JPS58216903A - 厚さ測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、厚さ測定装置に係り、特に透光性物質等を
対象とする厚さ測定装置に関する。

［発明の従来技術及びその問題点］ 例えばフィルムの厚さを測定する手段としてはマイクロ
メータが使用されていたが、接触型のため被測定物であ
るフィルムに傷がつきやすく、また金属板等に貼られた
フィルムの場合には金属板の厚さを差し引いて測定しな
ければならず、直接にフィルムのみの厚さを測定するこ
とが出来なかった。

これに対し、特開昭５７年４５０４号公報に示されるよ
うに、被測定物に対する光線の入射角度及び反射角度の
変位により、被測定物の厚さを測定する技術が公知であ
る。この技術によると光を用いており、非接触型なので
、被測定物に傷をつけることはない。しかし、例えば、
王冠のシール材のように金属板に貼られたフィルムの厚
さを測定しようとすると、被測定物と光源との位置設定
を重鐘に行わないと、反射強度が変化してしまい、測定
ができなくなってしまった。被測定物を測定の度毎に正
確に角度設定していると、どうしても検査に時間を要し
てし斗い能率的ではない。又、フィルムに光を照射し、
その透過光の強度から厚さを測定する装置もあるが、透
過率が極めて大きいフィルムや厚さが極めて薄いフィル
ムでは減衰量が少ないため、高精度な測定が困難であ−
た。

［発明の目的］ この発明は、以上の欠点を除去し、非接触の測定で、か
つ、被測定物の設定に関し多少の誤差があっても１Ｆ確
に厚さを測定できる厚さ測定装置を提供することを目的
とする。

［発明の概要］ この発明は第１の反射面及び第２の反射面との距離の測
定に際し、同一の光による第１及び第２の反射面からの
第１及び第２の反射光がもはや同一光路ではなく、第１
及び第２の反射面の距離に応じて異なる光路を取ること
に着目しなされたもので、ラインセンサ上で第１及び第
２の反射光を受光し、ラインセンサ上での第１及び第２
の反射光の検出位置から第１及び第２の反射面の距離を
求めるものである。

［発明の効果］ この発明によれば、同一の光に起因する第１及び第２の
反射光を同一のラインセンサ上で検出しその受光位置間
の距離さえ求めればよいので光源と第１及び第２の反射
面との位置関係は正確に１〜なくとも測定は正確に行わ
れる。

［発明の第１の実施例］ 第１図に従って第１の実施例を説明する。この実施例に
係る装置は、王冠の裏に貼り付けられるシールの厚さを
測定するものである。この実施例に係る装置は、Ｈｅ−
ＮｅＬ／−ザー０］）と、とのＨｅ　−Ｎｅレーザーα
υからのレーザー光をｘ、Ｘ方向共に拡げる凸レンズ（
８１）と、この凸レンズ（８１）からのレーザー光を一
方向（Ｘ方向と呼ぶ）のみに集束させる円筒状レンズ（
８２）と、この円筒状レンズ（８２）からのレーザー光
が王冠０■のフィルムα荀に反射された反射光を再びＸ
方向のみに集束させＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　−Ｃｏｕｐ
ｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ　）　（８４）上に結像させる結
像レンズ（８ニー１）と、ＣＣＤ（８４）からの電気信
号を処理する処理部（亜）とから成る。

円筒状レンズ（８２）から出たレーザー光は、Ｘ方向に
拡がりＸ方向には集束された線状の光束となってフィル
ム（■（イ）に反射され結像レンズ（Ｆ！；Ｊ’）を介
しＣＯＤ　（８４）上に結像される一部　ＣＣＤ（８４
）は、その受光面がレーザー光の進行方向に対しθ″を
なすように設けられる。

Ｈｅ　−Ｎｅレーザー０υからのレーザー光は、王冠０
□□□のフィルム０４）上に照射される０この時、レー
ザー光は第２図に示されるように一部は、フィルム０４
）面上で反射し表面反射光（２１）となり、一部は同一
面で屈折し、フィルム（１４）内を進行後王冠ａ濠とフ
ィルムＯａとの境界で反射し、再びフィルム（１４）の
外に進行し、裏面反射光（２りとなる。ここで、フィル
ム０４）の屈折率をｎ吉ｌ−入射レーザー光の入射角を
θ、屈折角をθ′とすると、 ｓｉｎθ＝ｎｓｉｎθ′・・・（１） という関係を有する。

次に、レーザー光の入射位置と、このレーザー光が王冠
（■３）及びフィルムα荀との境界で反射し、フィルム
Ｉと外気との境界に現われてくる位置との距離差を２１
としフィルム（１４１の厚さをｄとすると、２１＝　２
　ｄ　ｔａｎθ’　　　　　　　・−（２＋となる。

又、表面反射光Ｏυ及び裏面反射光（２２）との距離に
は、 ｋ　：　２１　Ｇｏｓθ　　　　　　・・・・・・（３
）となる。以−Ｆより 一部　ａ　−ｄ　　　　　・・・・・・（４）きなる。

実際の王冠ａ東のフィルム０荀は、屈折率ｎ−１５前後
のものが多い。そこでｎ　＝　１．５とし、入射角θを
変数とし、ａの変化をみると、第３図に示されるように
、θ中５００付近で最大値をとる。従って第１図に示さ
れる実施例ではフィルム０４）への入射角θを５０°と
設定する。蛇足ながら付は加えると、入射角θは、入射
光線とフィルム（１４）面に対する法線とのなす角度で
ある。

このような反射光は、各々異なる光路で、ＣＯＤは１発
振器（８６）からの駆動パルス信号により、受光径変換
した電気信号を外部に転送する。

このＣＣＤ（８４）から転送された電気信号は、処理部
（亜）において処理される。この処理部（２）は、ＣＣ
Ｄ（８４）を駆動させるパルス信号を発生する発振器（
ア）と、ＣＯＤ　（８４）から転送された電気信号を増
幅する増幅器（８７）と、この増幅器（８７）からの電
気信号を一定振幅の電気信号に変換する自動利得制御回
路（８８）と、この自動利得制御回路（８８）からの電
気信号の時間に対する変化率を求める微分回路（８９）
と、この微分回路（８９）からの電気信号を閾値を基準
にして２値化する２値化回路（９０）と、この２値化回
路（９０）の信号によってオン・オフされ、オン時に発
振器（８６）からのパルス信号を出力し、オフ時には、
零信号を出力するゲート回路（９１）と、このゲート回
路（９１）からのパルス信号数を計数するカウンタ（９
２）と、このカウンタ（９２）で計数されたパルス信号
数に適当な係数を乗じるＣＰＵ（９３）と、とのＣＰＵ
　（９：３）で算出された厚さを表示する表示器（９４
）とから成る。

カウンタ（９２）で計数されるパルス信号数は、前述の
実施例と同様に、フィルム（１４）の厚さに比例１〜で
いる。この比例係数は、ＣＣＤ　（８４）の画素のピッ
チ及びフィルム（１４）からの反射光とＣＣＤ（８４）
の受光面とのなす角θ′によって決定される。ＣＰＵ（
９３）はこれらの因子に基づいてカウンタ（９２）での
計数値に比例定数を掛け、フィルム（＋ａの厚さを得、
表示らの光束を走査させることなく、電荷転送素子とし
てＣＣＤ（８４）を用い、実質上走査を行なっている点
に特徴がある。又、測定する王冠（１３）毎に位置が変
動しても、Ｘ方向に拡がり、Ｘ方向には集束した線状の
光束を用いているので、ＣＣＤ（８４）に対する光束の
入射位置に多少の変動があっても、必らずＣＣＤ（８４
）の光電変換面上に光束が照射される。

即ち、Ｈｅ　−ＮｅレーザーαＤ及び被測定物である王
冠（ｌ（至）の相対位置関係は、それ程正確に設定しな
くとも、測定は精度よく行われる。

。。実１１ｐ　ｆｌｌ、Ｔ　（７）や置４、第ψ＋ｇ＋
　Ｋイヶゎ、第汐。

実施例とほぼ同様であるが、ＣＣＤ（８４）の電荷を転
送するパルス信号を発生する発振器（８６）とゲート回
路（９１）を介し、カウンタ（９２）で計数されるパル
ス信号を発生する発振器（９５）とを独立に設けた薇に
特徴がある。

このようにすると、発振ｉ　（９５）からのパルス信号
の周辣数を、ＣＣＤ（８４）の電荷転送パルスと関係な
く設定できる。従って１発振器（９５）からのパルス信
号を任意に設定することにより、カウンタ（９２）での
計数が直接厚さに相当するようにすることが可能である
。

［発明の第３の実施例］ 次に、ブラウン管のシャドーマスクドカラスパネルとの
間の距１を測定する実施例について説明する。

この実施例での装置は、第１０図に示されるように、Ｈ
ｅ　−Ｎｅ　ｔ／　−（Ｊ’　−（１００）と、このＨ
ｅ　−Ｎｅ　レーザー（１００）からのレーザー光を集
束させる第１の集束レンズ（１０１）と、この第１の集
束レンズ（１０１）からのレーザー光が、シャドーマス
ク（１０２）及びガラスパネル（１０３）に反射された
後集束させる第２の集束レンズ（１０４）と、この第２
の集束ｌ／ンズ（１０４）からのレーザー光を受光する
Ｃ　ＣＤ　（１０５）とから成る。　　　。

Ｈｅ　−Ｎｅ　ｖ−ザー（１００）からのレーザー光は
、シードマスク（１０２）上で反射する第１の反射光と
ガラスパネル（１０３）の内表面で反射する第２の反射
光と、ガラスパネル（１０３）の外表面で反射する第３
の反射光とに分離する。これら３個の反射光は、ＣＣｌ
５（１０５）の受光面上の異なった位置に結ｆ象する。

従って、ＣＯＤ　（１０５）からの信号によって、シャ
ドーマスク（１０２）とガラスパネル（１０３）の内表
面との距離及びガラスパネル（１０３）の厚さが測定さ
れる。

従来、ブラウン管内のシャドーマスクとガラスパネルと
の距離の測定は、シャドーマスク七ガラスパネルとを固
定しているバネ等を取りはずし。

エアーマイクロによって行われていた。Ｌころがこの実
施例では、非接触型の測定であり、しかもガラスパネル
にシャドーマスクが固定されたままで測定が可能である
だめ、高速測定が可能である。

また測定の誤差も少ない。

以上この発明の実施例について詳述しだが、この発明は
、これらの実施例には何ら拘束されない。

光源は、Ｈｅ　−Ｎｅレーザーばかりでなく、光を発す
るものであれば何でもよく、半導体レーザー。

普通の光等でもよい。又、円筒状レンズを用いて線状の
光束とする必要もない。

被測定物である第１及び第２の反射面は、王冠等のシー
ル、ブラウン管で構成されなくとも良く第１及び第２の
反射面を構成する物質は、第２の反射面からの反射光が
検出できるような透明度又は孔を有するものであればよ
い。

ラインセンサは、ＣＣＤには限定されず、光を受光した
位置の情報を出力する検出器であればよい。

Ｏυ 又、処理部としては、ラインセンサ上の反射光の受光位
置の差を検出できればよく、実施例には限定されない。

このように、この発明の趣旨を逸脱しない限りどのよう
な変形をも、この発明に含まれるのは当然である。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第８図はこの発明に係る実施例を示し、第１
図は、第１の実施例に係る装置の構成を示す図、第２図
、第３図及び第５図は、第１図に示される装置での測定
を説明するだめの図、第４図及び第６図は、測定結果を
示す波形図、第７図及び第８図は第２及び第３の実施例
に係る装置の構成を示す図である。 ａυ、　（１００）・・・光源、　　　（８４）・・・
ラインセンサ、（部）・・・処理部。 ｔｌり 笛　シ　団 第１図 ／／ 一一一］ 何う　　　〜　　　剛 第３図 Ｌ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　Ｊα １５−

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源と、この光源から照射された光が第１の反射
   面で反射された第１の反射光及び前記第１の反射面で反
   射されず前記第１の反射面と対向する第２の反射面で反
   射された第２の反射光とを受光しこの受光位置を情報と
   して出力するラインセンサと、このラインセンサからの
   出力信号から前記第１及び第２の反射面との距離を算出
   する処理部とを備えることを特徴とする厚さ測定装置。
2. （２）ラインセンサを電荷転送素子で構成することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の厚さ測定装置。
3. （３）第１及び第２の反射面を透光性物質の表裏面とで
   構成することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   厚さ測定装置。
4. （４）第１の反射面を孔を有する物体で構成することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の厚さ測定装置。