JPH09145327A

JPH09145327A - 多層シート状プラスチックの厚さ測定装置

Info

Publication number: JPH09145327A
Application number: JP32374895A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Murakawa; 善浩村川; Kenichi Nishi; 憲一西; Eihiko Todo; 栄彦藤堂
Original assignee: Gunze Ltd
Current assignee: Gunze Ltd
Priority date: 1995-11-16
Filing date: 1995-11-16
Publication date: 1997-06-06
Anticipated expiration: 2015-11-16
Also published as: JP3104161B2

Abstract

(57)【要約】【目的】多層シートを非連続的または連続的（走行す
る多層シート）に、各層の厚さを破壊することなく、非
接触で精度良く測定することのできる多層シートの厚さ
測定装置の提供。【構成】低コヒーレント光源からの光を、ビームスプ
リッタで第１の分岐光と第２の分岐光に振幅分割し、前
記第１の分岐光を、前記第１の分岐光の光軸方向に往復
動作する可動鏡面に導き反射させた参照光と、前記第２
の分岐光を、走行している接着剤を介して積層した３種
５層の多層シートに入射し、反射させて得た測定光を、
各々再びビームスプリッタに導いて合成して干渉させ
る。この干渉発生時における前記可動鏡面の位置に基づ
いて、前記多層シートの各層の厚さを求めるように構成
された多層シートの厚さ測定装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、改良された多層シ
ート状プラスチックの厚さ測定装置に関し、特に多層に
形成されているシート状プラスチックの各層の厚さを非
連続的又は連続的（インライン）に測定するための有効
な装置を提供する。

【０００２】

【従来の技術】今日、合成シートは、その高機能化のた
め機能の異なる各種シートを多層に積層したものが多
い。このような多層積層シートにおいては、各層間の接
着強度、ガスバリヤ性やガス選択透過性などのシートの
種々の機能が、各層の形成状態により大きく左右され
る。このため、このような多層シートの製造に際して
は、シートの強度や全体の厚さのみならず、各層の厚さ
を個々に正確に知り、適正な品質管理を行うことが必要
となっている。

【０００３】一般に多層シートの各層の厚さを測定する
装置としては、インコヒーレントな光源による干渉を利
用する厚さ測定装置と、赤外線吸収を利用する厚さ測定
装置の２つが知られている。

【０００４】ここでインコヒーレントな光源による干渉
を利用する厚さ測定装置には、インコヒーレントな光源
を使って、該光源からの光を、ビームスプリッタで第１
と第２の分岐光に振幅分割し、測定光と参照光として再
び合成し干渉光を発生させる手段と、前記分割された第
１の分岐光を測定光として多層フィルムへ入射せしめ、
反射した光を測定する測定光手段と、前記第２の分岐光
を参照光としてミラーに入射し反射せしめる参照光手段
と、前記干渉光が発生するときのミラーの位置を検出す
ることにより、多層フィルムの各層の厚さを検出する厚
さ検出手段等によって構成されているものが見受けられ
る。

【０００５】他方、赤外線吸収を利用する厚さ測定装置
は、Lambert beer'sの法則を利用したもので、多層シー
トを構成する各樹脂成分の違いにより、０．８μｍ〜数
１０μｍにわたる赤外線吸収領域に基準振幅あるいはそ
れらの結合振幅などに対する吸収波長帯の違いを利用し
て、ある特定樹脂の吸収波長帯の赤外線を多層シートに
透過させ、特定樹脂に吸収される吸収波長帯の赤外線量
が、特定樹脂の厚さに比例する関係にあることを応用す
る装置である。そして該装置は、走行中の多層シートの
各層の厚さを測定することも可能である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記インコ
ヒーレントな光源による干渉を利用する厚さ測定装置で
は、次のような欠点があり充分満足されている状況にな
い。その一つは、波長範囲が極めて広いインコヒーレン
トな光源を使うため、測定光は多層シートの中で波長に
よる屈折率分散を生じ、多層シートの厚さを増せば増す
ほどその分散が大きくなり、厚みの大きい多層シートで
は測定光の分散のために参照光との干渉が不明瞭にな
り、各層の厚さを正確に測定できないことがある。そし
てまた、特に走行中の多層シートの各層の厚さを連続的
に測定する場合には、測定装置に対して多層シートが走
行しているので振動したり、傾いたりした状態であり、
いくらミラーを往復動作させても、測定光はインコヒー
レントな光源のコヒーレンス長の範囲内では参照光と干
渉することができない。たとえ干渉できたとしても、干
渉光による信号は小さいものとなり、走行中の多層シー
トの表面の凹凸により、測定光が散乱されて発生する散
乱光ノイズと干渉光による信号とが混在することになる
ので、干渉光による信号を検出することは極めて難し
い。従って、走行中の多層シートの各層の厚さを測定す
ることは極めて困難である。該測定装置は、厚さの薄い
多層シートを実験室等でバッチ的（オフライン）に、静
止固定された状態での測定には適しているが、インライ
ン方式には適用できない装置である。

【０００７】また前記赤外線吸収を利用する装置は、前
記する如く各層の厚さを測定することはできるが、次の
ような場合には、各々の層厚を測定することはできない
という欠点がある。それは一般的に広く汎用されてい
る、例えば５層シートの場合、まず３種の樹脂成分を使
って５層に積層することが多いが、その構成は図５に示
す。つまり中心層（第３層３４）を１つの樹脂成分とし
て、第１層３２と第５層３６を同一で他の第二の樹脂成
分とし、第２層３３と第４層３５を同一で他の第三の樹
脂成分として５層を構成している。かかる場合を該装置
によって各層厚を測定する場合は、３層としてしか測定
されない結果になる。つまり（第１層３２＋第５層３
６）と（中心層３４）と（第２層３３＋第４層３５）の
３層の各層厚の測定にとどまる。結局該測定装置では、
交互に積層されていても、その層の中に同一樹脂成分が
あれば、それらは全て和となって１層の厚さとして測定
されるので、各層の厚さを各々個別に測定することはで
きない。

【０００８】本発明は、前記従来技術の有するこのよう
な欠点に鑑み、見い出されたものであり、その主たる目
的とするところは多層シート状プラスチックにあって、
より薄いフィルム状から、より厚い積層体にわたって、
各層の厚さを個別に、しかも連続的に走行（インライ
ン）している状態で、高精度で瞬時に測定することので
きる多層シート状プラスチックの厚さ測定装置を提供し
ようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】即ち、前記目的は次の手
段によって容易に達成することができる。まず前記請求
項１に記載する発明は、光源と該光源からの光をビーム
スプリッタで第１と第２の分岐光に振幅分割し、測定光
と参照光とし再び合成して干渉光を発生させるための干
渉光発生手段（Ａ）と、前記分割された第１の分岐光を
測定光として多層シート状プラスチック（以下多層シー
トと呼ぶ）へ入射し、反射せしめるための測定光手段
（Ｂ）と、前記分割された第２の分岐光を参照光として
ミラーへ入射し、反射せしめるための参照光手段（Ｃ）
と、前記干渉光が発生するときのミラーの位置を検出す
ることによって、多層シートの厚さを検出するための厚
さ検出手段（Ｄ）とを備える多層シートの厚さ測定装置
において、前記光源に、特に低コヒーレントな光源を使
用することを特徴とし、更にその光源のコヒーレンス長
が１０μｍ〜４０μｍになるような中心波長及びスペク
トル半値幅を有する光源であることを特徴とする。

【００１０】請求項３に記載する発明は、前記請求項１
に記載する多層シートの厚さ測定装置において、特に測
定光手段（Ｂ）に、該多層シートの振動及び傾き（両者
同時に発生してもよい）を抑制するための圧縮空気（以
下圧空）による非接触抑制手段（Ｅ）を添設することを
特徴とする。

【００１１】請求項４に記載する発明は、前記請求項１
に記載する多層シートの厚さ測定装置において、前記厚
さ検出手段（Ｄ）に、前記測定光手段（Ｂ）によりもた
らされる多層シート面からの散乱光に基づくノイズは、
減衰されるが、前記干渉光発生手段（Ａ）によりもたら
される干渉による信号は、減衰させないためのバンドパ
スフィルタ（Ｆ）が添設されることを特徴とする。走行
中の多層シートの表面に、微細凹凸がある場合に、測定
光の散乱の発生が考えられるが、層厚測定精度への影響
をなくすための対策として有効である。

【００１２】更に、測定条件を安定させ、測定精度をよ
り高めるために、前記請求項３に記載の圧空による非接
触抑制手段（Ｅ）と、前記記載のバンドパスフィルタ
（Ｆ）とを併設する事を特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に前記各発明を詳細に説明す
る。測定の対象になる多層シート状プラスチック（以下
多層シート）は、同一又は異種の樹脂成分からなる２層
以上のシート状積層体であり、各層の厚さ、積層数は、
シート状と呼ばれる範囲内で適宜決められるので制限さ
れるものではない。シート状とは厚さの薄いフィルム状
の積層体から、より厚い積層体を含めてシート状と総称
しているが、数値的に例示すると約２０μｍ〜２ｍｍ程
度である。積層数は、一般に１０層程度までである。ま
た積層する樹脂成分と積層構成は特に制限されないが、
同一樹脂成分が続いて積層されないかぎり、例えば、２
種の樹脂成分を使って、交互に積層さえすれば、幾層で
も各層の厚さを瞬時に測定することが可能である。

【００１４】積層する樹脂成分は、一般に知られている
熱可塑性の樹脂であるが、これが熱硬化性樹脂であって
もよい。従って、両成分による各々のシートが複合され
る複合多層シートである場合もある。また本発明は特定
の波長を持つ光の透過と反射にもとずく測定であるの
で、全くその光を透過しないような不透明なものは測定
できないが、一般に肉眼で全く透視できなくても測定で
きる場合もある。つまり本発明にいう低コヒーレント光
源が発する低コヒーレント光が多層シートを透過すれば
測定できるので、透明性には特にこだわらない。

【００１５】一般にインコヒーレントな光源による多層
シートの測定装置は、ハロゲンランプ等のインコヒーレ
ントな光源と、前記する干渉光発生手段（Ａ）と、測定
光手段（Ｂ）と、参照光手段（Ｃ）と各層の厚さ検出手
段（Ｄ）とから構成されている。

【００１６】本発明では、前記請求項１に記載する如
く、特に光源として、従来のハロゲンランプ等に見られ
るインコヒーレントな光源を使うのではなく、低コヒー
レントな光源を使うものである。つまり該光源を使うこ
とによって、走行中の多層シートがその厚さに関係な
く、広い範囲で、しかも多少の振動とか傾きがあって
も、該プラスチック面に反射された測定光は、低コヒー
レントな光源が持つコヒーレンス長の範囲内で、参照光
と干渉することができるので、各層の厚さが正確に測定
できるのである。

【００１７】ここで低コヒーレントな光源とは、低いコ
ヒーレント光を発する光源を意味するが、具体的にはハ
ロゲンランプ等のインコヒーレントな光源よりは狭いス
ペクトル幅と、半導体レーザ等のコヒーレントな光源な
みの光出力と指向性を有する光源ということになる。こ
のような性質を有する光源には、スーパルミネッセント
ダイオード（以下ＳＬＤと呼ぶ）、端面反射型発光ダイ
オード等がある。このような中でも、コヒーレンス長が
１０μｍ〜４０μｍになるような中心波長及びスペクト
ル半値幅にある光源が好ましい。

【００１８】また、低コヒーレントな光源では、インコ
ヒーレントな光源より狭いスペクトル幅の低コヒーレン
ト光を発するので、測定光自身が多層シートの中でほと
んど分散せず、従ってより厚い積層体になっても、測定
光の分散により参照光との干渉が不明瞭になることもな
いので、各層の厚さを正確に測定することができるとい
うことである。

【００１９】特に走行中の多層シートの振動とか傾きが
大きく現れる場合には、測定精度に影響をもたらす危険
性があるので、この危険性をなくし、より安定した状態
で測定するために、前記請求項３に記載する手段を添設
するとよい。これは前記請求項１における測定光手段
（Ｂ）に、圧空による非接触抑制手段（Ｅ）を添設した
ものである。これは少なくとも第１分岐光の入射位置に
ある多層シート面に圧空を噴射して、振動とか傾きの発
生を抑制しようとするものであり、その手段には種々考
えられる。しかし中でも次のような手段が好ましく用い
られる。

【００２０】それは円周状に方向性を持つ圧空噴出用ノ
ズルと、該ノズルから噴出させた圧空を多層シートとの
間に導く平面と、該ノズルから噴出させる圧空による空
気流速を一定にする空気溜まりと、該空気溜まりに、圧
空を供給する空気入り口とを備えた圧空式非接触抑制具
である。該抑制具によれば、該ノズルから噴出させた圧
空が多層シートと平面の間隙を通る際、流体のベルヌー
イの効果による負圧作用により、多層シートを平面に吸
引し、多層シートと平面の間隙が小さくなるので空気の
クッション効果により、多層シートと平面とが接触する
ことが妨げられることにより、平面から略一定の距離で
多層シートを非接触で把持可能となり、走行中の多層シ
ートが測定装置に対して、振動したり、傾いたりするの
を抑制することができ、多層シートに反射された測定光
が参照光と干渉することが更に容易になり、多層シート
の各層の厚さを測定することができる。

【００２１】前記請求項４におけるバンドパスフィルタ
（Ｆ）が、前記厚さ検出手段（Ｄ）に添設されたことに
より、静止状態の多層シートは勿論、走行中の多層シー
トにとって有効な対策となる。つまり、散乱光によるノ
イズの周波数は多層シートの製造工程の走行スピードに
よって決まり、一方、干渉光による信号の周波数はミラ
ーを往復動作させるスピードによって決まるので、散乱
光によるノイズの周波数に対して干渉光による信号の周
波数を充分大きいか、あるいは小さくなるように、ミラ
ーを往復動作させるスピードを調整しておけば、散乱光
によるノイズは、バンドパスフィルタ（Ｆ）によって減
衰され、一方、干渉光による信号は、該バンドパスフィ
ルタ（Ｆ）によって、減衰されないので、干渉光による
信号が散乱光によるノイズより充分大きくなり、干渉光
による信号を検出することができるので、多層シートの
各層の厚さを測定することが更に有利になる。

【００２２】更にまた前記請求項３に記載の非接触抑制
手段（Ｅ)と、前記請求項４に記載のバンドパスフィル
タ（Ｆ）とが同時に配設されてなる発明は、前述する各
作用が同時に行われるので、静止状態の多層シートは勿
論、走行中の該多層シートにとっては、より高い精度で
各層の厚さを安定して測定することができるので、更に
安定した多層シートの厚さ測定装置を得ることができ
る。

【００２３】

【実施例】以下に実施例によって、図面に基づいて更に
詳述するが、本発明が該例に制約を受けるものではな
い。

【００２４】前記多層シートの厚さ測定装置において、
本発明の低コヒーレントな光源による測定原理を図１の
光路図によって説明する。該光源には低コヒーレント光
源２を用い、ここから発せられた低コヒーレント光は、
集光レンズでコリメートされて平行光になり、ビームス
プリッタ４によって２つの平行光に振幅分割される。分
割された第１の分岐光は、第１焦点レンズを通って、多
層シート７に導かれるが、その際各層の境界面で反射が
起こり、それは測定光８となって反射する。他の分割さ
れた第２の分岐光は、第２焦点レンズによって、可動鏡
面１１に入射し反射する。これは参照光１２となる。各
々反射した測定光８と参照光１２とは、再びビームスプ
リッタ４に戻り合成光１３となって、受光レンズを通っ
て受光素子１５に導かれ光電変換される。更にこれは受
光回路により干渉光による信号が検出され、更に包絡線
検波等の処理を得て演算部に導かれ、ここで多層シート
の各層厚に換算される。

【００２５】ここで低コヒーレント光として使用される
低コヒーレント光源２は、特に中心波長及びスペクトル
半値幅に制限を受けるものではないが、次のような問題
が発生する場合があるので、コヒーレンス長が１０μｍ
〜４０μｍとなるような中心波長及びスペクトル半値幅
を有する低コヒーレント光源であることが望ましい。つ
まりその問題というのは、中心波長をλ、スペクトル半
値幅を△λとすれば、コヒーレンス長ｌは、数１で示さ
れる。

【００２６】

【数１】

【００２７】コヒーレンス長を長くすれば、多層シート
７の各境界面で反射された測定光８が参照光１２と干渉
する際、コヒーレンス長より薄い厚みの層があれば、そ
の層を挟む２つの境界面による干渉が重複することにな
るので、２つの干渉を分離することが難しくなり、分離
することができる最小の厚みがかなり大きくなる問題点
が発生する。また、逆にコヒーレンス長を短くすれば、
インコヒーレントな光源に近づくことになり、走行中の
多層シート７が振動したり傾いたりすると、多層シート
７に反射された測定光８の光軸と参照光１２の光軸が略
垂直にならないので、測定光８はインコヒーレントな光
源に近づいたコヒーレンス長の範囲内では、参照光１２
と干渉することは難しいということである。

【００２８】前記する低コヒーレント光源として、より
具体的には、例えば中心波長７８０nmでスペクトル半値
幅１７nmのコヒーレンス長３５μｍのＳＬＤ、中心波長
８４０nmでスペクトル半値幅２０nmのコヒーレンス長３
５μｍのＳＬＤ、あるいは中心波長８４０nmでスペクト
ル半値幅３０μｍのコヒーレンス長２３μｍのＳＬＤな
どが挙げられる。なお中心波長、スペクトル半値幅は上
記例に制限されるものでなく、コヒーレンス長が１０μ
ｍ〜４０μｍとなるような中心波長及びスペクトル半値
幅であれば良い。

【００２９】また図１の測定原理を取り入れて、これを
装置化した場合の主要部をとって、これを断面図で示し
たものが図２である。ここで、１は筐体、３は低コヒー
レント光源２から発せられるコヒーレント光をコリメー
トする集光レンズ、５はビームスプリッタ４による第１
分岐光を集光させる第１焦点レンズである。

【００３０】そして６は、前記請求項３に記載する圧空
による非接触抑制手段（Ｅ）の一例を取り入れた圧空式
非接触抑制具である。該抑制具６は円周状に方向性を持
つ圧空噴出用ノズル２０と、ノズル２０からの圧空を多
層シート７（工程を走行している）との間に導く平面２
１と、ノズル２０からの圧空の空気流速を一定にする空
気溜まり２２と、空気溜まり２２に圧空を供給する空気
入り口２３とからなっている。ノズル２０から噴出させ
た圧空が多層シート７と、平面２１の間隙を通る際、圧
空のベルヌーイの効果による負圧作用により、多層シー
ト７を平面２１に吸引し、多層シート７と平面２１の間
隙が小さくなると、圧空のクッション効果により、多層
シート７と平面２１が接触するのを防止することによ
り、平面２１から略一定の距離で多層シート７を非接触
で把持することができる。また、圧空式非接触抑制具６
の中に測定光８を通過させて、多層シート７に導くため
に貫通穴２４を設けている。この貫通穴２４は測定光８
を通過させることは勿論であるが、部分的にベルヌーイ
効果による負圧作用が大きくなるのを防止するために、
負圧作用の大きい部分に空気を補充させる役目も併せも
っている。なお、多層シート７は、該抑制具６の上で
（図２の上下反対の位置関係）、非接触把持するように
配置してもよい。

【００３１】被測定物である多層シート７には、適度な
滑り性と平滑性をもたせるために、表面に微細な凹凸が
あり走行中の多層シート７を測定すれば、微細凹凸によ
り測定光８が散乱されて散乱光によるノイズが発生す
る。ここで、散乱光によるノイズの周波数は、微細凹凸
の空間的な周波数と、走行スピードによって決まるが、
実用上は、微細凹凸による周波数は限られた範囲の周波
数とみなせるすると、散乱光によるノイズの周波数は走
行スピードによって決まる。

【００３２】９はビームスプリッタ４による第２分岐光
を集光させる第２焦点レンズ、１０は可動鏡面１１を作
動させるための可動鏡面駆動部であり、この可動鏡面１
１を取り付けて平行移動を案内する精密クロスローラガ
イド等を使ったステージ２５およびステージ２５に連結
して取り付けられた駆動モータ２６からなる。駆動モー
タ２６にはリニア超音波モータ、リニアステッピングモ
ータ等のリニアモータがよい。駆動モータ２６を駆動さ
せると、可動鏡面１１は図１の矢印に示すように、往復
動作するので参照光１２の光路長を変化させることがで
きる。よって、参照光１２の光路長変化のスピードは駆
動モータ２６を駆動させるスピードによって変化させる
ことができるので、参照光１２と測定光８が干渉したと
きの干渉光による信号の周波数は、可動鏡面１１を往復
動作させる駆動モータ２６のスピードによって決まる。

【００３３】尚、可動鏡面１１の位置を検出する図示し
ない可動鏡面位置検出素子は、ポテンショメータ、マイ
クロメータ、ＰＳＤ等の素子、または駆動モータ２６が
パルスで動作させるモータである場合はその発振パルス
数で代用できる。この可動鏡面位置検出素子はステージ
２５に設けられ、可動鏡面１１が往復動作するときの位
置を検出する。この検出された位置の情報を、図示しな
いＡ／Ｄ変換器によりディジタル信号に変換して、図示
しないコンピュータに導かれる。また、駆動モータ２６
がパルスで動作させるモータである場合は、その発振パ
ルス数を直接コンピュータに導いて、位置に関する情報
としてもよい。また、可動鏡面１１の往復動作するスピ
ードが一定であるとみなせば、可動鏡面１１が動いた時
間にスピードを掛ければ移動距離が求められるので、可
動鏡面１１の位置に関する情報は図示しないコンピュー
タ内の演算だけで得ることも可能である。１４は合成光
１３を受光して、受光素子に導くための受光レンズであ
る。

【００３４】ここで受光素子１５は、低コヒーレント光
源２の中心波長と同様な波長域で分光感度にすぐれるも
のが好ましい。よって、例えば、低コヒーレント光源２
を上記例の中心波長７８０nm或いは８４０nmとすれば、
同じ様な波長域に分光感度のピークを持つシリコンフォ
トダイオード、ＰＩＮシリコンフォトダイオード等のフ
ォトダイオードがより好ましい。

【００３５】１６は受光回路で、ここで干渉光による信
号が処理される。１９は低コヒーレント光源２を固定す
るホルダーであり、これには低コヒーレント光源２が温
度上昇により劣化することおよび光出力が不安定になる
ことを防止するために、図示しないペルチェ素子を取り
付けて低コヒーレント光源２を冷却し、図示しないドラ
イバにより自動温度制御（ＡＴＣ）、自動出力制御（Ａ
ＰＣ）などの制御がなされている。

【００３６】尚、前記する集光レンズ３、第１焦点レン
ズ５、第２焦点レンズ９、受光レンズ１４およびビーム
スプリッタ４は、ごく一般的なものでよいが、集光レン
ズ３、第１焦点レンズ５、第２焦点レンズ９および受光
レンズ１４をビームスプリッタ４にはりつけて一体化す
ることにより、部品点数を少なくして装置の簡略化を図
り、調整箇所をできるだけ少なくしている。また、この
一体化により、各部品で反射される反射損失が大きく減
少される。

【００３７】図３は図２の装置、つまり筐体１を搭載し
たトラバース装置を正面からみた図である。これによっ
て、図示しない多層シート７の幅方向に、該筐体１をト
ラバースして測定することが可能となる。図示していな
いが、サーボモータ、リニアモータ等を駆動源にもっ
て、ボールネジ１８を回転させて、リニアガイド１７を
介して、筐体１が幅方向にトラバースする。

【００３８】前記請求項４における厚さ検出手段（Ｄ）
に添設するバンドパスフィルタ（Ｆ）は、受光回路１６
の中に入れられているが、この作用を図４のブロック図
で詳述すると次のとおりである。入光した光は受光素子
１５で光電変換され、増幅器２７で電流電圧変換され、
バンドパスフィルタ２８に入る。バンドパスフィルタ２
８は、多層シート７面の微細凹凸に基づく散乱光による
ノイズを減衰し、干渉光による信号を減衰しないように
するために、通過帯域幅が狭くかつ通過帯域以外は急に
減衰するようなフィルタが要求される。すなわち、フィ
ルタ段数が少なくとも４次以上の高次のフィルタで構成
され、フィルタ特性としては、チェビシェフあるいはバ
タワースとなるようなバンドパスフィルタがよい。多層
シート７の走行スピードが一定であれば、前記理由によ
り、散乱光によるノイズの周波数はある限られた範囲の
周波数で一定する。そして、散乱光によるノイズの周波
数に対して、干渉光による信号の周波数を充分大きくす
るように、可動鏡面１１を往復動作させるスピードを調
整しておけば、散乱光によるノイズはバンドパスフィル
タ２８によって減衰され、一方、干渉光による信号はバ
ンドパスフィルタ２８によって減衰されないので、干渉
光による信号が散乱光によるノイズより充分大きくな
り、干渉光による信号を検出することができる。その
後、バンドパスフィルタ２８により処理された干渉光に
よる信号は、交流増幅器２９で増幅され、整流器３０で
整流され、ローパスフィルタ３１で包絡線検波される。
この包絡線信号は図示しないＡ／Ｄ変換器によりディジ
タル信号に変換され、図示しないコンピュータに導かれ
る。

【００３９】多層シート７の各層の厚さは、最終的には
コンピュータによって算出されることになる。つまり、
前記受光回路１６から導かれた干渉光の包絡線信号をＡ
／Ｄ変換したディジタル信号と上記可動鏡面位置検出素
子から導かれた可動鏡面１１の位置に関する情報から、
干渉発生時における、可動鏡面１１の位置を特定し、こ
の結果に基づいて多層シート７の各層の厚さが算出され
る。

【００４０】最後に、以上のようにして構成された本発
明の多層シート状プラスチックの厚さ測定装置によっ
て、実際に各層の厚さがどのようにして測定されるか
を、具体例で説明する。図５は、本発明装置が測定対象
とする多層シート７の一例で、これは３種５層からなる
全厚３００μｍの多層シート７ａである。具体的には、
第１層３２と第５層３６がナイロン、第２層３３と第４
層３５が接着剤、第３層３４がポバールで構成されてい
る。このような多層シート７ａが走行中に、その第１層
３２の側を圧空式非接触抑制具６によって非接触で把持
されて、測定光８が入射されると、測定光８は多層シー
ト７ａの各境界面３７、３８、３９、４０、４１および
４２で反射されビームスプリッタ４に戻る。一方、参照
光１２は可動鏡面１１で反射されてビームスプリッタ４
に戻る。このとき、多層シート７ａの各境界面に対応す
る参照光１２の光路長は可動鏡面１１により変化するこ
とができる。図６に、図５の多層シートを測定したとき
の、受光回路１６による干渉光による包絡線信号のピー
クと多層シート７ａの各境界面との関連を示す。図６の
横軸は可動鏡面１１の位置、縦軸は各境界面における干
渉光による包絡線信号の大きさを表す。ここで、各ピー
ク４３、４４、４５、４６、４７および４８を示す可動
鏡面１１の位置をＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６
とし、第１層３２と第５層３６の屈折率をｎ１、第２層
３３と第４層３５の屈折率をｎ２、第３層３４の屈折率
をｎ３とし、空気の屈折率を１とすれば、第１層３２の
厚さｄ１、第２層３３の厚さｄ２、第３層３４の厚さｄ
３、第４層３５の厚さｄ４、第５層３６の厚さｄ５は、
各式数２〜数６で求めることができる。

【００４１】

【数２】

【数３】

【数４】

【数５】

【数６】

【００４２】尚、図４におけるバンドパスフィルタ２８
の作用を、走行中の図５の多層シート７ａにおいて調べ
た。すなわち、受光回路１６による干渉光の包絡線信号
において、バンドパスフィルタ２８の有無によって、散
乱光によるノイズと干渉光による信号の変化を調べ、そ
の結果をバンドパスフィルタ２８無しの時は図８に、バ
ンドパスフィルタ２８有りの時は図９に示した。明らか
に図８における散乱光によるノイズは、バンドパスフィ
ルタ２８によって図９では減衰され、干渉光による信号
の検出ができていることを示している。つまり前記請求
項４におけるバンドパスフィルタ（Ｆ）の添設は、より
有効であることが理解できる。

【００４３】

【比較例】本発明の低コヒーレント光源２の一例として
ＳＬＤによる干渉と、従来からのインコヒーレントな光
源であるハロゲンランプによる干渉とを比較するため
に、オフラインにおいて被測定物を傾けたときの干渉光
による信号の変化を調べた。すなわち、被測定物をスラ
イドグラスとし、スライドグラスを把持するサンプル台
を設け、サンプル台をゴニオステージに取り付けて、サ
ンプル台を徐々に傾かせたとき、干渉光による信号の大
きさの変化を測定し、図７に示した。横軸はサンプル台
の傾き角度、縦軸は干渉光による信号の大きさが最大の
ときを１としたときの正規化干渉値を表す。これを見れ
ば、明らかに、低コヒーレント光源２のほうが、サンプ
ル台を傾けても正規化干渉値が低下していないのがわか
る。よって、低コヒーレント光源２によれば、フィルム
製造工程で走行中の多層シート７が振動したり、傾いた
りしても、干渉光による信号が得られ、多層シート７の
各層の厚さが測定できるのがわかる。

【００４４】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成して
いるので、以下に記載するような効果を奏する。

【００４５】静止状態では勿論、走行中（インライン、
オンライン）の多層シートにおいて、各層の厚さを破壊
することなく、非接触で瞬時に高精度で測定することが
できる。

【００４６】また多層シート自身、目測では不透明であ
っても、また全厚が２mm程度と、より厚くても各層を高
精度で測定することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置にかかる測定原理を示す光路図であ
る。

【図２】本発明装置の主要部の断面図である。

【図３】本発明の主要部を搭載したトラバース装置の正
面図である。

【図４】本発明装置における受光回路を示すブロック図
である。

【図５】本発明装置における多層シートの断面を示す図
である。

【図６】本発明装置における多層シートの測定例であ
る。

【図７】本発明装置と従来装置におけるサンプル台の傾
き角度対正規化干渉値のグラフである。

【図８】バンドパスフィルタ（Ｆ）が無いときの測定例
である。

【図９】バンドパスフィルタ（Ｆ）が有るときの測定例
である。

【符号の説明】

１筐体２低コヒーレント光源３集光レンズ４ビームスプリッタ５第１焦点レンズ６圧空式非接触抑制具７多層シート７ａ多層シート８測定光９第２焦点レンズ１０可動鏡面駆動部１１可動鏡面１２参照光１３合成された光１４受光レンズ１５受光素子１６受光回路１７リニアガイド１８ボールネジ１９低コヒーレント光源のホルダ２０ノズル２１平面２２空気溜まり２３空気入り口２４貫通穴２５ステージ２６駆動モータ２７増幅器２８バンドパスフィルタ２９交流増幅器３０整流器３１ローパスフィルタ３２第１層３３第２層３４第３層３５第４層３６第５層３７空気と第１層の境界面３８第１層と第２層の境界面３９第２層と第３層の境界面４０第３層と第４層の境界面４１第４層と第５層の境界面４２第５層と空気の境界面４３境界面３５の干渉ピーク４４境界面３６の干渉ピーク４５境界面３７の干渉ピーク４６境界面３８の干渉ピーク４７境界面３９の干渉ピーク４８境界面４０の干渉ピーク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と該光源からの光をビームスプリッ
タによって第１と第２の分岐光に振幅分割し、測定光と
参照光とし、再び合成して干渉を発生させるための干渉
光発生手段（Ａ）と、前記分割された第１の分岐光を測
定光として多層シート状プラスチックへ入射し、反射せ
しめるための測定光手段（Ｂ）と、前記分割された第２
の分岐光を参照光としてミラーへ入射し、反射せしめる
ための参照光手段（Ｃ）と、前記干渉光が発生するとき
のミラーの位置によって多層シート状プラスチックの各
層の厚さを検出するための厚さ検出手段（Ｄ）とを備え
る多層シート状プラスチックの厚さ測定装置において、
前記光源が低コヒーレントな光源であることを特徴とす
る多層シート状プラスチックの厚さ測定装置。
【請求項２】前記低コヒーレントな光源のコヒーレン
ス長が、１０μｍ〜４０μｍになるような中心波長及び
スペクトル半値幅を有する光源である請求項１に記載の
多層シート状プラスチックの厚さ測定装置。
【請求項３】前記測定光手段（Ｂ）に、多層シート状
プラスチックの振動及び傾きを抑制するための圧縮空気
による非接触抑制手段（Ｅ）が添設されている請求項１
に記載の多層シート状プラスチックの厚さ測定装置。
【請求項４】前記厚さ検出手段（Ｄ）に、測定光手段
（Ｂ）によりもたらされる多層シート状プラスチック面
からの散乱光に基づくノイズを減衰し、前記干渉光発生
手段（Ａ）によりもたらされる干渉光による信号は減衰
させないためのバンドパスフィルタ（Ｆ）が添設されて
なる請求項１及び請求項３に記載の多層シート状プラス
チックの厚さ測定装置。