JPH08101020A - 厚さ測定装置 - Google Patents
厚さ測定装置Info
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- JPH08101020A JPH08101020A JP7245354A JP24535495A JPH08101020A JP H08101020 A JPH08101020 A JP H08101020A JP 7245354 A JP7245354 A JP 7245354A JP 24535495 A JP24535495 A JP 24535495A JP H08101020 A JPH08101020 A JP H08101020A
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/0209—Low-coherence interferometers
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- 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
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/02055—Reduction or prevention of errors; Testing; Calibration
- G01B9/0207—Error reduction by correction of the measurement signal based on independently determined error sources, e.g. using a reference interferometer
- G01B9/02072—Error reduction by correction of the measurement signal based on independently determined error sources, e.g. using a reference interferometer by calibration or testing of interferometer
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- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】設置自由度の高い高精度・高安定度光干渉厚さ
測定。 【解決手段】厚さ測定装置と被測定フィルム間を光ファ
イバと集光レンズでつなぎ、装置の設置自由度を確保し
た。光ファイバと集光レンズの位置を調整し開口数を変
えて反射光量を得る。また基準光源により随時干渉計を
モニタできるようにした。測定用光源にもパワーのとれ
るものをさいようした。
測定。 【解決手段】厚さ測定装置と被測定フィルム間を光ファ
イバと集光レンズでつなぎ、装置の設置自由度を確保し
た。光ファイバと集光レンズの位置を調整し開口数を変
えて反射光量を得る。また基準光源により随時干渉計を
モニタできるようにした。測定用光源にもパワーのとれ
るものをさいようした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光学反射率計に関する
ものであり、とりわけ、移動する薄いフィルムの厚さを
測定するための装置に関するものである。
ものであり、とりわけ、移動する薄いフィルムの厚さを
測定するための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】多くの工業プロセスにおいて、フィルム
厚の制御は、極めて重要である。例えば、写真フィルム
の製造には、基材上に均一な乳液層を形成することが必
要になる。プロセス制御の観点からすると、フィルムの
製造後に、実験室でフィルムを測定するよりも、フィル
ムの生産中に、フィルム厚を測定できる方が有利であ
る。サンプルが、オフ・ラインで測定される場合、かな
りの量の欠陥材料に処理を加えた後でしか、機械の機能
不良を修正ことができない。このため、無駄を生じるこ
とになる。
厚の制御は、極めて重要である。例えば、写真フィルム
の製造には、基材上に均一な乳液層を形成することが必
要になる。プロセス制御の観点からすると、フィルムの
製造後に、実験室でフィルムを測定するよりも、フィル
ムの生産中に、フィルム厚を測定できる方が有利であ
る。サンプルが、オフ・ラインで測定される場合、かな
りの量の欠陥材料に処理を加えた後でしか、機械の機能
不良を修正ことができない。このため、無駄を生じるこ
とになる。
【０００３】当該技術において、マイケルソン干渉計を
利用したフィルム厚の測定方法が既知のところである。
例えば、Ｆｌｏｕｒｎｏｙに対する米国特許第３，３１
９，５１５号には、フィルム厚を測定するためのマイケ
ルソン干渉計の利用について記載がある。このシステム
の場合、フィルムは、フィルム表面に対してある角度を
なす平行光ビームによって照射される。フィルムの正面
と背面によって、反射光信号が発生する。２つの反射表
面間の距離は、反射光を入力として受信するマイケルソ
ン干渉計において自己相関スペクトルのピークを調べる
ことによって決定される。
利用したフィルム厚の測定方法が既知のところである。
例えば、Ｆｌｏｕｒｎｏｙに対する米国特許第３，３１
９，５１５号には、フィルム厚を測定するためのマイケ
ルソン干渉計の利用について記載がある。このシステム
の場合、フィルムは、フィルム表面に対してある角度を
なす平行光ビームによって照射される。フィルムの正面
と背面によって、反射光信号が発生する。２つの反射表
面間の距離は、反射光を入力として受信するマイケルソ
ン干渉計において自己相関スペクトルのピークを調べる
ことによって決定される。
【０００４】Ｆｌｏｕｒｎｏｙによる教示の構成は、フ
ィルムの測定に関して十分に機能するものであると主張
されているが、そこに教示の装置は、理想的とは言えな
い。第１に、マイケルソン干渉計は、測定されるフィル
ムに近接して配置しなければならない。Ｆｌｏｕｒｎｏ
ｙによる教示の装置は、点光源から発生する平行光ビー
ムを利用する。マイケルソン干渉計において得られる光
量は、光源から見て、マイケルソン干渉計によって示さ
れる立体角によって決まる。従って、光源とマイケルソ
ン干渉計は、両方とも、フィルムに極めて近接していな
ければならない。マイケルソン干渉計のような光学計器
は、汚れやすい製造環境に配置するのにはあまり適して
いない。
ィルムの測定に関して十分に機能するものであると主張
されているが、そこに教示の装置は、理想的とは言えな
い。第１に、マイケルソン干渉計は、測定されるフィル
ムに近接して配置しなければならない。Ｆｌｏｕｒｎｏ
ｙによる教示の装置は、点光源から発生する平行光ビー
ムを利用する。マイケルソン干渉計において得られる光
量は、光源から見て、マイケルソン干渉計によって示さ
れる立体角によって決まる。従って、光源とマイケルソ
ン干渉計は、両方とも、フィルムに極めて近接していな
ければならない。マイケルソン干渉計のような光学計器
は、汚れやすい製造環境に配置するのにはあまり適して
いない。
【０００５】第２に、Ｆｌｏｕｒｎｏｙによる教示の装
置は、フィルムに対する光ビームの入射角に極めて敏感
である。わずかなアライメント・エラーでも、厚さ測定
にエラーを生じる可能性がある。入射光ビームがフィル
ム表面に対して垂直な計器の場合でも、角アライメント
・エラーによって、反射光がマイケルソン干渉計の入り
口を外れる可能性がある。
置は、フィルムに対する光ビームの入射角に極めて敏感
である。わずかなアライメント・エラーでも、厚さ測定
にエラーを生じる可能性がある。入射光ビームがフィル
ム表面に対して垂直な計器の場合でも、角アライメント
・エラーによって、反射光がマイケルソン干渉計の入り
口を外れる可能性がある。
【０００６】第３に、先行技術による装置は、実際の測
定前になされる較正に依存して、マイケルソン干渉計に
おける可動ミラーの正確な位置測定を行うものである。
これらの較正方法は、薄いフィルムの測定に用いる場
合、機械的リンケージ、または、熱膨張及び収縮のた
め、正確度が制限されることになる。
定前になされる較正に依存して、マイケルソン干渉計に
おける可動ミラーの正確な位置測定を行うものである。
これらの較正方法は、薄いフィルムの測定に用いる場
合、機械的リンケージ、または、熱膨張及び収縮のた
め、正確度が制限されることになる。
【０００７】第４に、先行技術による装置は、加熱した
フィラメントのような白色光源を利用して、フィルムに
送られる低コヒーレンス光信号を発生する。あいにく、
フィルムの境界で反射する光量は、ごくわずかである。
これらの光源は、パワーが制限されるので、このタイプ
の光源を利用する測定感度には、Ｓ／Ｎ比を考慮すると
制限がある。
フィラメントのような白色光源を利用して、フィルムに
送られる低コヒーレンス光信号を発生する。あいにく、
フィルムの境界で反射する光量は、ごくわずかである。
これらの光源は、パワーが制限されるので、このタイプ
の光源を利用する測定感度には、Ｓ／Ｎ比を考慮すると
制限がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、一般
に、移動するフィルムの厚さを測定するための改良式装
置を提供することにある。
に、移動するフィルムの厚さを測定するための改良式装
置を提供することにある。
【０００９】本発明のもう１つの目的は、測定を受ける
フィルムから離れた場所に配置可能な装置を提供するこ
とにある。
フィルムから離れた場所に配置可能な装置を提供するこ
とにある。
【００１０】本発明のさらにもう１つの目的は、先行技
術による装置に比べて、角アライメントまたは縦方向の
移動問題に影響されない装置を提供することにある。
術による装置に比べて、角アライメントまたは縦方向の
移動問題に影響されない装置を提供することにある。
【００１１】本発明のさらにもう１つの目的は、実際の
測定前に実施される較正に依存しない装置を提供するこ
とにある。
測定前に実施される較正に依存しない装置を提供するこ
とにある。
【００１２】本発明のさらにもう１つの目的は、より強
力な低コヒーレンス光源を備えることにより、先行技術
による白色光源によって得られるＳ／Ｎ比よりも優れた
Ｓ／Ｎ比をもたらす装置を提供することにある。
力な低コヒーレンス光源を備えることにより、先行技術
による白色光源によって得られるＳ／Ｎ比よりも優れた
Ｓ／Ｎ比をもたらす装置を提供することにある。
【００１３】本発明の以上の及びその他の目的について
は、当該技術の熟練者であれば、本発明に関する以下の
詳細な説明及び添付の図面から明らかになるであろう。
は、当該技術の熟練者であれば、本発明に関する以下の
詳細な説明及び添付の図面から明らかになるであろう。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、移動するフィ
ルムの厚さを測定するための装置である。該装置は、低
コヒーレンス光源を利用して、光ファイバ及びレンズを
介してフィルムに送られる光信号を発生する。フィルム
から反射する光の一部は、集められて、干渉計に結合さ
れ、第１の光信号と第２の光信号のコヒーレント和から
成る干渉光信号を生じる。第１の光信号は、収集光信号
から成り、第２の光信号は、第１の光信号に対して時間
的にオフセットした収集光信号から成る。オフセット
は、時間的に変動し、干渉光信号の強度は、さまざまな
時間オフセットについて測定される。望ましい実施例の
場合、フィルムに焦点を合わせた光の開口数を変えるこ
とにより、フィルムの移動に利用される機械システム固
有の特性に合わせた、集光の最適化が可能になる。オフ
セットは、基準光信号を集光光信号に加え、次に、基準
光信号によって干渉計に生じた干渉パターンを検出する
ことによって、測定されるのが望ましい。
ルムの厚さを測定するための装置である。該装置は、低
コヒーレンス光源を利用して、光ファイバ及びレンズを
介してフィルムに送られる光信号を発生する。フィルム
から反射する光の一部は、集められて、干渉計に結合さ
れ、第１の光信号と第２の光信号のコヒーレント和から
成る干渉光信号を生じる。第１の光信号は、収集光信号
から成り、第２の光信号は、第１の光信号に対して時間
的にオフセットした収集光信号から成る。オフセット
は、時間的に変動し、干渉光信号の強度は、さまざまな
時間オフセットについて測定される。望ましい実施例の
場合、フィルムに焦点を合わせた光の開口数を変えるこ
とにより、フィルムの移動に利用される機械システム固
有の特性に合わせた、集光の最適化が可能になる。オフ
セットは、基準光信号を集光光信号に加え、次に、基準
光信号によって干渉計に生じた干渉パターンを検出する
ことによって、測定されるのが望ましい。
【００１５】
【実施例】本発明は、本発明による装置１０を通過する
フィルム１３の厚さ測定を示す図１及び２を参照するこ
とによって、より容易に理解することが可能になる。装
置１０は、エッジ発光の発光ダイオードが望ましい光源
１２によって、低コヒーレンス光でフィルム１３を照射
する。光は、光ファイバ１４及びレンズ１５を介して、
フィルム１３に送られる。光ファイバ１４は、単一モー
ド光ファイバが望ましい。レンズ１５は、フィルム１３
に光の焦点を合わせ、イメージ形成してファイバ１４に
戻される反射光の一部を集める。集光の一部は、方向性
結合器１６及びファイバ１７を介して、マイケルソン干
渉計１８に送られる。光ファイバに用いられる光学方向
性結合器は、当該技術において周知のところであり、従
って、ここでは、これ以上詳述しない。
フィルム１３の厚さ測定を示す図１及び２を参照するこ
とによって、より容易に理解することが可能になる。装
置１０は、エッジ発光の発光ダイオードが望ましい光源
１２によって、低コヒーレンス光でフィルム１３を照射
する。光は、光ファイバ１４及びレンズ１５を介して、
フィルム１３に送られる。光ファイバ１４は、単一モー
ド光ファイバが望ましい。レンズ１５は、フィルム１３
に光の焦点を合わせ、イメージ形成してファイバ１４に
戻される反射光の一部を集める。集光の一部は、方向性
結合器１６及びファイバ１７を介して、マイケルソン干
渉計１８に送られる。光ファイバに用いられる光学方向
性結合器は、当該技術において周知のところであり、従
って、ここでは、これ以上詳述しない。
【００１６】マイケルソン干渉計１８に送られる光に
は、フィルムの２つの表面に入射する光の反射によって
生じる２つの信号が含まれる。フィルム１３の屈折率が
ηに等しく、厚さがＬである場合、２つの光信号は、時
間的に２ηＬ／ｃだけ離隔していることになるが、ここ
で、ｃは、光の速度である。マイケルソン干渉計に対す
る入射光は、ビーム分割器１９によって異なる経路を通
過する２つのビームに分割される。第１の経路は、固定
ミラー２０の位置によって決まり、第２の経路は、可動
ミラー２１によって決まる。異なる経路を通り抜ける
と、光は、分割器１９によって再結合され、フォトダイ
オード２２に送られて、ここで、光の干渉により、ミラ
ー位置に応じて変化する光の強度が測定を受ける。
は、フィルムの２つの表面に入射する光の反射によって
生じる２つの信号が含まれる。フィルム１３の屈折率が
ηに等しく、厚さがＬである場合、２つの光信号は、時
間的に２ηＬ／ｃだけ離隔していることになるが、ここ
で、ｃは、光の速度である。マイケルソン干渉計に対す
る入射光は、ビーム分割器１９によって異なる経路を通
過する２つのビームに分割される。第１の経路は、固定
ミラー２０の位置によって決まり、第２の経路は、可動
ミラー２１によって決まる。異なる経路を通り抜ける
と、光は、分割器１９によって再結合され、フォトダイ
オード２２に送られて、ここで、光の干渉により、ミラ
ー位置に応じて変化する光の強度が測定を受ける。
【００１７】図２には、ミラー２１の位置Ｘの関数とし
ての干渉パターンの包絡線が示されている。この関数に
は、３つのピークがある。Ｘ＝０の大きいピークは、光
学経路の長さが等しい場合、すなわち、両方のピークか
らの光がコヒーレントに干渉する場合に生じる。２つの
より小さいピークは、経路が、第１と第２のピーク間の
遅延だけ異なるケースに生じる。これらのケースの一方
においては、第１のピークが第２のピークに干渉する。
残りのピークは、マイケルソン干渉計の一方のアームに
おける第２のピークによる、もう一方のアームにおける
第１のピークに対する干渉に対応する。
ての干渉パターンの包絡線が示されている。この関数に
は、３つのピークがある。Ｘ＝０の大きいピークは、光
学経路の長さが等しい場合、すなわち、両方のピークか
らの光がコヒーレントに干渉する場合に生じる。２つの
より小さいピークは、経路が、第１と第２のピーク間の
遅延だけ異なるケースに生じる。これらのケースの一方
においては、第１のピークが第２のピークに干渉する。
残りのピークは、マイケルソン干渉計の一方のアームに
おける第２のピークによる、もう一方のアームにおける
第１のピークに対する干渉に対応する。
【００１８】本発明は、光ファイバを利用して、光をフ
ィルムに送り、そこからの反射光を集めるので、測定を
受けるフィルムからある距離だけ離してマイケルソン干
渉計を配置することが可能である。上述のように、マイ
ケルソン干渉計を利用して、フィルム厚を測定する先行
技術による装置は、測定を受けるフィルムに近接してい
る必要がある。従って、本発明は、先行技術のこの欠点
を克服するものである。
ィルムに送り、そこからの反射光を集めるので、測定を
受けるフィルムからある距離だけ離してマイケルソン干
渉計を配置することが可能である。上述のように、マイ
ケルソン干渉計を利用して、フィルム厚を測定する先行
技術による装置は、測定を受けるフィルムに近接してい
る必要がある。従って、本発明は、先行技術のこの欠点
を克服するものである。
【００１９】レンズ１５によって、測定を受けるフィル
ムの移動に対して、システムの集光効率を調整するため
の手段も得られる。これに関する論議のため、「フラッ
タ」が、レンズ１５の光学軸に沿ったフィルムの移動と
定義される。レンズ１５からの光の焦点がしっかりと合
わせられる場合、すなわち、焦点を合わせた光の開口数
が大きい場合、集光効率は、フラッタに極めて過敏にな
る。焦点合わせがしっかりしたシステムの場合、フラッ
タによって、フィルムの境界が移動して、焦点が合った
り、ずれたりする。境界が焦点からずれると、レンズ１
５によって集められ、光ファイバに再注入される光が、
大幅に減少する。従って、フィルムが、かなりの量のフ
ラッタを生じるように取り付けられる場合には、レンズ
１５は、開口数が小さい方が望ましい。これに関する論
議のため、レンズの開口数は、フィルムに当たる光のレ
ンズ１５の光学軸に対する最大角度と定義される。開口
数は、レンズ１５の焦点距離、すなわち、ファイバの端
部とレンズ１５の間の距離を変えることによって調整可
能である。
ムの移動に対して、システムの集光効率を調整するため
の手段も得られる。これに関する論議のため、「フラッ
タ」が、レンズ１５の光学軸に沿ったフィルムの移動と
定義される。レンズ１５からの光の焦点がしっかりと合
わせられる場合、すなわち、焦点を合わせた光の開口数
が大きい場合、集光効率は、フラッタに極めて過敏にな
る。焦点合わせがしっかりしたシステムの場合、フラッ
タによって、フィルムの境界が移動して、焦点が合った
り、ずれたりする。境界が焦点からずれると、レンズ１
５によって集められ、光ファイバに再注入される光が、
大幅に減少する。従って、フィルムが、かなりの量のフ
ラッタを生じるように取り付けられる場合には、レンズ
１５は、開口数が小さい方が望ましい。これに関する論
議のため、レンズの開口数は、フィルムに当たる光のレ
ンズ１５の光学軸に対する最大角度と定義される。開口
数は、レンズ１５の焦点距離、すなわち、ファイバの端
部とレンズ１５の間の距離を変えることによって調整可
能である。
【００２０】一方、開口数の小さいレンズが用いられる
場合、ファイバ１４に再注入される光量は、レンズ１５
の光学軸とフィルム表面とのなす角度の敏感な関数にな
る。開口数の大きいシステムは、角度変化に対する感度
が低い。留意すべきは、フィルムの移動が高速度の場
合、フィルムの運動をフラッタと角度ミスアライメント
の組み合わせとみなすことが可能である。レンズ１５の
開口数を調整することによって、任意の構成に関して、
最良の妥協が可能になる。
場合、ファイバ１４に再注入される光量は、レンズ１５
の光学軸とフィルム表面とのなす角度の敏感な関数にな
る。開口数の大きいシステムは、角度変化に対する感度
が低い。留意すべきは、フィルムの移動が高速度の場
合、フィルムの運動をフラッタと角度ミスアライメント
の組み合わせとみなすことが可能である。レンズ１５の
開口数を調整することによって、任意の構成に関して、
最良の妥協が可能になる。
【００２１】従来の測定及び較正技法を利用することに
よって可能な、ミラー２１の位置の測定精度は、フィル
ム厚の測定精度に制限を加えることになる。原則的に、
ミラー２１を移動させるアクチュエータは、マイケルソ
ン干渉計１１８に対する入力として基準コヒーレント光
源を利用し、結果生じる干渉縞パターンをカウントし
て、アクチュエータの較正を行うことによって、較正可
能である。あいにく、温度、機械的リンケージの変化、
及び、他の要素によって、較正の信頼性が制限されるこ
とになる。
よって可能な、ミラー２１の位置の測定精度は、フィル
ム厚の測定精度に制限を加えることになる。原則的に、
ミラー２１を移動させるアクチュエータは、マイケルソ
ン干渉計１１８に対する入力として基準コヒーレント光
源を利用し、結果生じる干渉縞パターンをカウントし
て、アクチュエータの較正を行うことによって、較正可
能である。あいにく、温度、機械的リンケージの変化、
及び、他の要素によって、較正の信頼性が制限されるこ
とになる。
【００２２】この問題を克服するため、本発明では、フ
ィルムの測定中に、第２の光源を用いて、ミラー２１の
移動を測定することが望ましい。次に、図３は本発明に
おいて用いられるマイケルソン干渉計システム７０の望
ましい実施例に関するブロック図である。論議を単純化
するため、図１における対応する要素と同じ機能を果た
す図３の要素には、図１に示す対応する要素の番号より
１００多い番号が付けられている。システム７０の場
合、レーザが望ましい基準光源１３４からの光は、光源
１３４からの光をファイバ１１７を通じて結合されたフ
ィルムからの光に加える結合器１４５に補助されて、フ
ィルムから反射する光に加えられる。基準光源からの光
は、基準光周波数において干渉縞を生じさせる。これら
の干渉縞からの光の強度は、ミラー１２１が移動する半
波長毎に、最大値の１つを実現する。基準波長は、ビー
ム分割器１３１及び光学フィルタ１３８及び１３９を用
いて、２つの信号を分割することが可能な、フィルムか
ら反射する光の波長とは十分に異なるように選択され
る。代替案として、ダイコティック・ビーム分割器を利
用することも可能である。基準干渉縞パターンは、信号
処理回路１３５に対する基準入力としての働きをするフ
ォトダイオード１３３によって検出される。信号処理回
路１３５は、タイミングに関して、基準干渉縞パターン
を利用して、フォトダイオード１２２の出力のサンプリ
ングを行う。基準干渉縞パターンによって、実際の測定
時における距離Ｘの較正が行われるので、上述の較正に
関する問題が克服される。距離測定に基準光信号を利用
することによって、基準光の波長よりも正確な、絶対距
離較正が可能になる。
ィルムの測定中に、第２の光源を用いて、ミラー２１の
移動を測定することが望ましい。次に、図３は本発明に
おいて用いられるマイケルソン干渉計システム７０の望
ましい実施例に関するブロック図である。論議を単純化
するため、図１における対応する要素と同じ機能を果た
す図３の要素には、図１に示す対応する要素の番号より
１００多い番号が付けられている。システム７０の場
合、レーザが望ましい基準光源１３４からの光は、光源
１３４からの光をファイバ１１７を通じて結合されたフ
ィルムからの光に加える結合器１４５に補助されて、フ
ィルムから反射する光に加えられる。基準光源からの光
は、基準光周波数において干渉縞を生じさせる。これら
の干渉縞からの光の強度は、ミラー１２１が移動する半
波長毎に、最大値の１つを実現する。基準波長は、ビー
ム分割器１３１及び光学フィルタ１３８及び１３９を用
いて、２つの信号を分割することが可能な、フィルムか
ら反射する光の波長とは十分に異なるように選択され
る。代替案として、ダイコティック・ビーム分割器を利
用することも可能である。基準干渉縞パターンは、信号
処理回路１３５に対する基準入力としての働きをするフ
ォトダイオード１３３によって検出される。信号処理回
路１３５は、タイミングに関して、基準干渉縞パターン
を利用して、フォトダイオード１２２の出力のサンプリ
ングを行う。基準干渉縞パターンによって、実際の測定
時における距離Ｘの較正が行われるので、上述の較正に
関する問題が克服される。距離測定に基準光信号を利用
することによって、基準光の波長よりも正確な、絶対距
離較正が可能になる。
【００２３】当該技術の熟練者には、以上の説明及び添
付の図面から、本発明に対するさまざまな修正が明らか
になるであろう。従って、本発明を制限するのは、特許
請求の範囲に記載によるが、実施態様のいくつかを下記
に示す。 （実施態様１）光信号を発生するための低コヒーレンス
光源と、前記光信号をフィルムに送り、かつ前記フィル
ムから反射した光を収集して収集光信号を発生する、光
ファイバから成る第１の光結合手段と、前記収集光信号
を干渉計に結合し、前記収集光信号から成る第１の光信
号と、前記第１の光信号に対して時間的にオフセットし
た前記収集光信号から成る第２の光信号のコヒーレント
和から成る干渉光信号を発生する第２の光結合手段と、
前記時間的オフセットを変化させるための手段と、相異
なる前記オフセット値に関して、前記干渉光信号及び前
記オフセットの検出を行うための手段から構成される、
フィルム厚を測定するための厚さ測定装置。
付の図面から、本発明に対するさまざまな修正が明らか
になるであろう。従って、本発明を制限するのは、特許
請求の範囲に記載によるが、実施態様のいくつかを下記
に示す。 （実施態様１）光信号を発生するための低コヒーレンス
光源と、前記光信号をフィルムに送り、かつ前記フィル
ムから反射した光を収集して収集光信号を発生する、光
ファイバから成る第１の光結合手段と、前記収集光信号
を干渉計に結合し、前記収集光信号から成る第１の光信
号と、前記第１の光信号に対して時間的にオフセットし
た前記収集光信号から成る第２の光信号のコヒーレント
和から成る干渉光信号を発生する第２の光結合手段と、
前記時間的オフセットを変化させるための手段と、相異
なる前記オフセット値に関して、前記干渉光信号及び前
記オフセットの検出を行うための手段から構成される、
フィルム厚を測定するための厚さ測定装置。
【００２４】（実施態様２）前記第１の光結合手段に、
さらに、前記ファイバから出る光の焦点を前記フィルム
に合わせるためのレンズが設けられていることを特徴と
する、実施態様１に記載の厚さ測定装置。 （実施態様３）前記レンズに、前記焦点を合わせた光が
前記フィルムに当たる最大角度を変化させるための手段
が含まれていることを特徴とする、実施態様２に記載の
厚さ測定装置。 （実施態様４）前記オフセット検出手段が、前記収集光
信号の周波数とは異なる周波数を有する基準コヒーレン
ト光信号を発生するための手段と、前記基準コヒーレン
ト光信号と前記収集光信号を組み合わせるための手段
と、前記干渉光信号における基準干渉縞パターンを検出
するための手段から構成されることを特徴とする、実施
態様１に記載の厚さ測定装置。
さらに、前記ファイバから出る光の焦点を前記フィルム
に合わせるためのレンズが設けられていることを特徴と
する、実施態様１に記載の厚さ測定装置。 （実施態様３）前記レンズに、前記焦点を合わせた光が
前記フィルムに当たる最大角度を変化させるための手段
が含まれていることを特徴とする、実施態様２に記載の
厚さ測定装置。 （実施態様４）前記オフセット検出手段が、前記収集光
信号の周波数とは異なる周波数を有する基準コヒーレン
ト光信号を発生するための手段と、前記基準コヒーレン
ト光信号と前記収集光信号を組み合わせるための手段
と、前記干渉光信号における基準干渉縞パターンを検出
するための手段から構成されることを特徴とする、実施
態様１に記載の厚さ測定装置。
【００２５】（実施態様５）前記光ファイバが、単一モ
ードの光ファイバであることを特徴とする、実施態様１
に記載の厚さ測定装置。 （実施態様６）前記低コヒーレンス光源が、エッジ発光
ＬＥＤから構成されることを特徴とする、実施態様１に
記載の厚さ測定装置。 〔発明の詳細な説明〕
ードの光ファイバであることを特徴とする、実施態様１
に記載の厚さ測定装置。 （実施態様６）前記低コヒーレンス光源が、エッジ発光
ＬＥＤから構成されることを特徴とする、実施態様１に
記載の厚さ測定装置。 〔発明の詳細な説明〕
【図１】本発明によるフィルム厚を測定するための装置
のブロック図である。
のブロック図である。
【図２】図１に示すマイケルソン干渉計によって生じる
信号を示す図である。
信号を示す図である。
【図３】本発明によるマイケルソン干渉計システムの望
ましい実施例に関するブロック図である。
ましい実施例に関するブロック図である。
１０ フィルム厚測定装置 １２ 光源 １３ フィルム １４ 光ファイバ １５ レンズ １６ 方向性結合器 １７ ファイバ １８ マイケルソン干渉計 １９ 分割器 ２０ 固定ミラー ２１ 可動ミラー ２２ フォトダイオード ７０ マイケルソン干渉計システム １１７ ファイバ １１８ マイケルソン干渉計 １２２ フォトダイオード １３１ ビーム分割器 １３３ フォトダイオード １３４ 基準光源 １３５ 信号処理回路 １３８ 光学フィルタ １３９ 光学フィルタ
Claims (6)
- 【請求項１】光信号を発生するための低コヒーレンス光
源と、 前記光信号をフィルムに送り、かつ前記フィルムから反
射した光を収集して収集光信号を発生する、光ファイバ
から成る第１の光結合手段と、 前記収集光信号を干渉計に結合し、前記収集光信号から
成る第１の光信号と、前記第１の光信号に対して時間的
にオフセットした前記収集光信号から成る第２の光信号
のコヒーレント和から成る干渉光信号を発生する第２の
光結合手段と、前記時間的オフセットを変化させるため
の手段と、 相異なる前記オフセット値に関して、前記干渉光信号及
び前記オフセットの検出を行うための手段から構成され
る、 フィルム厚を測定するための厚さ測定装置。 - 【請求項２】前記第１の光結合手段に、さらに、前記フ
ァイバから出る光の焦点を前記フィルムに合わせるため
のレンズが設けられていることを特徴とする、請求項１
に記載の厚さ測定装置。 - 【請求項３】前記レンズに、前記焦点を合わせた光が前
記フィルムに当たる最大角度を変化させるための手段が
含まれていることを特徴とする、請求項２に記載の厚さ
測定装置。 - 【請求項４】前記オフセット検出手段が、 前記収集光信号の周波数とは異なる周波数を有する基準
コヒーレント光信号を発生するための手段と、 前記基準コヒーレント光信号と前記収集光信号を組み合
わせるための手段と、 前記干渉光信号における基準干渉縞パターンを検出する
ための手段から構成されることを特徴とする、 請求項１に記載の厚さ測定装置。 - 【請求項５】前記光ファイバが、単一モードの光ファイ
バであることを特徴とする、請求項１に記載の厚さ測定
装置。 - 【請求項６】前記低コヒーレンス光源が、エッジ発光Ｌ
ＥＤから構成されることを特徴とする、請求項１に記載
の厚さ測定装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/304,247 US5473432A (en) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | Apparatus for measuring the thickness of a moving film utilizing an adjustable numerical aperture lens |
| US304,247 | 1994-09-12 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08101020A true JPH08101020A (ja) | 1996-04-16 |
Family
ID=23175697
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7245354A Pending JPH08101020A (ja) | 1994-09-12 | 1995-08-29 | 厚さ測定装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5473432A (ja) |
| EP (1) | EP0701103A3 (ja) |
| JP (1) | JPH08101020A (ja) |
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| CN109959342B (zh) * | 2017-12-26 | 2021-04-13 | 长春长光华大智造测序设备有限公司 | 物镜数值孔径的检测方法及装置 |
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1994
- 1994-09-12 US US08/304,247 patent/US5473432A/en not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-07-11 EP EP95110817A patent/EP0701103A3/en not_active Withdrawn
- 1995-08-29 JP JP7245354A patent/JPH08101020A/ja active Pending
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