JPH1151619A - 厚さ測定装置 - Google Patents
厚さ測定装置Info
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- JPH1151619A JPH1151619A JP10208683A JP20868398A JPH1151619A JP H1151619 A JPH1151619 A JP H1151619A JP 10208683 A JP10208683 A JP 10208683A JP 20868398 A JP20868398 A JP 20868398A JP H1151619 A JPH1151619 A JP H1151619A
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- 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
- G01B11/0691—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of objects while moving
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】薄膜の厚さと屈折率を測定するための改善され
た装置と方法を提供する。 【解決手段】本発明の一実施例によれば、製造ライン等
においてフィルム（薄膜）の厚さを測定するための装置
が提供される。この装置は、フィルムと接触した可動部
材を有する。可動部材は固定部材を中心にして回転し、
透明領域を有する。装置はまた固定部材に取り付けられ
た光学プローブを有する。光学プローブは光信号を可動
部材の透明領域を通してフィルムに結合しかつフィルム
からの反射光を、フィルムの厚さを決定する受信器に戻
す光ファイバを有する。光プローブは光信号をフィルム
上に結像しかつ反射された光信号を光学プローブに結像
するレンズ・アセンブリをも有する。光学プローブは多
層フィルムの分析を簡単化するための部分反射基準反射
器をも有する。
た装置と方法を提供する。 【解決手段】本発明の一実施例によれば、製造ライン等
においてフィルム（薄膜）の厚さを測定するための装置
が提供される。この装置は、フィルムと接触した可動部
材を有する。可動部材は固定部材を中心にして回転し、
透明領域を有する。装置はまた固定部材に取り付けられ
た光学プローブを有する。光学プローブは光信号を可動
部材の透明領域を通してフィルムに結合しかつフィルム
からの反射光を、フィルムの厚さを決定する受信器に戻
す光ファイバを有する。光プローブは光信号をフィルム
上に結像しかつ反射された光信号を光学プローブに結像
するレンズ・アセンブリをも有する。光学プローブは多
層フィルムの分析を簡単化するための部分反射基準反射
器をも有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光反射計に関し、より
詳細には、フィルム、ウェブまたはシートの厚さまたは
群屈折率を測定する装置に関する。
詳細には、フィルム、ウェブまたはシートの厚さまたは
群屈折率を測定する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】多くの産業プロセスにおいて、フィルム
の厚さの制御はきわめて重要である。たとえば、写真フ
ィルムを製造する際に、裏材上にエマルジョンの均一な
層を生成する必要がある。プロセス制御の視点から見る
と、フィルムを製造した後に実験室でフィルムのオフラ
イン測定を行うよりも、フィルム生成プロセス中にフィ
ルムの厚さを測定できる方が有利である。試料をオフ・
ラインで測定する場合は、かなりの量の欠陥材料を処理
してしまうまで、機械の動作不良を修正することができ
ない。これは、無駄が生じる。本明細書の考察のため
に、「フィルム」という用語はシートやウェブを含む。
の厚さの制御はきわめて重要である。たとえば、写真フ
ィルムを製造する際に、裏材上にエマルジョンの均一な
層を生成する必要がある。プロセス制御の視点から見る
と、フィルムを製造した後に実験室でフィルムのオフラ
イン測定を行うよりも、フィルム生成プロセス中にフィ
ルムの厚さを測定できる方が有利である。試料をオフ・
ラインで測定する場合は、かなりの量の欠陥材料を処理
してしまうまで、機械の動作不良を修正することができ
ない。これは、無駄が生じる。本明細書の考察のため
に、「フィルム」という用語はシートやウェブを含む。
【０００３】フィルムの厚さを測定する従来技術の方法
は、接触式の方法と非接触式の方法に分けることができ
る。ひとつの接触式の方法では、フィルムの両面と物理
的に接触するマイクロメータが使用される。接触式の方
法は、測定中に物理的にフィルムを変形させるという欠
点を持ち、くぼみや引っ掻き傷によって測定が不正確に
なったりフィルムが損傷したりする。さらに、これらの
方法は、高速で移動するフィルム・ウェブのオン・ライ
ン測定に利用することは困難である。
は、接触式の方法と非接触式の方法に分けることができ
る。ひとつの接触式の方法では、フィルムの両面と物理
的に接触するマイクロメータが使用される。接触式の方
法は、測定中に物理的にフィルムを変形させるという欠
点を持ち、くぼみや引っ掻き傷によって測定が不正確に
なったりフィルムが損傷したりする。さらに、これらの
方法は、高速で移動するフィルム・ウェブのオン・ライ
ン測定に利用することは困難である。
【０００４】また、従来技術では、β粒子やγ線などの
亜原子粒子や放射線のビームの減衰に基づく非接触式の
方法が周知である。たとえば、この種のひとつの従来技
術の方法では、フィルムの厚さを決定するために、フィ
ルムによる電子ビ−ムの減衰が利用される。この方法論
は、４つの欠点を持つ。第１に、減衰がフィルムの化学
成分と密度に依存するため、フィルムの種類ごとにシス
テムを構成しなければならない。第２の、このシステム
は、通常、粒子線を生成する放射線源に依存する。一般
に、コスト、安全性および心理的な理由のために、放射
性材料の利用は制限することが望ましい。第３に、通
常、放射線源をフィルムの一方の側に配置し検出器を他
方の側に配置するように、フィルムの両側にアクセスす
る必要がある。最後に、この方法は、多層フィルムの個
別の厚さを測定することができない。
亜原子粒子や放射線のビームの減衰に基づく非接触式の
方法が周知である。たとえば、この種のひとつの従来技
術の方法では、フィルムの厚さを決定するために、フィ
ルムによる電子ビ−ムの減衰が利用される。この方法論
は、４つの欠点を持つ。第１に、減衰がフィルムの化学
成分と密度に依存するため、フィルムの種類ごとにシス
テムを構成しなければならない。第２の、このシステム
は、通常、粒子線を生成する放射線源に依存する。一般
に、コスト、安全性および心理的な理由のために、放射
性材料の利用は制限することが望ましい。第３に、通
常、放射線源をフィルムの一方の側に配置し検出器を他
方の側に配置するように、フィルムの両側にアクセスす
る必要がある。最後に、この方法は、多層フィルムの個
別の厚さを測定することができない。
【０００５】従来技術では、また、光学的自己相関器を
利用してフィルムの厚さを測定する方法も知られてい
る。本明細書の考察のため、光学的自己相関器は、可変
の差分時間遅延を持つ干渉計であるように定義される。
光学的自己相関器の１つの実施形態は、ジョーゼフ
Ｗ．グッドマン（Joseph W. Goodman)によるStatistica
lOpticsの第５章に記載されている(John Wiley & Son
s、1985, pp.157〜170)。当業者は、光学的自己相関器
の動作原理を知っているが、本特許に関連するため、本
明細書で原理を少し明らかにする。光を異なる２つの経
路に分割し、次に再び結合してフォトダイオードに導く
自己相関干渉計において、検出される光の強さは、パラ
メータの関数として測定される。このパラメータは、干
渉計の差分光経路長ΔＬでもよいし、干渉計の差分時間
遅延Δｔでもよい。これらのパラメータは、ΔＬ＝ｃΔ
ｔ／ｎによって関連づけられ、ここで、ｃは真空中の光
速、ｎは差分光経路の媒体（通常は空気）の群屈折率で
ある。差分時間遅延の関数として表される検出光の強さ
は、入力光のコーヒレンス関数と呼ばれる。したがっ
て、フィルムの異なる面で反射した光の時間遅延を決定
する受信器は、フィルムの異なる面で反射した光の経路
遅延を決定する受信器と同じ機能を実行する。反射光の
コヒーレンス関数におけるピークの間隔の決定は、同じ
機能について記載するさらに別の方法である。本発明の
考察のために、差分時間遅延という用語は、差分経路遅
延を含む。
利用してフィルムの厚さを測定する方法も知られてい
る。本明細書の考察のため、光学的自己相関器は、可変
の差分時間遅延を持つ干渉計であるように定義される。
光学的自己相関器の１つの実施形態は、ジョーゼフ
Ｗ．グッドマン（Joseph W. Goodman)によるStatistica
lOpticsの第５章に記載されている(John Wiley & Son
s、1985, pp.157〜170)。当業者は、光学的自己相関器
の動作原理を知っているが、本特許に関連するため、本
明細書で原理を少し明らかにする。光を異なる２つの経
路に分割し、次に再び結合してフォトダイオードに導く
自己相関干渉計において、検出される光の強さは、パラ
メータの関数として測定される。このパラメータは、干
渉計の差分光経路長ΔＬでもよいし、干渉計の差分時間
遅延Δｔでもよい。これらのパラメータは、ΔＬ＝ｃΔ
ｔ／ｎによって関連づけられ、ここで、ｃは真空中の光
速、ｎは差分光経路の媒体（通常は空気）の群屈折率で
ある。差分時間遅延の関数として表される検出光の強さ
は、入力光のコーヒレンス関数と呼ばれる。したがっ
て、フィルムの異なる面で反射した光の時間遅延を決定
する受信器は、フィルムの異なる面で反射した光の経路
遅延を決定する受信器と同じ機能を実行する。反射光の
コヒーレンス関数におけるピークの間隔の決定は、同じ
機能について記載するさらに別の方法である。本発明の
考察のために、差分時間遅延という用語は、差分経路遅
延を含む。
【０００６】マイケルソン干渉計は、そのような自己相
関器の例である。マイケルソン干渉計を利用するフィル
ム厚を測定する装置の例は、Flournoyに与えられた米国
特許第３,３１９,５１５号明細書に教示される。このシ
ステムにおいて、フィルムは、フィルム表面に対して斜
めに平行光ビ−ムが照射される。フィルムの前面と後面
は、反射光信号を生成する。次に、入力として反射光を
受け取るマイケルソン干渉計に生成される自己相関スペ
クトルのピークを調べることによって、２つの反射面の
間の距離が決定される。残念ながら、この方法は、群屈
折率とフィルム厚の積しか決定することができない。こ
の量に変化が検出された場合は、フィルム組成が変化し
たかまたは厚さが変化したかどうかを決定するために、
追加の測定を行わなければならない。群屈折率は、媒体
中のパルスの伝播速度に対する真空中の光パルスの伝播
速度の比率として定義される。
関器の例である。マイケルソン干渉計を利用するフィル
ム厚を測定する装置の例は、Flournoyに与えられた米国
特許第３,３１９,５１５号明細書に教示される。このシ
ステムにおいて、フィルムは、フィルム表面に対して斜
めに平行光ビ−ムが照射される。フィルムの前面と後面
は、反射光信号を生成する。次に、入力として反射光を
受け取るマイケルソン干渉計に生成される自己相関スペ
クトルのピークを調べることによって、２つの反射面の
間の距離が決定される。残念ながら、この方法は、群屈
折率とフィルム厚の積しか決定することができない。こ
の量に変化が検出された場合は、フィルム組成が変化し
たかまたは厚さが変化したかどうかを決定するために、
追加の測定を行わなければならない。群屈折率は、媒体
中のパルスの伝播速度に対する真空中の光パルスの伝播
速度の比率として定義される。
【０００７】フィルムが、異なる厚さまたは屈折率を持
ついくつかの層からなる場合、上記の方法は、各層ごと
の厚さと屈折率の積に関して明確な答えを提供できると
は限らない。自己相関干渉計の出力は、反射するそれぞ
れ対をなす境界ごとの光経路長の差に基づく位置のいく
つかのピークからなる。境界の数が増えると、ピークの
数は急激に増える。たとえば、３層のフィルムは、前述
のようなシステムでは、様々な「単一経路」の反射に対
応する１３のピークを持つ出力を生成する。フィルムで
複数回反射された光に対応する追加のピークがある。
ついくつかの層からなる場合、上記の方法は、各層ごと
の厚さと屈折率の積に関して明確な答えを提供できると
は限らない。自己相関干渉計の出力は、反射するそれぞ
れ対をなす境界ごとの光経路長の差に基づく位置のいく
つかのピークからなる。境界の数が増えると、ピークの
数は急激に増える。たとえば、３層のフィルムは、前述
のようなシステムでは、様々な「単一経路」の反射に対
応する１３のピークを持つ出力を生成する。フィルムで
複数回反射された光に対応する追加のピークがある。
【０００８】米国特許第５，６３３，７１２号に、多層
フィルムから得られた自己相関スペクトルを単純化する
方法が記載されている。この方法では、フィルムの近く
に基準面を導入する。この基準面からの反射により、ス
ペクトルを単純化し様々な層の厚さを決定する方法が提
供される。
フィルムから得られた自己相関スペクトルを単純化する
方法が記載されている。この方法では、フィルムの近く
に基準面を導入する。この基準面からの反射により、ス
ペクトルを単純化し様々な層の厚さを決定する方法が提
供される。
【０００９】前述の自己相関スペクトル測定は、フィル
ムの厚さを測定する方法を提供するが、この装置は、光
学的アラインメントが必要である。基準面とその他の光
学構成要素を持つプローブの位置を、フィルムに対して
合わせなければならない。このプローブは、通常、様々
な反射によって生成された光信号を最大にするように、
フィルムが移動するローラに対して位置決めされる。こ
のアラインメントは、特別に訓練された熟練オペレータ
を必要とする。そのようなオペレータは、製造ラインで
常に確保できるとは限らない。そのため、このタイプの
自己相関スペクトル分析の利用が妨げられてきた。
ムの厚さを測定する方法を提供するが、この装置は、光
学的アラインメントが必要である。基準面とその他の光
学構成要素を持つプローブの位置を、フィルムに対して
合わせなければならない。このプローブは、通常、様々
な反射によって生成された光信号を最大にするように、
フィルムが移動するローラに対して位置決めされる。こ
のアラインメントは、特別に訓練された熟練オペレータ
を必要とする。そのようなオペレータは、製造ラインで
常に確保できるとは限らない。そのため、このタイプの
自己相関スペクトル分析の利用が妨げられてきた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、薄膜
の厚さと屈折率を測定するための改善された装置と方法
を提供することである。
の厚さと屈折率を測定するための改善された装置と方法
を提供することである。
【００１１】本発明のさらに別の目的は、生産環境にお
いて光学部品のアライメントを必要としないシステムを
提供することである。
いて光学部品のアライメントを必要としないシステムを
提供することである。
【００１２】本発明の以上その他の目的は、当業者に
は、発明の以下の詳細な説明と添付図面から理解されよ
う。
は、発明の以下の詳細な説明と添付図面から理解されよ
う。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、製造ラインな
どにおいてフィルムの厚さを測定するための装置であ
る。この装置は、フィルムと接する可動部材を含む。可
動部材は、固定部材のまわりに回転し、透明部分を有す
る。この装置は、また、固定部材に取り付けられた光学
プローブを含む。光学プローブは、可動部材の透明部分
を介して光信号をフィルムに結合しかつフィルムから反
射した光をフィルムの厚さを決定するための受信器に戻
す光ファイバを備える。光学プローブは、また、フィル
ム上に光信号を結像し、光学プローブに反射された光信
号を結像するためのレンズ・アセンブリを含むこともで
きる。光学プローブは、また、多層膜の分析を簡単にす
るための部分反射基準反射器を含むこともできる。
どにおいてフィルムの厚さを測定するための装置であ
る。この装置は、フィルムと接する可動部材を含む。可
動部材は、固定部材のまわりに回転し、透明部分を有す
る。この装置は、また、固定部材に取り付けられた光学
プローブを含む。光学プローブは、可動部材の透明部分
を介して光信号をフィルムに結合しかつフィルムから反
射した光をフィルムの厚さを決定するための受信器に戻
す光ファイバを備える。光学プローブは、また、フィル
ム上に光信号を結像し、光学プローブに反射された光信
号を結像するためのレンズ・アセンブリを含むこともで
きる。光学プローブは、また、多層膜の分析を簡単にす
るための部分反射基準反射器を含むこともできる。
【００１４】
【実施例】本発明が従来技術よりも優れた利点を獲得す
る方法は、図１を参照してより容易に理解することがで
き、図１は、部分反射基準反射器２５を利用した厚さ監
視機器の概略図である。装置１０は、測定するフィルム
１５に当てる光信号を生成するために低コヒーレンス光
源１２を利用する。部分反射基準反射器２５は、フィル
ムと基準反射器からの反射光をファイバ１４に戻すよう
に光学経路内に配置される。フィルム１５を通過しレン
ズ２７によってファイバ１４に集められた信号は、カプ
ラー１６とファイバ１７の支援により受信器１８まで送
られる。受信器１８は、自己相関器であることが好まし
いが、その他の形態の受信器を利用することもできる。
る方法は、図１を参照してより容易に理解することがで
き、図１は、部分反射基準反射器２５を利用した厚さ監
視機器の概略図である。装置１０は、測定するフィルム
１５に当てる光信号を生成するために低コヒーレンス光
源１２を利用する。部分反射基準反射器２５は、フィル
ムと基準反射器からの反射光をファイバ１４に戻すよう
に光学経路内に配置される。フィルム１５を通過しレン
ズ２７によってファイバ１４に集められた信号は、カプ
ラー１６とファイバ１７の支援により受信器１８まで送
られる。受信器１８は、自己相関器であることが好まし
いが、その他の形態の受信器を利用することもできる。
【００１５】光源１２のコヒーレンス長は、測定するフ
ィルムの厚さより小さくなくてはならない。そのような
光源は、光学反射計の技術では一般的であり、したがっ
て、本明細書では詳しく説明しない。本発明の考察のた
めに、光源１２に、エッジ放出発光ダイオードを利用で
きることに注意されたい。
ィルムの厚さより小さくなくてはならない。そのような
光源は、光学反射計の技術では一般的であり、したがっ
て、本明細書では詳しく説明しない。本発明の考察のた
めに、光源１２に、エッジ放出発光ダイオードを利用で
きることに注意されたい。
【００１６】マイケルソン干渉計で構成された例示的な
自己相関器１８を１８で示す。マイケルソン干渉計の入
射光は、ビーム・スプリッタ１９によって異なる経路を
横切る２つのビ−ムに分割される。第１の経路は、固定
鏡２０の位置によって決定され、第２の経路は、可動鏡
２１によって決定される。光は、異なる経路を横切った
後で、スプリッタ１９によって再び結合され、光の干渉
のために鏡２１の位置によって変化する光の強さを測定
するフォトダイオード２２に導かれる。
自己相関器１８を１８で示す。マイケルソン干渉計の入
射光は、ビーム・スプリッタ１９によって異なる経路を
横切る２つのビ−ムに分割される。第１の経路は、固定
鏡２０の位置によって決定され、第２の経路は、可動鏡
２１によって決定される。光は、異なる経路を横切った
後で、スプリッタ１９によって再び結合され、光の干渉
のために鏡２１の位置によって変化する光の強さを測定
するフォトダイオード２２に導かれる。
【００１７】干渉計の基準アームの差が、光を反射した
異なる２つの表面の光学経路長の差と等しい場合、強さ
の１つのピークが、フォトダイオード２２の位置に生成
される。ｘ＝０における大きなピークは、常に、それぞ
れの反射がそれ自体と重なるケースに対応する。
異なる２つの表面の光学経路長の差と等しい場合、強さ
の１つのピークが、フォトダイオード２２の位置に生成
される。ｘ＝０における大きなピークは、常に、それぞ
れの反射がそれ自体と重なるケースに対応する。
【００１８】前述のように、ファイバ１４に集められた
信号を最大にするように、プローブ・アセンブリ２５１
をフィルム１５に対して位置決めしなければならない。
このアラインメント・プロセスは、通常の製造ラインに
おいて確保できる作業者の能力を超える熟練を必要と
し、そのため、この測定技術の利用が妨げられていた。
信号を最大にするように、プローブ・アセンブリ２５１
をフィルム１５に対して位置決めしなければならない。
このアラインメント・プロセスは、通常の製造ラインに
おいて確保できる作業者の能力を超える熟練を必要と
し、そのため、この測定技術の利用が妨げられていた。
【００１９】本発明の１つの実施形態は、フィルムが通
るローラにプローブを組み込むことによって、このアラ
インメント・プロセスを回避する。このプローブは、ロ
ーラに対して予め位置決めされており、したがって、製
造ラインにおけるアラインメントの必要がない。次に図
２と図３を参照されたい。図２は、ローラ１００の断面
図である。図３は、線１０１−１０２で切断したローラ
１００の断面図である。ローラ１００は、測定対象のフ
ィルム１１５が通過する固定式の内側の管状部材１６１
と可動部材１７１を含む。固定部材１６１と可動部材１
７１は、軸受１８１の支援により互に相対位置に維持さ
れる。
るローラにプローブを組み込むことによって、このアラ
インメント・プロセスを回避する。このプローブは、ロ
ーラに対して予め位置決めされており、したがって、製
造ラインにおけるアラインメントの必要がない。次に図
２と図３を参照されたい。図２は、ローラ１００の断面
図である。図３は、線１０１−１０２で切断したローラ
１００の断面図である。ローラ１００は、測定対象のフ
ィルム１１５が通過する固定式の内側の管状部材１６１
と可動部材１７１を含む。固定部材１６１と可動部材１
７１は、軸受１８１の支援により互に相対位置に維持さ
れる。
【００２０】１つまたは複数の光学プローブ・アセンブ
リが、適切な固定具１５５の支援により内側管１６１に
固定される。例示的なプローブ・アセンブリを１５１と
１５９で示す。各プローブ・アセンブリは、低コヒーレ
ンス光信号をフィルム１１５に送り様々な反射光信号を
集めるための光ファイバ１５４を含む。このプローブ・
アセンブリは、フィルム上に光信号を結像し、ファイバ
１５４に反射光信号を結像するレンズ１５２を含む。フ
ィルム１１５が多層膜の場合は、基準反射器１５３が光
学プローブ・アセンブリの各々に含まれる。
リが、適切な固定具１５５の支援により内側管１６１に
固定される。例示的なプローブ・アセンブリを１５１と
１５９で示す。各プローブ・アセンブリは、低コヒーレ
ンス光信号をフィルム１１５に送り様々な反射光信号を
集めるための光ファイバ１５４を含む。このプローブ・
アセンブリは、フィルム上に光信号を結像し、ファイバ
１５４に反射光信号を結像するレンズ１５２を含む。フ
ィルム１１５が多層膜の場合は、基準反射器１５３が光
学プローブ・アセンブリの各々に含まれる。
【００２１】それぞれのプローブからの光ファイバは、
固定式の内側の管１６１を通ってローラ１００から出
る。光学プローブ・アセンブリは、製造現場に送られる
前に、外側の可動管に対して位置決めされる。したがっ
て、製造現場ではアラインメントは不要である。可動式
の外側ローラ１７１は、測定領域が透明である。たとえ
ば、可動式の外側ローラは、少なくとも一部分を透明な
材料で作成してもよく、図３の１７５に示したように、
フィルム１５に光学的アクセスを提供する穴を設けても
よい。穴１７５は、外側ローラ１７１のまわり全体に延
びていてもよく、それにより、外側ローラ１７１が、セ
クションに分割され、各セクションが、少なくとも１つ
の軸受１８１によって支持される。
固定式の内側の管１６１を通ってローラ１００から出
る。光学プローブ・アセンブリは、製造現場に送られる
前に、外側の可動管に対して位置決めされる。したがっ
て、製造現場ではアラインメントは不要である。可動式
の外側ローラ１７１は、測定領域が透明である。たとえ
ば、可動式の外側ローラは、少なくとも一部分を透明な
材料で作成してもよく、図３の１７５に示したように、
フィルム１５に光学的アクセスを提供する穴を設けても
よい。穴１７５は、外側ローラ１７１のまわり全体に延
びていてもよく、それにより、外側ローラ１７１が、セ
クションに分割され、各セクションが、少なくとも１つ
の軸受１８１によって支持される。
【００２２】以上の本発明の実施形態から、本発明によ
る測定システムのアライメント不要の作業を実現するた
めに重要なことは、フィルムが通るローラに対して予め
位置合わせされた固定部材上に光学プローブを配置する
ことであることは理解されよう。このアラインメント機
構は、アライメントを変更せずに測定システムにフィル
ムを装填し取り出すことができなければならない。図２
と図３に関して考察した実施形態において、これは、シ
ステムを位置合わせするときにローラとの位置関係を決
める固定部材上の、ローラの内側にプローブを配置する
ことにより達成される。
る測定システムのアライメント不要の作業を実現するた
めに重要なことは、フィルムが通るローラに対して予め
位置合わせされた固定部材上に光学プローブを配置する
ことであることは理解されよう。このアラインメント機
構は、アライメントを変更せずに測定システムにフィル
ムを装填し取り出すことができなければならない。図２
と図３に関して考察した実施形態において、これは、シ
ステムを位置合わせするときにローラとの位置関係を決
める固定部材上の、ローラの内側にプローブを配置する
ことにより達成される。
【００２３】本発明の教示から逸脱することなくこの他
の構成が可能である。次に、本発明による測定機器のも
う１つの実施形態の断面図である図４を参照されたい。
測定機器２００は、光学プローブ２５１および２５９の
支援によりフィルム２１５の厚さを測定する。光学プロ
ーブは、フィルム２１５が通過するローラ２７１の外側
の部材２６４上に配置される。ローラと光学プローブの
アラインメントは、ローラ２７１の回転軸となるシャフ
ト２７２と部材２６４との間の関係を維持する固定部材
２６６によって維持される。フィルムの装置２００への
装填を簡単にするために、部材２６６は、部材２６４を
回転させることができる蝶番式関節２６７を含み、フィ
ルム装填中にローラ２７１を露出させることができる。
の構成が可能である。次に、本発明による測定機器のも
う１つの実施形態の断面図である図４を参照されたい。
測定機器２００は、光学プローブ２５１および２５９の
支援によりフィルム２１５の厚さを測定する。光学プロ
ーブは、フィルム２１５が通過するローラ２７１の外側
の部材２６４上に配置される。ローラと光学プローブの
アラインメントは、ローラ２７１の回転軸となるシャフ
ト２７２と部材２６４との間の関係を維持する固定部材
２６６によって維持される。フィルムの装置２００への
装填を簡単にするために、部材２６６は、部材２６４を
回転させることができる蝶番式関節２６７を含み、フィ
ルム装填中にローラ２７１を露出させることができる。
【００２４】２８１と２９１で示したように、部分反射
基準反射器がローラ２７１に含まれてもよいことに注意
されたい。この構成において、底に部分反射面を有する
ローラ２７１の凹部が、基準反射を提供する。しかしな
がら、部分反射基準面を、図２と図３に示した実施形態
について考察したように光学プローブに組み込むことも
できる。
基準反射器がローラ２７１に含まれてもよいことに注意
されたい。この構成において、底に部分反射面を有する
ローラ２７１の凹部が、基準反射を提供する。しかしな
がら、部分反射基準面を、図２と図３に示した実施形態
について考察したように光学プローブに組み込むことも
できる。
【００２５】本発明に対する様々な修正は、前述の説明
および添付図面から当業者には明らかになるであろう。
および添付図面から当業者には明らかになるであろう。
【００２６】以上、本発明の実施例について詳述した
が、以下、本発明の各実施態様の例を示す。
が、以下、本発明の各実施態様の例を示す。
【００２７】[実施態様１]移動するフィルム（２１５）
の厚さを測定するための装置（１００、２００）であっ
て、前記フィルム（２１５）に接し、前記フィルム（２
１５）が、回転しない固定部材（１６１、２６４）に対
して前記装置（１００，２００）を通って移動するとき
に回転する可動部材（１７１、２７１）と、前記固定部
材（１６１、２６４）に接続され、光信号を前記フィル
ム（２１５）に結合しかつ前記フィルム（２１５）から
の反射光を前記フィルム（２１５）の厚さを決定する受
信器に戻す光ファイバ（１５４）、を有する光学プロー
ブ（１５１、１５９、２５１、２５９）と、前記フィル
ム（２１５）が前記装置（１００、２００）に導入され
たときにアラインメントが変更されないように、前記可
動部材（１７１、２７１）に対して前記光学プローブ
（１５１、１５９、２５１、２５９）を位置合わせする
アラインメント機構（１５５）と、を備えて成る装置。
の厚さを測定するための装置（１００、２００）であっ
て、前記フィルム（２１５）に接し、前記フィルム（２
１５）が、回転しない固定部材（１６１、２６４）に対
して前記装置（１００，２００）を通って移動するとき
に回転する可動部材（１７１、２７１）と、前記固定部
材（１６１、２６４）に接続され、光信号を前記フィル
ム（２１５）に結合しかつ前記フィルム（２１５）から
の反射光を前記フィルム（２１５）の厚さを決定する受
信器に戻す光ファイバ（１５４）、を有する光学プロー
ブ（１５１、１５９、２５１、２５９）と、前記フィル
ム（２１５）が前記装置（１００、２００）に導入され
たときにアラインメントが変更されないように、前記可
動部材（１７１、２７１）に対して前記光学プローブ
（１５１、１５９、２５１、２５９）を位置合わせする
アラインメント機構（１５５）と、を備えて成る装置。
【００２８】[実施態様２]前記可動部材（１７１、２７
１）が、透明部分（１７５）を有するシリンダ（１７
１、２７１）を有し、前記固定部材（１６１、２６４）
が、前記シリンダ（１７１、２７１）の内側にあり、前
記光ファイバ（１５４）が、前記透明部分（１７５）と
介して前記光信号を結合することを特徴とする実施態様
１に記載の装置（１００、２００）。
１）が、透明部分（１７５）を有するシリンダ（１７
１、２７１）を有し、前記固定部材（１６１、２６４）
が、前記シリンダ（１７１、２７１）の内側にあり、前
記光ファイバ（１５４）が、前記透明部分（１７５）と
介して前記光信号を結合することを特徴とする実施態様
１に記載の装置（１００、２００）。
【００２９】[実施態様３]前記光学プローブ（１５１、
１５９、２５１、２５９）が、前記光ファイル（１５
４）から出た光を前記フィルム（２１５）上に結像させ
るレンズをさらに備えて成ることを特徴とする実施態様
２に記載の装置（１００、２００）。
１５９、２５１、２５９）が、前記光ファイル（１５
４）から出た光を前記フィルム（２１５）上に結像させ
るレンズをさらに備えて成ることを特徴とする実施態様
２に記載の装置（１００、２００）。
【００３０】[実施態様４]前記光学プローブ（１５１、
１５９、２５１、２５９）が、部分反射基準反射器（１
５３）をさらに備えて成ることを特徴とする実施態様２
に記載の装置（１００、２００）。
１５９、２５１、２５９）が、部分反射基準反射器（１
５３）をさらに備えて成ることを特徴とする実施態様２
に記載の装置（１００、２００）。
【００３１】[実施態様５]前記可動部材（１７１、２７
１）と前記固定部材（１６１、２６４）とが、同軸シリ
ンダを備えて成ることを特徴とする実施態様２に記載の
装置（１００、２００）。
１）と前記固定部材（１６１、２６４）とが、同軸シリ
ンダを備えて成ることを特徴とする実施態様２に記載の
装置（１００、２００）。
【００３２】[実施態様６]前記可動部材（１７１、２７
１）がシリンダ（１７１、２７１）を有し、前記固定部
材（１６１、２６４）が、前記シリンダ（１７１、２７
１）の外側に位置決めされていることを特徴とする実施
態様１に記載の装置（１００、２００）。
１）がシリンダ（１７１、２７１）を有し、前記固定部
材（１６１、２６４）が、前記シリンダ（１７１、２７
１）の外側に位置決めされていることを特徴とする実施
態様１に記載の装置（１００、２００）。
【００３３】[実施態様７]前記シリンダ（１７１、２７
Ｉ）が、部分反射基準面（２８１、２９１）を備えてい
ることを特徴とする実施態様６に記載の装置（１００、
２００）。
Ｉ）が、部分反射基準面（２８１、２９１）を備えてい
ることを特徴とする実施態様６に記載の装置（１００、
２００）。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明を用いるこ
とにより、薄膜の厚さと屈折率とを測定するための改善
された装置と方法とを提供することができる。
とにより、薄膜の厚さと屈折率とを測定するための改善
された装置と方法とを提供することができる。
【図１】部分反射基準反射器を利用する厚さ監視装置の
概略図である。
概略図である。
【図２】本発明によるローラ・アセンブリの断面図であ
る。
る。
【図３】図２に示したローラ・アセンブリの線１０１−
１０２で切断した断面図である。
１０２で切断した断面図である。
【図４】本発明のもう１つの実施形態の断面図である。
１０：装置 １２：低コヒーレンス光源 １４：ファイバ １５：フィルム １６：カプラー １７：ファイバ １８：自己相関器 １９：ビーム・スプリッタ ２０：固定鏡 ２１：可動鏡 ２２：フォトダイオード ２５：部分反射基準反射器 ２７：レンズ １００：ローラ １１５：フィルム １５２：レンズ １５３：基準反射器 １５４：光ファイバ １５５：固定具 １６１：固定部材 １７１：可動部材 １７５：穴 １８１：軸受 ２００：装置 ２１５：フィルム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シャリニ・ベンカテッシュ アメリカ合衆国カリフォルニア州サンタ・ クララ ポメロイ・アベニュー 1078 (72)発明者 ブライアン・エル・ヘフナー アメリカ合衆国カリフォルニア州ロス・ア ルトス トパー・アベニュー 1449
Claims (1)
- 【請求項１】移動するフィルムの厚さを測定するための
装置であって、前記フィルムに接し、前記フィルムが、
回転しない固定部材に対して前記装置を通って移動する
ときに回転する可動部材と、 前記固定部材に接続され、光信号を前記フィルムに結合
しかつ前記フィルムからの反射光を前記フィルムの厚さ
を決定する受信器に戻す光ファイバ、を有する光学プロ
ーブと、 前記フィルムが前記装置に導入されたときにアラインメ
ントが変更されないように、前記可動部材に対して前記
光学プローブを位置合わせするアラインメント機構と、 を備えて成る装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US893,432 | 1986-08-05 | ||
| US08/893,432 US5850287A (en) | 1997-07-11 | 1997-07-11 | Roller assembly having pre-aligned for on-line thickness measurements |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1151619A true JPH1151619A (ja) | 1999-02-26 |
Family
ID=25401559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10208683A Pending JPH1151619A (ja) | 1997-07-11 | 1998-07-08 | 厚さ測定装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5850287A (ja) |
| JP (1) | JPH1151619A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011107168A (ja) * | 2000-01-25 | 2011-06-02 | Zygo Corp | 試験対象物の幾何学的特性を測定する方法及び装置、並びに光プロファイリング・システム |
| CN103322933A (zh) * | 2013-07-04 | 2013-09-25 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 非接触式光学镜面间隔测量装置 |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6034772A (en) * | 1998-10-29 | 2000-03-07 | Eastman Kodak Company | Method for processing interferometric measurement data |
| US6067161A (en) * | 1998-10-29 | 2000-05-23 | Eastman Kodak Company | Apparatus for measuring material thickness profiles |
| US6038027A (en) * | 1998-10-29 | 2000-03-14 | Eastman Kodak Company | Method for measuring material thickness profiles |
| US7800758B1 (en) * | 1999-07-23 | 2010-09-21 | Faro Laser Trackers, Llc | Laser-based coordinate measuring device and laser-based method for measuring coordinates |
| SE514081C2 (sv) * | 1999-04-12 | 2000-12-18 | Photonic Systems Ab | Förfarande och anordning för kalibrering av utrustning för ytjämnhetsbestämning hos film- eller arkmaterial |
| US6614534B1 (en) * | 1999-12-14 | 2003-09-02 | Eastman Kodak Company | Method and apparatus for combined measurement of surface non-uniformity index of refraction variation and thickness variation |
| KR20030016935A (ko) * | 2001-08-23 | 2003-03-03 | 광주과학기술원 | 광섬유 렌즈의 초점거리를 이용한 물질의 두께 측정장치및 그 방법 |
| US6806969B2 (en) * | 2001-10-19 | 2004-10-19 | Agilent Technologies, Inc. | Optical measurement for measuring a small space through a transparent surface |
| US7190464B2 (en) * | 2004-05-14 | 2007-03-13 | Medeikon Corporation | Low coherence interferometry for detecting and characterizing plaques |
| IT1393026B1 (it) * | 2009-02-09 | 2012-04-11 | Nirox Srl | Metodo e strumento per la misura ottica di spessore di materiali trasparenti o semi-trasparenti |
| TWI426227B (zh) | 2010-12-30 | 2014-02-11 | Ind Tech Res Inst | 移動樣品之形貌的量測方法及其裝置 |
| CN103644853B (zh) * | 2013-12-16 | 2015-12-02 | 中国石油大学(北京) | 一种智能清管器的附属装置 |
| CN104296671A (zh) * | 2014-11-03 | 2015-01-21 | 苏州精创光学仪器有限公司 | 测量ar减反膜厚度和折射率的方法 |
| EP3816573B1 (de) * | 2019-11-04 | 2023-07-26 | Hch. Kündig & Cie. AG | Vorrichtung und verfahren zur analyse einer mehrschichtfolie |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3728705A1 (de) * | 1987-08-28 | 1989-03-09 | Agfa Gevaert Ag | Vorrichtung zur ueberpruefung von beschichteten und unbeschichteten folien |
| US5731876A (en) * | 1996-09-17 | 1998-03-24 | Hewlett-Packard Company | Method and apparatus for on-line determination of the thickness of a multilayer film using a partially reflecting roller and low coherence reflectometry |
-
1997
- 1997-07-11 US US08/893,432 patent/US5850287A/en not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-07-08 JP JP10208683A patent/JPH1151619A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2011107168A (ja) * | 2000-01-25 | 2011-06-02 | Zygo Corp | 試験対象物の幾何学的特性を測定する方法及び装置、並びに光プロファイリング・システム |
| CN103322933A (zh) * | 2013-07-04 | 2013-09-25 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 非接触式光学镜面间隔测量装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5850287A (en) | 1998-12-15 |
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