを使って二つの平
行光にし、各々の光路に偏光子を入れＰ偏光、Ｓ偏光を
分離する。これら光をブリュースタ角で前記シート状被
測定体に入射させる。前記被測定体を透過したＰ偏光成
分及び前記被測定体で反射されたＳ偏光成分を、例えば
チョッパーを用いた機械的分離手段によって分離し検出
器において各別に光強度として測定する。Ｐ偏光成分の
透過光強度はフレネルの式に依存し、入射角、屈折角、
膜厚の関数として表わされる。Ｓ偏光成分の反射光強度
はフレネルの式によって、入射角、屈折角の関数として
表わされる。一方、前記透明物質の屈折率が既知の場
合、前記入射角と屈折角とはスネルの式で関連付けるこ
とができる。
からの光を、例えばケスタープリズムを使って二つの平
行光にし、各々の光路に偏光子を入れＰ偏光、Ｓ偏光を
分離する。これら光をブリュースタ角で前記シート状被
測定体に入射させる。前記被測定体を透過したＰ偏光成
分及び前記被測定体で反射されたＳ偏光成分を、例えば
チョッパーを用いた機械的分離手段によって分離し検出
器において各別に光強度として測定する。Ｐ偏光成分の
透過光強度はフレネルの式に依存し、入射角、屈折角、
膜厚の関数として表わされる。Ｓ偏光成分の反射光強度
はフレネルの式によって、入射角、屈折角の関数として
表わされる。一方、前記透明物質の屈折率が既知の場
合、前記入射角と屈折角とはスネルの式で関連付けるこ
とができる。
測定に先立ち、前記被測定体への入射角を、例えばブリ
ュースタ角に設定してＳ偏光成分の反射光強度を測定す
る。これに基き、入射角とＳ偏光の反射光強度との検量
線を得る。測定時、前記被測定体の表面状態が変って前
記入射角がブリュースタ角よりずれた場合、前記Ｓ偏光
成分の反射光強度が変化する。この反射光強度から前記
検量線を用いて入射角を求め、これに基き屈折角を求
め、これらの入射角と屈折角を前記Ｐ偏光の透過光強度
の関係式に代入して演算により前記被測定体の膜厚を求
める。
ュースタ角に設定してＳ偏光成分の反射光強度を測定す
る。これに基き、入射角とＳ偏光の反射光強度との検量
線を得る。測定時、前記被測定体の表面状態が変って前
記入射角がブリュースタ角よりずれた場合、前記Ｓ偏光
成分の反射光強度が変化する。この反射光強度から前記
検量線を用いて入射角を求め、これに基き屈折角を求
め、これらの入射角と屈折角を前記Ｐ偏光の透過光強度
の関係式に代入して演算により前記被測定体の膜厚を求
める。
＜実施例＞ 以下図面に従い本発明の実施例を説明する。第１図は本
発明実施例装置の光学系を示す分解斜視図である。図
中、第４図における要素と同じ要素には同一符号が付さ
れている。３はレーザ光源、４はケスタープリズムで光
源３からのコリメート光を２本の平行光にする。5,6は
これらの平行光の光路に入れられた偏光子で、例えば偏
光子５によってＰ偏光LPを分離し、偏光子６によってＳ
偏光LPを分離する。ケスタープリズム４からの光は被測
定体１にブリュースタ角で入射するように設定される。
７は被測定体１を透過したミラー２で反射され再び被測
定体１を透過したＰ偏光成分と、被測定体１で反射され
たＳ偏光成分とを分離する回転チョッパーで、表面にＰ
偏光成分検出用の孔7a,7b、Ｓ偏光成分検出用の孔7c,7d
が設けられ、矢印方向に回転せしめられＰ偏光成分とＳ
偏光成分とを交互に検出する。８は集光レンズ、９はこ
のレンズで集光されたＰ偏光成分とＳ偏光成分とを検出
する光検出器である。
発明実施例装置の光学系を示す分解斜視図である。図
中、第４図における要素と同じ要素には同一符号が付さ
れている。３はレーザ光源、４はケスタープリズムで光
源３からのコリメート光を２本の平行光にする。5,6は
これらの平行光の光路に入れられた偏光子で、例えば偏
光子５によってＰ偏光LPを分離し、偏光子６によってＳ
偏光LPを分離する。ケスタープリズム４からの光は被測
定体１にブリュースタ角で入射するように設定される。
７は被測定体１を透過したミラー２で反射され再び被測
定体１を透過したＰ偏光成分と、被測定体１で反射され
たＳ偏光成分とを分離する回転チョッパーで、表面にＰ
偏光成分検出用の孔7a,7b、Ｓ偏光成分検出用の孔7c,7d
が設けられ、矢印方向に回転せしめられＰ偏光成分とＳ
偏光成分とを交互に検出する。８は集光レンズ、９はこ
のレンズで集光されたＰ偏光成分とＳ偏光成分とを検出
する光検出器である。
次にこのような構成の装置の動作を第２図の説明図に従
い説明を行なう。第２図（ａ）は被測定体１の表面が変
動していない状態を表わし、第２図（ｂ）は被測定体１
の表面がミラー２に対し角度η変動した状態を表わす。
い説明を行なう。第２図（ａ）は被測定体１の表面が変
動していない状態を表わし、第２図（ｂ）は被測定体１
の表面がミラー２に対し角度η変動した状態を表わす。
第１のケスタープリズム４から偏光子5,6を通って被測
定体１に入射されたＰ偏光LP並びにＳ偏光LSは表面が変
動していない第２図（ａ）の状態のとき入射角φはブリ
ュースタ角で被測定体１に入射している。このうちＰ偏
光LPの透過率Ｔ１ Ｐはミラー２により被測定体１を２回
透過するので、被測定体１内で吸収がないとした場合、
フレネル式に従い Ｔ１ Ｐ＝［（Sin2φ・Sin2x）／Sin２（φ＋ｘ）Cos２（φ−ｘ）｝］２ …
（１） で表わされる（ただし、x:屈折角）。ブリュースタ角で
の入射の場合、 φ＋ｘ＝（π／２） …（２） の関係があるから、（１）式は、 Ｔ１ Ｐ＝［（Sin2φ・Sin2x）／Cos２（φ−ｘ）］２ …（３） で表わすことが出来る。
定体１に入射されたＰ偏光LP並びにＳ偏光LSは表面が変
動していない第２図（ａ）の状態のとき入射角φはブリ
ュースタ角で被測定体１に入射している。このうちＰ偏
光LPの透過率Ｔ１ Ｐはミラー２により被測定体１を２回
透過するので、被測定体１内で吸収がないとした場合、
フレネル式に従い Ｔ１ Ｐ＝［（Sin2φ・Sin2x）／Sin２（φ＋ｘ）Cos２（φ−ｘ）｝］２ …
（１） で表わされる（ただし、x:屈折角）。ブリュースタ角で
の入射の場合、 φ＋ｘ＝（π／２） …（２） の関係があるから、（１）式は、 Ｔ１ Ｐ＝［（Sin2φ・Sin2x）／Cos２（φ−ｘ）］２ …（３） で表わすことが出来る。
次に被測定体１の表面がミラー２に対し角度η傾いた場
合（第２図（ｂ））、Ｐ偏光LPの入射角φはブリュース
タ角以外で入射する為、空気と被測定体１との境界面で
反射Ｒ１ P,R２ P,R３ P,R４ Ｐが生じ、これらは以下で表
わされる。
合（第２図（ｂ））、Ｐ偏光LPの入射角φはブリュース
タ角以外で入射する為、空気と被測定体１との境界面で
反射Ｒ１ P,R２ P,R３ P,R４ Ｐが生じ、これらは以下で表
わされる。
Ｒ１ Ｐ＝｛tan２（φ＋η−ｘ１）｝／｛tan２（φ＋η＋ｘ１）｝ …（４） （但し、ｘ１：入射角φ＋ηに対する屈折角） Ｒ２ Ｐ＝｛tan２（ｘ１−φ−η）｝／｛tan２（ｘ１−φ＋η）｝ …（５） Ｒ３ Ｐ＝｛tan２（φ−η−ｘ２）｝／｛tan２（φ−η＋ｘ１）｝ …（６） （但し、ｘ２：入射角φ−ηに対する屈折角） Ｒ４ Ｐ＝｛tan２（ｘ２−φ＋η）｝／｛tan２（ｘ２＋φ−η）｝ …（７） 反射率（Ｒ）と透過率（Ｔ）とは一般に Ｒ＋Ｔ＝１ …（８） で表わされ、従って、Ｐ偏光LPの透過率Ｔ２ Ｐは Ｔ２ Ｐ＝｛１−Ｒ１ Ｐ・Ｒ２ Ｐ・Ｒ３ Ｐ・Ｒ４ Ｐ｝ …
（９） で与えられる。これに被測定体１内での光吸収を考慮し
た場合、以下のようになる。
（９） で与えられる。これに被測定体１内での光吸収を考慮し
た場合、以下のようになる。
Ｔ２ Ｐ＝｛Ａ０・Ｋ）・ｄ／Cosx１｝・｛１−Ｒ１ Ｐ・Ｒ２ Ｐ・Ｒ３ Ｐ・
Ｒ４ Ｐ｝ …（10） （但し、Ａ０：入射光強度、d:被測定体１の膜厚、K:定
数） 一方、Ｓ偏光LSの反射強度Ｒ１ Ｓはフレネルの式に従
い、 Ｒ１ Ｓ＝Ａ０［｛Sin２（φ−ｘ）｝／｛Sin２（φ＋ｘ）｝］ …（11） で与えられ、第３図のような特性を持つ。被測定体１の
屈折率ｎ１が分かっている場合、入射角φをその屈折率
に対応するブリュースタ角に設定してＳ偏光LSを被測定
体に入射させる。そのときの検出光強度Ａよりカーブを
特定し、Ｒ１ Ｓの検量線を得る。カーブ自体は変らない
ので一点の測定で検量線を特定することができる。この
検量線を用い、Ｓ偏光LSの反射光強度からそのときの入
射角φが求まる。
Ｒ４ Ｐ｝ …（10） （但し、Ａ０：入射光強度、d:被測定体１の膜厚、K:定
数） 一方、Ｓ偏光LSの反射強度Ｒ１ Ｓはフレネルの式に従
い、 Ｒ１ Ｓ＝Ａ０［｛Sin２（φ−ｘ）｝／｛Sin２（φ＋ｘ）｝］ …（11） で与えられ、第３図のような特性を持つ。被測定体１の
屈折率ｎ１が分かっている場合、入射角φをその屈折率
に対応するブリュースタ角に設定してＳ偏光LSを被測定
体に入射させる。そのときの検出光強度Ａよりカーブを
特定し、Ｒ１ Ｓの検量線を得る。カーブ自体は変らない
ので一点の測定で検量線を特定することができる。この
検量線を用い、Ｓ偏光LSの反射光強度からそのときの入
射角φが求まる。
一方、入射角φと屈折角ｘとはスネルの式によって、 ｎ０・Sinφ＝ｎ１・Sinx …（12） の関係があり、これよりｘが求まる（但し、ｎ０：空気
の屈折率）。この結果、（４）〜（７）式のφ，η,
x１,x２が求まり、Ｒ１ P,R２ P,R３ P,R４ Ｐが求まる。更
に（10）式における（Ａ０・Ｋ）は膜厚が既知の材料を
用いて測定を行なえば求まる。これらの値を（10）式に
代入して、Ｐ偏光LPの透過光Ｔ２ Ｐの検出強度から被測
定体１の膜厚ｄが求められる。
の屈折率）。この結果、（４）〜（７）式のφ，η,
x１,x２が求まり、Ｒ１ P,R２ P,R３ P,R４ Ｐが求まる。更
に（10）式における（Ａ０・Ｋ）は膜厚が既知の材料を
用いて測定を行なえば求まる。これらの値を（10）式に
代入して、Ｐ偏光LPの透過光Ｔ２ Ｐの検出強度から被測
定体１の膜厚ｄが求められる。
＜発明の効果＞ 本発明によれば、前記被測定体の表面状態が変化してＰ
偏光の入射角がブリュースタ角よりずれても測定誤差が
現れない。
偏光の入射角がブリュースタ角よりずれても測定誤差が
現れない。
第１図は本発明実施例装置の光学系を示す分解斜視図、
第２図及び第３図は本発明実施例装置の動作を説明する
説明図、第４図は従来装置の欠点を説明する説明図であ
る。 １……シート状被測定体、２……ミラー、３……光源、
４……ケスタープリズム、5,6……偏光子、７……チョ
ッパー、８……集光レンズ、９……検出器
第２図及び第３図は本発明実施例装置の動作を説明する
説明図、第４図は従来装置の欠点を説明する説明図であ
る。 １……シート状被測定体、２……ミラー、３……光源、
４……ケスタープリズム、5,6……偏光子、７……チョ
ッパー、８……集光レンズ、９……検出器
Claims (1)
- 【請求項１】Ｐ偏光をブリュースタ角でシート状被測定
体に入射させ、透過光をミラーで反射させ再度、この被
測定体に透過させて、透過光の吸光度に基づき前記被測
定体の膜厚を求める赤外線厚み計において、 a.光源からの光よりＰ偏光及びＳ偏光を分離し、これら
の光を同一入射角で前記被測定体に照射する偏光照射手
段と、 b.前記被測定体で反射されたＳ偏光成分と、前記被測定
体を透過したＰ偏光成分とを検出する偏光検出手段と、 c.前記Ｓ偏光成分の入射角と反射光強度との関係曲線、
並びに前記入射角、屈折角、及び前記膜厚の関数で表わ
されるＰ偏光の透過光強度の関係式とが記憶され、前記
関係曲線並びに前記Ｓ偏光の測定信号に基き測定時にお
ける前記入射角と屈折角とを求め、これらを前記Ｐ偏光
の関係式に代入し、前記Ｐ偏光の測定信号に基き演算に
より前記被測定体の膜厚を求める演算手段 とを設け、前記被測定体の表面状態の変化によって前記
Ｐ偏光がブリュースタ角よりずれた場合、反射光成分の
影響が測定結果に現れないようにしたことを特徴とする
赤外線厚み計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9925088A JPH0663749B2 (ja) | 1988-04-21 | 1988-04-21 | 赤外線厚み計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9925088A JPH0663749B2 (ja) | 1988-04-21 | 1988-04-21 | 赤外線厚み計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01270603A JPH01270603A (ja) | 1989-10-27 |
| JPH0663749B2 true JPH0663749B2 (ja) | 1994-08-22 |
Family
ID=14242462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9925088A Expired - Lifetime JPH0663749B2 (ja) | 1988-04-21 | 1988-04-21 | 赤外線厚み計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0663749B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2691056B2 (ja) * | 1990-07-17 | 1997-12-17 | 三菱重工業株式会社 | 印刷機の版面上の水膜検出器 |
| JP2546104Y2 (ja) * | 1991-03-28 | 1997-08-27 | 横河電機株式会社 | シ―ト状物質の厚さ測定装置 |
-
1988
- 1988-04-21 JP JP9925088A patent/JPH0663749B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01270603A (ja) | 1989-10-27 |
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