JPS6073406A - Infrared-ray thickness meter - Google Patents

Infrared-ray thickness meter

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JPS6073406A
JPS6073406A JP18363683A JP18363683A JPS6073406A JP S6073406 A JPS6073406 A JP S6073406A JP 18363683 A JP18363683 A JP 18363683A JP 18363683 A JP18363683 A JP 18363683A JP S6073406 A JPS6073406 A JP S6073406A
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film
light
signal
thickness
infrared
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Katsue Kotari
小足 克衛
Shusaku Shigeta
重田 修作
Hiroshi Yokota
博 横田
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Kurabo Industries Ltd
Kurashiki Spinning Co Ltd
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Kurabo Industries Ltd
Kurashiki Spinning Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0691Measuring 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

Abstract

PURPOSE:To measure the thickness of even an extremely thin film precisely by making P-polarized light incident at a Brewster angle. CONSTITUTION:A light source part 2 has an infrared-ray generation part 21 which generates intermittently infrared rays 20 containing at least two wavelength components, i.e. wavelength component (measured wavelength lambdas) showing the absorption characteristics of an extremely thin film 1 running at a high speed as shown by an arrow and wavelength component (reference wavelength lambdaR) showing nonabsorption characteristics, and a polarizer 22 which polarizes the infrared rays 20 into P-polarized light having an oscillation component parallel to the incidence surface of the film 1. A photoscanning part 3 allows the P-polarized light 23 of the light source 2 to scan on the film 1 within a specific + or -DELTAtheta angle range about the Brewster angle thetaB determined by the refractive index of the film 1. A signal processing part 7 make transmitted light signals (b) and (c) of incident light 23 incident at the Brewster angle thetaB effective as to light projected upon the film 1 to obtain thickness data (g) on the basis of which the thickness of the film is determined.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明はプラスチックによる赤外線の特定吸収を利用
して、フィルム、特に極薄でゆれを伴いながら走行する
透明もしくは半透明のフィルムの厚みを連続的に測定す
るのに好適な赤外線厚み#1に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] This invention utilizes the specific absorption of infrared rays by plastics to continuously increase the thickness of a film, especially a transparent or translucent film that is extremely thin and runs with fluctuations. Regarding infrared thickness #1 suitable for measurement.

[従来技術1 プラスチックフィルムに赤外線を照射した場合、その物
質固有の吸収と厚みに関係した赤外線スペクトルが得ら
れる。赤外線フィルム厚み計は、原理的には赤外線の特
定波長の吸収量がフィルムの厚みに比例することから、
逆に透過光量を測定することによってフィルム厚みをめ
ようとするもので、従来より、例えば特開昭53−31
155号公報などでこの原理を用いた各種装置が知られ
ている。しかしながら、従来装置における測定対象は、
膜厚が10μ伯程度までのフィルムであり、これに対し
、現在の発展したフィルム製造技術により製造されるフ
ィルムには膜厚が0.5〜5.0μIl+の極薄フィル
ムがあり、この極薄フィルムに対しては従来装置をその
まま適用し得ないか若しくは仮に適用するにしても精度
よく測定できないといった問題がある。
[Prior Art 1] When a plastic film is irradiated with infrared rays, an infrared spectrum is obtained that is related to the specific absorption and thickness of the material. Infrared film thickness gauges are based on the principle that the amount of absorption of a specific wavelength of infrared rays is proportional to the thickness of the film.
On the contrary, it attempts to determine the film thickness by measuring the amount of transmitted light.
Various devices using this principle are known, such as in Japanese Patent No. 155. However, the measurement target in conventional equipment is
This is a film with a thickness of up to 10 μl+, whereas films produced using currently developed film manufacturing technology have an extremely thin film with a thickness of 0.5 to 5.0 μl+. There is a problem in that conventional devices cannot be applied to films as they are, or even if they are applied, they cannot be accurately measured.

それは、赤外線の平行光束を被測定フィルムに照射した
場合にフィルムの上面と下面とにおいて内部多重反射に
よる相互干渉が顕著に生じ、測定誤差が拡大し、遂には
膜厚測定不能となってしまうこと、およびフィルムの厚
みが極薄化するにつれ、照射する赤外線の特定吸収量も
者滅することから検出信号のS/N比が悪くなり、厚み
をめるほどの分解能が得られないという二つの理由から
であるわ [発明の目的] 本発明の主たる目的は、光干渉を除去すること、換言す
ればフィルムの内部多重反射を生じないようにしてフィ
ルムの厚みの測定精度を向上させることである。
This is because when a parallel beam of infrared light is irradiated onto a film to be measured, mutual interference due to internal multiple reflections occurs on the top and bottom surfaces of the film, increasing measurement errors and eventually making it impossible to measure the film thickness. , and as the thickness of the film becomes extremely thin, the amount of specific absorption of the irradiated infrared rays decreases, resulting in a poor signal-to-noise ratio of the detection signal, and two reasons why it is not possible to obtain the resolution required by increasing the film thickness. [Object of the Invention] The main object of the present invention is to eliminate optical interference, in other words, to improve the accuracy of measuring the thickness of a film by preventing internal multiple reflections of the film from occurring.

本発明のいま一つの目的は、極薄フィルムであってもフ
ィルム透過光の検出系の感度限界に無関係に所望の分解
能を得られるようにすることである。
Another object of the present invention is to make it possible to obtain a desired resolution even with an extremely thin film, regardless of the sensitivity limit of the detection system for light transmitted through the film.

極薄フィルムには静置されるもののほか、連続的に走行
するフィルムを含む。
Ultra-thin films include those that are left still, as well as films that run continuously.

本発明の他の目的は、連続的に走行するフィルムのゆら
ぎに対しても充分な対策を施すことである。
Another object of the present invention is to take sufficient measures against fluctuations in a continuously running film.

また、本発明の他の目的は、同一場所の同時測光として
高速で走行するフィルムの厚みを連続的かつ高精度で測
定できるようにすることである。
Another object of the present invention is to enable simultaneous photometry at the same location to continuously and accurately measure the thickness of a film traveling at high speed.

これは、厚み測定において光学系、電気系、サンプル系
に依存する誤差要因が存することから頻繁に検量線のチ
ェックの必要性があるが、これを克服するためいわゆる
三波長(または多波長)測光法が採用されるが、従来の
ように干渉フィルタが装着された回転板を用いた二液長
時分割測光では高速走行フィルムの場合に必然的に測定
誤差を内包するからである。
Because there are error factors that depend on the optical system, electrical system, and sample system in thickness measurement, it is necessary to frequently check the calibration curve.To overcome this, so-called three-wavelength (or multi-wavelength) photometry is used. This is because conventional two-liquid length time-division photometry using a rotary plate equipped with an interference filter inevitably includes measurement errors when the film is running at high speed.

本発明のさらに他の目的は、較正手段、好ましくは自動
的な較正手段を設けて、光源を含む光学系および光検出
系の波長特性に依存する経時変化等の誤差を防止できる
ようにすることである。
Still another object of the present invention is to provide a calibration means, preferably an automatic calibration means, to prevent errors such as changes over time depending on the wavelength characteristics of the optical system including the light source and the photodetection system. It is.

[発明の概要] フィルム固有の吸収特性を示す波長成分と非吸収特性を
示す波長成分の少なくとも二つの波長成分を含む帯域の
赤外線を断続的に発生するとともに、この赤外線をP偏
光させる偏光子を含む光源部と、上記光源部から出力さ
れる赤外線を上記フィルムのフィルム面に対し所定の角
度すなわちフィルムの材質によって決まるブリュースタ
ー角をもって斜め方向から投光するとともに、該投光角
度を中心にして所定の、角度範囲内において連続的に変
動させて該赤外線がフィルム上を走査するようにした光
走査部と、上記フィルムに投光された赤外線の反射光を
受光し受光強度に応じた反射光信号を出力する反射光受
光部と、上記フィルムに投光された赤外線の透過光を受
光し少なくとも上記二つの波長成分に分光するとともに
、それぞれの分光光の受光強度に応じた透過光信号を出
力する透過光分光部と、上記反射光信号と上記透過光信
号とを受信し、該反射光信号および該透過光信号のバッ
クグランドノイズをそれぞれ除去するとともに、該反射
光信号を識別して最小反射光強度における透過光信号を
有効化し、該有効化した少なくとも上記三波長成分の透
過光信号に基づいてフィルムの厚みを定量する基礎とな
る厚みデータを演算する信号処理部とを備えたことを基
本的な特徴とするもので、入射面に平行なP偏光かブリ
ュースター角でフィルムに入射されるときフィルム上面
、下面での反射光成分は存在しなくなり光干渉が除去で
柊、入射光はすべて透過光となってフィルムでの特性吸
収を除きエネルギーの損失をなくすることができる。フ
ィルムには、所定箇所に静置されるものもあるが、連続
的に走行し、ゆらぎを伴ったフィルムもあり、このため
、ブリよ一スター角で入射したと外のみの透過光信号を
有効化すべくブリュースター角以外で入射されたと軽に
はフィルムからの反射光が存在するという事実を利用し
て、光走査部と反射光受光部、および反射光を検知して
入射光がブリュースター角で入射されたかどうかを識別
する信号処理部の一部とを構成し、ブリュースター角で
入射されたとぎのみの透過光信号に基づいてフィルムの
厚みデータを演算するものである。そして、従来のよう
に異なる箇所に照射する時分割測光でなく、同一場所の
同時測光(波長分割測光)であることか呟高速で走行す
るフィルムの厚みを連続的かつ高精度で測定でbる。な
お、上記波長分割測光では二波長のみを用いるものに限
らず、場合によっては多波長の波長分割測光が有効であ
る。
[Summary of the invention] A polarizer that intermittently generates infrared rays in a band including at least two wavelength components, a wavelength component exhibiting absorption characteristics unique to the film and a wavelength component exhibiting non-absorption characteristics, and polarizes the infrared rays into P-polarized light. A light source section including a light source section, and an infrared ray output from the light source section are emitted from an oblique direction with respect to the film surface of the film at a predetermined angle, that is, the Brewster angle determined by the material of the film, and the projector is centered around the projecting angle. an optical scanning section that causes the infrared rays to scan the film by continuously changing the infrared rays within a predetermined angular range, and a reflected light that receives the reflected infrared light projected onto the film and corresponds to the intensity of the received light. A reflected light receiver that outputs a signal, which receives the transmitted infrared light projected onto the film, separates it into at least the above two wavelength components, and outputs a transmitted light signal according to the received intensity of each spectral light. a transmitted light spectrometer that receives the reflected light signal and the transmitted light signal, removes background noise from the reflected light signal and the transmitted light signal, identifies the reflected light signal, and detects the minimum reflection signal. A signal processing unit that validates a transmitted light signal at a light intensity and calculates thickness data that is the basis for quantifying the thickness of the film based on the validated transmitted light signal of at least the three wavelength components. When P-polarized light parallel to the incident plane or incident on the film at Brewster's angle, there are no reflected light components on the top and bottom surfaces of the film, and optical interference is eliminated. It becomes transmitted light, eliminating characteristic absorption in the film and eliminating energy loss. Some films are left stationary at a predetermined location, while others run continuously and are accompanied by fluctuations.For this reason, if the light is incident at a single star angle, the transmitted light signal from only the outside is effective. By using the fact that there is light reflected from the film when the light is incident at a angle other than Brewster's angle, the light scanning section and the reflected light receiving section detect the reflected light and the incident light is adjusted to the Brewster's angle. It constitutes a part of the signal processing unit that identifies whether the light is incident at the Brewster angle, and calculates film thickness data based on the transmitted light signal only when the light is incident at the Brewster angle. In addition, instead of time-division photometry that irradiates different locations as in the past, it uses simultaneous photometry (wavelength-division photometry) at the same location to continuously and accurately measure the thickness of a film traveling at high speed. . Note that the wavelength-division photometry described above is not limited to using only two wavelengths, and in some cases, wavelength-division photometry of multiple wavelengths is effective.

第2の発明は、上記特定発明の全部を主要部に含むもの
で、フィルムに投光されtこ赤外線が該フィルムを複数
回透過するように透過光の光路を変換する光路変換部を
備え、フィルムを透過する赤外線のうちフィルム固有の
吸収特性を示す波長成分の吸収能を高めるようにしたこ
とを特徴とし、ブリュースター角入射の場合にフィルム
内部多重反射光が存在せず無効となるエネルギー損失が
なく、さらに従来法のようにフィルムへの垂直入射でな
くブリュースター角に関係する斜め入射のマルチパスの
光学系で実質光路長をかせぐので、極薄フィルムであっ
てもフィルム透過光の検出系の感度限界に関係なく所望
の分解能を得ることがでトる。
The second invention includes all of the above-mentioned specific inventions in its main parts, and includes an optical path converting section that converts the optical path of transmitted light so that the infrared rays projected onto the film are transmitted through the film multiple times, It is characterized by increasing the absorption ability of the wavelength component of the infrared rays that transmits through the film, which exhibits absorption characteristics unique to the film.In the case of Brewster's angle incidence, there is no multiple reflection light inside the film and the energy loss is negated. Moreover, since the actual optical path length is achieved using a multi-pass optical system with oblique incidence related to Brewster's angle, rather than normal incidence to the film as in conventional methods, it is possible to detect light transmitted through the film even if the film is extremely thin. It is possible to obtain the desired resolution regardless of the sensitivity limit of the system.

第3の発明は上記特定発明の全部を主要部に含み、被検
体フィルムは連続的に走行するとともに反射光受光部か
ら出力される反射光信号に基づいて上記フィルムの走行
に伴うゆらぎに応じて上記−ブリュースター角に係る設
定投光角度を自動的に修正する光走査制御部を備えたこ
とを特徴とし、好ましくは、光走査部に振動ミラーを含
み上記光走査制御部における上記設定投光角度の修正を
サーボ制御によって行なう。
A third invention includes all of the above-mentioned specific inventions in its main part, and the subject film is continuously moved and the film is detected based on the reflected light signal outputted from the reflected light receiving section in accordance with the fluctuations caused by the running of the film. It is characterized by comprising a light scanning control section that automatically corrects the set light projection angle related to the Brewster angle, and preferably the light scanning section includes a vibrating mirror, and the set light projection angle in the light scanning control section is set. The angle is corrected by servo control.

そして、第4の発明は上記特定発明の全部を主要部に含
み、第3の発明と同様に被検体フィルムは連続的に走行
し、フィルムの厚みを定量する基礎となる厚みデータを
演算する信号処理部から出力される厚みデータと、予め
設定される厚み変換関数とに基づいてフィルムの真の厚
みを演算するデータ処理部をさらに備えたことを特徴と
する。
And, the fourth invention includes all of the above-mentioned specific inventions in the main part, and similarly to the third invention, the subject film runs continuously, and a signal for calculating thickness data that is the basis for quantifying the thickness of the film is provided. The present invention is characterized in that it further includes a data processing section that calculates the true thickness of the film based on the thickness data output from the processing section and a preset thickness conversion function.

好ましくは、光源部、光走査部、反射光受光部及び透過
光分光部を一体的に構成し、この−棒構成体をフィルム
の幅方向に移動自在に装置する。
Preferably, the light source section, the light scanning section, the reflected light receiving section, and the transmitted light spectroscopic section are configured integrally, and the rod structure is arranged so as to be movable in the width direction of the film.

そして、走行するフィルムの幅方向の外側で該フィルム
の走行面と同一平面上に同種のサンプルフィルムを固定
し、上記−棒構成体をこのサンプルフィルム位置まで移
動させ、サンプルフィルムのデータを採取し、被検体フ
ィルムのデータをこのサンプルフィルムのデータで自動
的に較正処理させるとともに、上記データ処理部に較正
された厚みデータを出力するように構成する。
Then, a sample film of the same type is fixed on the same plane as the running surface of the film on the outside in the width direction of the running film, and the above-mentioned rod structure is moved to this sample film position to collect data of the sample film. , the data of the subject film is automatically calibrated using the data of the sample film, and the calibrated thickness data is output to the data processing section.

以下、本発明をその他の特徴とともに添付図面に示す実
施例によって具体的に説明する。
Hereinafter, the present invention will be specifically explained with reference to embodiments shown in the accompanying drawings together with other features.

[実施例] 第1図は実施例の基本構成図である。[Example] FIG. 1 is a basic configuration diagram of the embodiment.

1は矢印方向に高速で走行する極薄フィルム(以下、フ
ィルムという)、2はフィルム1に固有の吸収特性を示
す波長成分(以下、測定波長といい人Sであられす)と
非吸収特性を示す波長成分(以下、参照波長といいλR
であられす)の少なくとも二つの波長成分を含む赤外線
20を断続的に生成する赤外線生成部21と、赤外線2
0をフィルム1の入射面に平行な振動成分をもった偏光
すなわちP偏光に偏光させる偏光子22とを備えた光源
部である。3は、フィルム1の材質(特に屈折率)によ
って決まるブリュースター角θBを中心に所定の角度範
囲±Δθで斜め方向から上記光源部2のP偏光光23を
フィルム1上で走査する光走査部で、振動ミラー30と
この振動ミラー30を駆動する駆動部31とからなる。
1 is an ultra-thin film that runs at high speed in the direction of the arrow (hereinafter referred to as the film), 2 is the wavelength component that exhibits absorption characteristics specific to film 1 (hereinafter referred to as the measurement wavelength) and non-absorption characteristics. wavelength component (hereinafter referred to as reference wavelength)
an infrared ray generator 21 that intermittently generates infrared rays 20 including at least two wavelength components of
This is a light source unit that includes a polarizer 22 that polarizes 0 to polarized light having a vibration component parallel to the incident plane of the film 1, that is, P polarized light. Reference numeral 3 denotes a light scanning unit that scans the P-polarized light 23 from the light source unit 2 on the film 1 from an oblique direction in a predetermined angular range ±Δθ centering on the Brewster angle θB determined by the material (particularly the refractive index) of the film 1. It consists of a vibrating mirror 30 and a driving section 31 that drives the vibrating mirror 30.

4は、−上記フィルム1に投光されたP偏光光23の反
射光4()を受光し、受光強度に応じた電気信号すなわ
ち反射光信号aを出力する反射光受光部で、集光ミラー
41、コーンミラー421反射光検出器43を備える。
- 4 is a reflected light receiving section which receives reflected light 4 () of the P-polarized light 23 projected onto the film 1 and outputs an electric signal corresponding to the received light intensity, that is, a reflected light signal a; 41, a cone mirror 421 and a reflected light detector 43.

5は、フィルム1に投光されたP偏光光23が該フィル
ム1を複数回透過するように透過光50の光路を変換す
る光路変換部、6は、フィルム1を複数回透過してきた
透過光51を受光するとともに、この受光光を少なくと
も上記二つの波長成分λSとλRに分光しそれぞれの分
光光強度に応した電気信号(以下、透過光信号といい、
波長λSのものを測定波長信号b、波長λにのものを参
照波長信号Cとする)を出力する透過光・分光部で、6
0は平面の反射ミラーである。
Reference numeral 5 denotes an optical path conversion unit that converts the optical path of the transmitted light 50 so that the P-polarized light 23 projected onto the film 1 passes through the film 1 multiple times, and 6 represents the transmitted light that has transmitted through the film 1 multiple times. 51, the received light is split into at least the above two wavelength components λS and λR, and an electrical signal (hereinafter referred to as a transmitted light signal) corresponding to the intensity of each spectral light is generated.
A transmitted light/spectroscopic section that outputs a measurement wavelength signal b for the wavelength λS and a reference wavelength signal C for the wavelength λ;
0 is a flat reflecting mirror.

7は、上記反射光信号aと測定波長信号す、参照波長信
号Cとを受信するとともに上記光源部2から出力される
断続信号dと上記光走査部3から出力される周期信号e
とを受信し、受信した反射光信号aを識別してフィルム
1に投光された光のうち、ブリュースター角θBで入射
されたときのみの入射光23の透過光信号す、cを有効
化するとともに、この有効化した透過光信号す、cに基
づいてフィルムの厚みを定量する基礎となる厚みデータ
gを演算する信号処理部であり、透過光信号を有効化す
るため振動ミラー駆動部31に制御信号fを与える制御
回路部70と、厚みデータを演算し図示しない外部機器
に厚みデータgを与える信号演算回路部71とからなる
7 receives the reflected light signal a, the measurement wavelength signal S, and the reference wavelength signal C, and also receives the intermittent signal d output from the light source section 2 and the periodic signal e output from the optical scanning section 3.
and identifies the received reflected light signal a and activates the transmitted light signals S and C of the incident light 23 only when it is incident at the Brewster angle θB among the light projected onto the film 1. At the same time, it is a signal processing unit that calculates thickness data g, which is the basis for quantifying the thickness of the film, based on the validated transmitted light signals S and C. The control circuit section 70 provides a control signal f to the controller, and the signal calculation circuit section 71 calculates thickness data and provides the thickness data g to an external device (not shown).

赤外線生成部21で生成された断続光は、振動ミラー3
0によって設定された入射角すなわちブリュースター角
θBを中心に±Δθだけ角度偏向を受ける。角度偏向を
受けた断続光は偏光子22に入射し、P偏光成分のみ射
出される。偏光子22には、例えばワイヤグリッド型の
ものを用いる。7.。
The intermittent light generated by the infrared generation section 21 is transmitted to the vibrating mirror 3
It receives an angular deflection of ±Δθ about the incident angle set by 0, that is, the Brewster angle θB. The angularly polarized intermittent light enters the polarizer 22, and only the P-polarized light component is emitted. For example, a wire grid type polarizer is used as the polarizer 22. 7. .

この偏光子22を透過したP偏光光23が測杏対象のフ
ィルム1に入射されると、一部は反射光40として反射
し、残りは透過光50として透過して反射ミラー52に
達する。この時、フィルム1に入射する角度がブリュー
スター角であれば反射光40は存在せず透過光50のみ
となり光干渉は発生しない。
When the P-polarized light 23 that has passed through the polarizer 22 is incident on the film 1 to be measured, part of it is reflected as reflected light 40 and the rest is transmitted as transmitted light 50 and reaches the reflecting mirror 52 . At this time, if the angle of incidence on the film 1 is Brewster's angle, there will be no reflected light 40 and only transmitted light 50, and no optical interference will occur.

反射ミラー52によ1)反射された光は、再度フィルム
1に入射され、そのうち透過光51のみが反射ミラー6
0を介して透過光・分光部に導びかれる。反射ミラー5
2には、フィルム1に対し1パス目の入射角がブリュー
スター角θBの時、常に他方もθBとなるように凹面鏡
を用いている。
The light reflected by the reflecting mirror 52 enters the film 1 again, and only the transmitted light 51 passes through the reflecting mirror 6.
0 to the transmitted light/spectroscopy section. Reflection mirror 5
2, a concave mirror is used so that when the incident angle of the first pass with respect to the film 1 is Brewster's angle θB, the other side always becomes θB.

また、第1図の例では2パスのマルチパス系であるが、
第2図に示されるように、フィルム1を挾んで相対向し
て一対の反射ミラー53.54を設けると4パスのマル
チパス系が構成でトる。透過光の検出系の分解能に応じ
て一般にnバスのマルチパス系を容易に構成することが
可能である。
In addition, although the example in Figure 1 is a two-pass multipath system,
As shown in FIG. 2, if a pair of reflecting mirrors 53 and 54 are provided facing each other with the film 1 in between, a four-pass multi-pass system is constructed. In general, it is possible to easily configure an n-bus multipath system depending on the resolution of the transmitted light detection system.

透過光・分光部6に入射された光は、測定波長成分λS
と参照波長成分λRとに分光され、それぞれの光強度を
それぞれの検出器を用いて同時に検出し、測定波長信号
すと参照波長信号Cとして信号処理部7に入力される。
The light incident on the transmitted light/spectroscope unit 6 has a measurement wavelength component λS
and a reference wavelength component λR, the respective light intensities are simultaneously detected using respective detectors, and the measurement wavelength signal and the reference wavelength signal C are input to the signal processing unit 7.

他方、フィルム1に入射された光23のうち反射光40
は、集光ミラー41によって集められ、反射光検出器4
3に導光される。このとき、測定対象物の変動(フィル
ムの波うちゃゆらぎ)によって光軸も変動するので、コ
ーンミラー42によって光軸ずれによる検出誤差を防ぐ
ようにしている。反射光検出器43に導光された反射光
40は電気信号すなわち反射光信号aに変換され、信号
処理部7に入力される。
On the other hand, reflected light 40 of the light 23 incident on the film 1
is collected by a condensing mirror 41 and reflected light detector 4
The light is guided to 3. At this time, since the optical axis also fluctuates due to fluctuations in the object to be measured (wavering and fluctuation of the film), the cone mirror 42 is used to prevent detection errors due to optical axis deviation. The reflected light 40 guided to the reflected light detector 43 is converted into an electric signal, that is, a reflected light signal a, and is input to the signal processing section 7.

次に、上記各部の具体的な構成を説明する。Next, the specific configuration of each of the above sections will be explained.

光源部2は、第3図に示すように、赤外線生成部21と
P偏光の偏光子22とから構成され、赤外線生成部21
では、ハロゲンランプ井の光源24からの光を集光ミラ
ー25で集光し、スリット26によって絞る。スリット
26の通過光はチョッパ27によって周期的に遮光され
、断続光となる。
As shown in FIG. 3, the light source section 2 includes an infrared generation section 21 and a P-polarized light polarizer 22.
Now, the light from the light source 24 of the halogen lamp is collected by a condensing mirror 25 and condensed by a slit 26. The light passing through the slit 26 is periodically blocked by the chopper 27 and becomes intermittent light.

断続光はコリメートレンズ28で平行光となり、広帯域
カットフィルタ29に入射される。広帯域カットフィル
タ29は、測定波長λSと参照波長λR及び反射光とし
て利用する波長成分を含む帯域の赤外線を通過させそれ
以外の波長成分をカットする。射出された赤外線20は
偏光子22に入射する。ワイヤグリッド型の偏光子22
はこの赤外線20をP偏光光に偏光する。なお、偏光子
22を赤外線生成部21に含ませるように構成すること
もできる。
The intermittent light becomes parallel light by the collimating lens 28 and enters the broadband cut filter 29 . The broadband cut filter 29 passes infrared rays in a band including the measurement wavelength λS, the reference wavelength λR, and a wavelength component used as reflected light, and cuts other wavelength components. The emitted infrared rays 20 enter the polarizer 22. Wire grid type polarizer 22
polarizes this infrared ray 20 into P-polarized light. Note that the polarizer 22 can also be configured to be included in the infrared ray generation section 21.

上記チョッパ27と相関してチョッピング検出器27D
が設けられている。チョッピング検出器27Dは、例え
ばフォトインクラブタなとで構成され、光源光の断続に
同期した断続信号としてのチョッピング同期信号dを出
力する。
In correlation with the chopper 27, a chopping detector 27D
is provided. The chopping detector 27D is composed of, for example, a photo ink converter, and outputs a chopping synchronization signal d as an intermittent signal synchronized with intermittent light from the light source.

第4図は透過光・分光部6の概略構成を示す。FIG. 4 shows a schematic configuration of the transmitted light/spectroscopy unit 6.

図において、フィルムを透過してきた透過光51はバン
ドパスフィルタ61によって、測定波長λS及び参照波
長λR近傍の赤外線のみがフィルタされ、入射スリット
62で絞られた後、コリメートミラー63に導光される
。コリメートミラー63によって反射された平行光は回
折格子64に導光され、分光される。分光光は再度フリ
メートミラー63で反射され、出射スリット面に分光ス
ペクトルの帯を形成する。分光スペクトルの測定波長λ
Sに対応する箇所に形成したスリット67を通って測定
波長λSの分光光65が射出すると同時に、参照波長λ
Rに対応する箇所に形成したスリン)68を通って参照
波長λRの分光光66が射出する。
In the figure, transmitted light 51 that has passed through the film is filtered by a bandpass filter 61 to only infrared rays near the measurement wavelength λS and reference wavelength λR, narrowed down by an entrance slit 62, and then guided to a collimating mirror 63. . The parallel light reflected by the collimating mirror 63 is guided to the diffraction grating 64 and separated into spectra. The spectral light is reflected again by the frimate mirror 63 to form a spectral band on the output slit surface. Spectrum measurement wavelength λ
At the same time, the spectral light 65 with the measurement wavelength λS is emitted through the slit 67 formed at the location corresponding to S, and at the same time, the reference wavelength λ
A spectral light 66 having a reference wavelength λR is emitted through a sulin 68 formed at a location corresponding to R.

射出光65,66はそれぞれの光検出器65D。The emitted light beams 65 and 66 are sent to respective photodetectors 65D.

66Dで受光される。光検出器65D、66Dからは、
分光光の強度に応じた測定波長信号す、参照波長信号C
が出力される。なお、測定波長λSと参照波長λRに分
光する手段は、回折格子64に替えてプリズムとするこ
ともできる。
The light is received at 66D. From the photodetectors 65D and 66D,
Measurement wavelength signal C according to the intensity of spectral light, reference wavelength signal C
is output. Note that the means for separating the light into the measurement wavelength λS and the reference wavelength λR may be replaced by a prism instead of the diffraction grating 64.

また、測定波長、参照波長の検出器65D、66Dに関
し、測定対象フィルムの特性吸収波長領域において感度
の良好なものを使用する。フィルム1にポリエチレンテ
レフタレートフィルム(PETフィルム)を使用する実
施例では、測定波長が2440曲で、参照波長は240
0+onを使用するのが好ましく、この場合1〜2.5
μm1帯に良好な感度をもつPbSを使用する。2.5
〜3.5μm帯に特性吸収波長を有する対象物の場合に
はPb5eを使用する。
Furthermore, regarding the measurement wavelength and reference wavelength detectors 65D and 66D, those having good sensitivity in the characteristic absorption wavelength region of the film to be measured are used. In an example in which a polyethylene terephthalate film (PET film) is used as film 1, the measurement wavelength is 2440, and the reference wavelength is 240.
It is preferable to use 0+on, in which case 1 to 2.5
PbS, which has good sensitivity in the μm1 band, is used. 2.5
In the case of an object having a characteristic absorption wavelength in the ~3.5 μm band, Pb5e is used.

さらに、反射光の検出器43(第1図)に関しては、一
般に反射光40は透過光50より弱いことから上記検出
器65D、6’6Dよりも高感度で、しかも干渉の影響
を無視できる波長(測定波長より短波長はど良好)と検
出波長幅を有することが必要である。このため、実施例
においてはSi7オトダイオードを使用し、700〜1
000r+mの波長領域の反射光を利用するようにした
Furthermore, regarding the reflected light detector 43 (FIG. 1), since the reflected light 40 is generally weaker than the transmitted light 50, it has higher sensitivity than the detectors 65D and 6'6D, and has a wavelength at which the influence of interference can be ignored. It is necessary to have a detection wavelength width (a wavelength shorter than the measurement wavelength is better). For this reason, in the example, a Si7 otodiode is used, and a 700 to 1
The reflected light in the wavelength range of 000r+m is used.

次に、第5図で光走査部3を図解する。同図(A)、(
B)にミラー30の走査機構を、同図(C)に走査中心
の制御機構を示す。
Next, the optical scanning section 3 is illustrated in FIG. The same figure (A), (
B) shows the scanning mechanism of the mirror 30, and FIG. 3C shows the control mechanism for the scanning center.

ミラー30の下端中央には、筒状の軸部材32が固着さ
れ、固定の軸33に支承されてミラー30が軸33の軸
線まわりに揺動自在となっている。
A cylindrical shaft member 32 is fixed to the center of the lower end of the mirror 30 and supported by a fixed shaft 33 so that the mirror 30 can swing freely around the axis of the shaft 33.

上記軸部材32には、ミラー30を揺動させるミラー駆
動アーム34が連設され、このアーム34の先端部の長
孔35にピン36が摺動自在に嵌挿され、ピン36の下
端は、半円部を周方向に切り欠いた回転セクタ37に偏
心して固定されている。
A mirror drive arm 34 for swinging the mirror 30 is connected to the shaft member 32, and a pin 36 is slidably inserted into a long hole 35 at the tip of the arm 34. It is eccentrically fixed to a rotating sector 37 which is a semicircular portion cut out in the circumferential direction.

回転セクタ37はシンクロチ3モータ38によって図中
矢印方向に回転される。シンクロナスモータ38が回転
すると、同図(A>に一点鎖線で示すように、ミラー駆
動アーム34が軸33の軸線を中心に揺動し、ミラー3
0もその揺動中心を中心に周期的に揺動(振動)する。
The rotation sector 37 is rotated in the direction of the arrow in the figure by the synchroch 3 motor 38. When the synchronous motor 38 rotates, the mirror drive arm 34 swings around the axis of the shaft 33, as shown by the dashed line in FIG.
0 also periodically oscillates (vibrates) around its oscillation center.

回転セクタ37には、これと相関して、同図(B)によ
く示されるように、フォトインタラプタで構成された振
動ミラー同期検出器37Dが設けられ、この検出器37
Dは回転セクタ37のエツジによって切替わる振動ミラ
ー同期信号eを出力する。
Correlating with this, the rotating sector 37 is provided with a vibrating mirror synchronization detector 37D composed of a photointerrupter, as clearly shown in FIG.
D outputs a vibrating mirror synchronization signal e which is switched by the edge of the rotating sector 37.

第5図(A)、(B)で示されたミラー振動部は、同図
(C)で示される移動テーブル39に固定される。移動
テーブル39は支持台391に摺動自在に設けられ、回
転軸392にネジ切りを施したパルスモータ393に制
御信号fが入力されると、図中矢印で示すように左右に
移動制御される。移動テーブル39が移動すると、ミラ
ー振動部全体が絶対固定軸33に対し変位し、振動ミラ
ー30の振動中心が制御される。なお、移動テーブル3
9には、その反駆動側にバックラッシュ防止用のバネ3
94を設けている。また、ミラー30の振動およびその
移動機構に関しては第5図に図示するものに限らず、ピ
エゾ素子など歪素子等による電気機械的構成または超音
波等を利用した音響光学的な構成としてもよい。制御精
度に加えてコンパクト化の利点がある。
The mirror vibrating section shown in FIGS. 5(A) and 5(B) is fixed to a moving table 39 shown in FIG. 5(C). The movable table 39 is slidably provided on a support base 391, and when a control signal f is input to a pulse motor 393 having a threaded rotating shaft 392, the movable table 39 is controlled to move left and right as shown by arrows in the figure. . When the movable table 39 moves, the entire mirror vibrating section is displaced with respect to the absolutely fixed axis 33, and the center of vibration of the vibrating mirror 30 is controlled. In addition, the moving table 3
9 has a spring 3 on its anti-drive side to prevent backlash.
94 are provided. Further, the vibration and movement mechanism of the mirror 30 is not limited to the one shown in FIG. 5, but may be an electromechanical structure using a strain element such as a piezo element, or an acousto-optic structure using ultrasonic waves. In addition to control accuracy, it has the advantage of compactness.

第6図に実施例のフィルム厚み測定装置の外観構成図を
示す。同図(A)はフィルム1の幅方向の正面図、同図
(B)は<A)のB−B線に沿う断面図である。 フィ
ルム1は図示しないローラないしガイド部材で案内され
、ある程度上下に自由な状態で連続して走行するので、
上下方向に波うちの揺れを生じる。
FIG. 6 shows an external configuration diagram of the film thickness measuring device of the example. 3A is a front view of the film 1 in the width direction, and FIG. 1B is a sectional view taken along the line BB of <A). The film 1 is guided by rollers or guide members (not shown) and runs continuously with some degree of vertical freedom.
Waves sway in the vertical direction.

101は、フィルム1上方の上部フレーム102とフィ
ルム1下方の下部フレーム103とを一体に連設したス
キャナフレームである。下部フレーム103には、フィ
ルム1の幅以上にわたる案内台104が設置され、移動
台105はこの案内台104に沿って滑動できるように
ラック・ピニオン106及びレール・車輪107を介し
て結合されている。
Reference numeral 101 denotes a scanner frame in which an upper frame 102 above the film 1 and a lower frame 103 below the film 1 are integrally connected. A guide stand 104 extending over the width of the film 1 is installed on the lower frame 103, and a movable stand 105 is connected via a rack and pinion 106 and rails and wheels 107 so as to be able to slide along this guide stand 104. .

測光部108は、この移動台105上に載置され、前述
した光源部2と光走査部3とが構築された投光部109
と、同じく前述した反射光受光部4と透過光・分光部6
とが構築された受光部110とを備え、前述の信号処理
部7もこの測光部108に内蔵されている。一方、上部
フレーム102の下部には、反射ミラー保持フレーム1
11が連設され、フィルム1の幅以上の長さの反射ミラ
ー(凹面鏡)52が保持されている。
The photometry unit 108 is placed on the movable table 105 and includes a light projecting unit 109 in which the light source unit 2 and the light scanning unit 3 described above are constructed.
and the reflected light receiving section 4 and the transmitted light/spectroscopic section 6, which were also mentioned above.
The above-mentioned signal processing section 7 is also built into the photometry section 108. On the other hand, at the lower part of the upper frame 102, a reflective mirror holding frame 1 is provided.
11 are arranged in series, and a reflecting mirror (concave mirror) 52 having a length equal to or longer than the width of the film 1 is held.

本例のフィルム厚み測定装置には、自動較正機能も具備
しており、移動台105の下部に付設されたフォトイン
クラブタ112は、自動較正用のタイミング信号を発生
する検出器である。7オトインタラプタ112はスキャ
ナフレーム101の一方側で下部フレーム103に突設
されたしや元板113で光を遮断されたと外に信号を発
生する。
The film thickness measuring device of this example is also equipped with an automatic calibration function, and the photo ink club 112 attached to the lower part of the moving table 105 is a detector that generates a timing signal for automatic calibration. The automatic interrupter 112 is provided on one side of the scanner frame 101 and protrudes from the lower frame 103, and generates a signal to the outside when light is blocked by the base plate 113.

このしゃ元板113の上方には、スキャナフレーム10
1からフィルム1の一方の幅縁に向って張り出すように
標準サンプルホルダ114が設置され、標準サンプルホ
ルダ114にはフィルム1と同材質の標準サンプルフィ
ルムが保持されている。
Above this base plate 113 is a scanner frame 10.
A standard sample holder 114 is installed so as to extend from the film 1 toward one width edge of the film 1, and a standard sample film made of the same material as the film 1 is held in the standard sample holder 114.

図示しない標準サンプルフィルムは、フィルム1の規定
の走行面と同一平面をなすように固定される。また、図
かられかるように、標準サンプルホルダ114とフィル
ム1の幅方向端縁との開には空隙115が形成されてい
る。この空隙115は、後述するように測定波長信号(
V(λS))と参照波長信号(V(λR))とから信号
の補正係数をめるときに利用される。
A standard sample film (not shown) is fixed so as to be flush with the specified running surface of the film 1. Further, as can be seen from the figure, a gap 115 is formed between the standard sample holder 114 and the edge of the film 1 in the width direction. This air gap 115 is connected to the measurement wavelength signal (
It is used when calculating a signal correction coefficient from the reference wavelength signal (V(λS)) and the reference wavelength signal (V(λR)).

上記移動台105は、スキャナフレーム101に付設さ
れたスキャナ制御部116でその移動がコントロールさ
れ仝。また、測光部108はスキャナフレーム101に
付設されたデータ処理部117と図示しない伸縮自在な
ケーブルで連結され、測光部108に内蔵する信号処理
部からの信号を受ける。データ処理部117には操作パ
ネル118が形成され、内部にはマイクロコンピュータ
若しくはマイクロプロセッサ等の演算制御手段を含む。
The movement of the moving table 105 is controlled by a scanner control section 116 attached to the scanner frame 101. Further, the photometry section 108 is connected to a data processing section 117 attached to the scanner frame 101 by a telescopic cable (not shown), and receives a signal from a signal processing section built into the photometry section 108 . An operation panel 118 is formed in the data processing section 117, and includes an arithmetic control means such as a microcomputer or a microprocessor therein.

なお、このデータ処理部117に上記信号処理部を内蔵
させるようにしてもよい。信号処理部については以下で
詳述する。
Note that the data processing section 117 may include the signal processing section described above. The signal processing section will be described in detail below.

また、第6図の構成では、反射ミラー52がフィルム1
の幅以上の長さを有する固定された凹面鏡としたが、長
大な凹面鏡が得難いときには、フィルム1を挾んで測光
部108と相対向して設置され、測光部108と同期し
て移動するものに構成してもよい。この場合、長い凹面
鏡は不要で短いもので済む。機能的にも、本例は同一場
所の同時測光法を採用しているので少しぐらいの光路の
ずれがあっても問題はない。
Further, in the configuration of FIG. 6, the reflecting mirror 52 is connected to the film 1.
However, if it is difficult to obtain a long concave mirror, a fixed concave mirror having a length equal to or larger than the width of may be configured. In this case, a long concave mirror is unnecessary and a short one can suffice. Functionally, this example uses simultaneous photometry at the same location, so there is no problem even if there is a slight deviation in the optical path.

次に、振動ミラーの制御回路70と厚みデータの演算回
路71とを備える信号処理部7の具体的な詳細を第7図
に示す。
Next, FIG. 7 shows specific details of the signal processing section 7, which includes a vibrating mirror control circuit 70 and a thickness data calculation circuit 71.

振動ミラーの制御回路70は、反射光検出器43の反射
光信号aが入力される差動増幅器701゜チョッパ同期
検出器27Dのチョッパ同期信号dが入力されるタイミ
ング生成回路702、サンプルホールド回路703と7
04、振動ミラー同期検出器37Dの振動ミラー同期信
号eが入力される信号分離回路705、平滑回路706
と707、差動増幅器708及びパルスモータ393の
駆動回路709とから構成され、測定対象のフィルム1
が角度変動しても、振動ミラー30の振動中心が常時ブ
リュースター角θBの入射角を保持するように振動中心
を追従制御するものである。
The control circuit 70 for the vibrating mirror includes a differential amplifier 701 to which the reflected light signal a of the reflected light detector 43 is input, a timing generation circuit 702 to which the chopper synchronization signal d of the chopper synchronization detector 27D is input, and a sample hold circuit 703. and 7
04, signal separation circuit 705 and smoothing circuit 706 into which the vibrating mirror synchronization signal e of the vibrating mirror synchronization detector 37D is input
707, a differential amplifier 708, and a drive circuit 709 for the pulse motor 393.
Even if the angle changes, the vibration center of the vibrating mirror 30 is tracked and controlled so that it always maintains the incident angle of Brewster's angle θB.

その追従制御の原理を第8図に図解する。同図(A)に
示すように、測定対象のフィルム1が規定の走行面上を
走行しているときにはブリュースター角θBで入射され
る。入射光23をθBを中心に±Δθの範囲で走査(偏
向)させて反射光40の強度を検出し、ゆらぐフィルム
1の変動角±αを検出し、変動を打ち消すように逆に 
αだけ振動ミラーの振動中心を移動制御するものである
。同図(B)にフィルム1が規定の走行面上にあるとと
(変動角0)、上へゆらいだとき(十a)、下へゆらい
だとき(−α)の各場合の反射光強度を入射角θを横軸
にとったグラフを示す。このグラフの下にブリュースタ
ー角θBを中心にサンプリングする正弦波を示し、同図
(CI)、(C2)、(03)にそのときの反射光強度
の変化をそれぞれ示す。これを振動ミラー同期信号eの
正負の矩形波で分離し、それぞれの半周期の直流成分を
+Δθ側のものから一Δθ側のものを差引くと、測定対
象物が基準位置から幾ら変動しているかの変動角±aが
判り、差し引いた値(電位差)をもって変動角土aを打
ち消す方向(千〇の角度制御を行うように)振動ミラー
30の振動中心を移動する。
The principle of follow-up control is illustrated in FIG. As shown in FIG. 2A, when the film 1 to be measured is running on a prescribed running surface, the light is incident at the Brewster angle θB. The incident light 23 is scanned (deflected) in a range of ±Δθ around θB, the intensity of the reflected light 40 is detected, the variation angle ±α of the fluctuating film 1 is detected, and the deflection is reversed to cancel the variation.
This is to control the movement of the vibration center of the vibrating mirror by α. Figure (B) shows the reflected light intensity when the film 1 is on the specified running surface (fluctuation angle 0), when it sways upward (10a), and when it sways downward (-α). A graph is shown in which the incident angle θ is plotted on the horizontal axis. A sine wave sampled around the Brewster angle θB is shown below this graph, and changes in the reflected light intensity at that time are shown in (CI), (C2), and (03), respectively. If this is separated by the positive and negative rectangular waves of the vibrating mirror synchronization signal e, and the DC component of each half cycle is subtracted from the one on the +Δθ side, we can determine how much the object to be measured moves from the reference position. The fluctuation angle ±a of the dolphin is known, and the vibration center of the vibrating mirror 30 is moved in a direction (so as to perform 1,000 angle control) to cancel the fluctuation angle a by the subtracted value (potential difference).

第9図に振動ミラー制御回路70の具体的な波形の一例
を示し、その動作を説明する。なお、第9図の括弧中の
英数字a、al−a7.fl、f2は第7図の信号名と
対応し、第9図(al)〜(al)及び(fl)、(f
2)のグラフの縦軸は(a)と同様、縦軸に電圧、横軸
に時間をとっている。
FIG. 9 shows an example of a specific waveform of the vibrating mirror control circuit 70, and its operation will be explained. Note that the alphanumeric characters a, al-a7. in parentheses in FIG. fl, f2 correspond to the signal names in FIG. 7, and (al) to (al) and (fl), (f
Similar to (a), the vertical axis of the graph 2) represents voltage and the horizontal axis represents time.

第7図において、反射光検出器43から入力された反射
光信号aは、差動増幅器701とサンプルホールド回路
703によって、検出器等の暗電流や外乱光の影響によ
るバック・グランド・ノイズ(BGM)を除去された信
号a1を得る(第9図(al))。上記サンプルホール
ド回路703のホールドタイミングは、チョッパ同期検
出器27Dから入力された信号dをタイミング生成回路
702によってしゃ光期間中の適当な時期に出力される
タイミング信号による。
In FIG. 7, a reflected light signal a inputted from a reflected light detector 43 is processed by a differential amplifier 701 and a sample hold circuit 703 to eliminate background noise (BGM) caused by dark current of the detector and the influence of ambient light. ) is removed to obtain a signal a1 (FIG. 9(al)). The hold timing of the sample hold circuit 703 is based on a timing signal output from the timing generation circuit 702 at an appropriate time during the light-shielding period based on the signal d input from the chopper synchronization detector 27D.

差動増幅器701の出力a1 は、サンプルホールド回
路704によって信号a1のうち投光期間中の信号のみ
が取り出され、信号a2 を得る(第9図(a2)、以
下同様)。上記サンプルホールド回路704のホールド
タイミングは、タイミング生成回路702によって投光
期間中の適当な時期に出力されるタイミング信号による
From the output a1 of the differential amplifier 701, only the signal during the light projection period of the signal a1 is taken out by the sample and hold circuit 704 to obtain the signal a2 (FIG. 9(a2), the same applies hereinafter). The hold timing of the sample hold circuit 704 is based on a timing signal output by the timing generation circuit 702 at an appropriate time during the light projection period.

信号a2は、信号分離回路705によって、振動ミラー
の振動周期の半周期、即ち+Δθ側のもの(信号a3)
と−Δθ側のもの(信号a4)とに分離される。分離の
タイミングは、振動ミラー同期検出器37.Dからの信
号eである6分離された信号a3.a4はそれぞれ平滑
回路706,707で平滑され、第9図(as)、(a
6)に示されるような平坦な直流信号に変換される。
The signal a2 is converted by the signal separation circuit 705 into a half period of the vibration period of the vibrating mirror, that is, on the +Δθ side (signal a3).
and -Δθ side (signal a4). The timing of separation is determined by a vibrating mirror synchronization detector 37. D is the signal e from 6 separated signals a3. a4 are smoothed by smoothing circuits 706 and 707, respectively, and are smoothed as shown in FIG. 9 (as) and (a
It is converted into a flat DC signal as shown in 6).

信号a5と信号a6は差動増幅器708の+、−人力に
入力され、差動増幅器708がら両信号の差信号a7が
出力される(第9図(a7))。この差信号a7は、入
射角(測定対象のフィルムと測光ビームとなす角)と目
標のブリュースター角θBとのズレに比例した信号であ
る。即ち正信号であればθBより大きく、負信号である
とθBより小さい入射角に振動ミラーの振動中心がある
ことを意味している。なお、振動中心がθBである時、
精密には差信号a7はOvとならないが、パルス駆動回
路709中の方向弁別回路(符号検出回路)部の比較電
圧を適切に調整することでOvとする補正がで終る。
The signal a5 and the signal a6 are input to the + and - input terminals of the differential amplifier 708, and the differential amplifier 708 outputs a difference signal a7 between the two signals (FIG. 9 (a7)). This difference signal a7 is a signal proportional to the deviation between the incident angle (the angle between the film to be measured and the photometric beam) and the target Brewster angle θB. That is, a positive signal means that the vibration center of the vibrating mirror is located at an incident angle greater than θB, and a negative signal means that the vibration center of the vibrating mirror is at an incident angle smaller than θB. Furthermore, when the center of vibration is θB,
Strictly speaking, the difference signal a7 does not become Ov, but by appropriately adjusting the comparison voltage of the direction discrimination circuit (sign detection circuit) section in the pulse drive circuit 709, it can be corrected to Ov.

パルス駆動回路709は、入力信号a7がOv(精密に
は振動ミラーの振動中心がθBの時の電圧)に近づくよ
うにパルスモータ393に対し駆動信号fを出力する。
The pulse drive circuit 709 outputs a drive signal f to the pulse motor 393 so that the input signal a7 approaches Ov (more precisely, the voltage when the vibration center of the vibrating mirror is at θB).

即ち、正信号であれば負方向に移動させる信号r1 を
、負信号であれば正方向に移動させる信号f2 を出力
する(第9図の信号例では負方向への移動であるので、
(fl)に示すパルス信号を正信号に比例した所定筒数
出力する)。上記動作を連続的に行なわせることにより
、測定対象のフィルム1が角度変動しても常に振動ミラ
ー30の振動中心はブリュースター角θBの入射角を保
つことがで終る。
That is, if the signal is positive, it outputs a signal r1 that moves it in the negative direction, and if it is a negative signal, it outputs a signal f2 that moves it in the positive direction (in the example of the signal in FIG. 9, it moves in the negative direction, so
The pulse signal shown in (fl) is output for a predetermined number of cylinders proportional to the positive signal). By performing the above operation continuously, even if the film 1 to be measured changes in angle, the vibration center of the vibrating mirror 30 always maintains the incident angle of Brewster's angle θB.

なお、本例では振動ミラー30の振動中心をブリュース
ター角θBの入射角を保つようにサーボ制御を行ってい
るが、これに替えて振動ミラー等で走査して得た反射光
信号aの最小値を検出する最小値検出回路を設け、この
最小値検出のタイミングで透過光信号す、cを有効化す
るような回路構成とすることもできる。
In this example, servo control is performed to keep the center of vibration of the vibrating mirror 30 at the incident angle of Brewster's angle θB, but instead of this, the minimum of the reflected light signal a obtained by scanning with the vibrating mirror etc. It is also possible to provide a minimum value detection circuit for detecting the value, and to enable the transmitted light signals S and C at the timing of detecting the minimum value.

次に、厚みデータの演算回路71を説明する。Next, the thickness data calculation circuit 71 will be explained.

回路71は、測定波長検出器65Dの測定波長信号すが
入力されるバックグランドノイズ除去回路711と、参
照波長検出器66Dの参照波長信号Cが入力されるバッ
クグランドノイズ除去回路712と、それぞれのサンプ
ルホールド回路713゜714と、上記バックグランド
ノイズ除去回路71.1,712及びサンプルホールド
回路713゜714にタイミング信号を与えるタイミン
グ生成回路702と、振動ミラー同期検出器37Dの信
号eが入力されるとともに自動較正用の検出器(フォト
インタラプタ)112がら出力される自動較正起動信号
11が入力されるタイミング生成回路715と、それぞ
れのサンプルホールド回路713゜714の出力が入力
され上記タイミング生成回路715のタイミング信号が
入力されるとフィルムのないときの両人力信号の比をと
る信号補正係数演算回路716と、サンプルホールド回
路713.714のそれぞれの出力が入力されるととも
に上記信号補正係数演算回路716の出力が入力され、
タイミング生成回路715の他のタイミング信号が入力
されてフィルムがあると外の両信号の対数比をとるlo
g比回路717 と、タイミング生成回路715で生成
されたステータス信号1が入力されlog比回路717
の出力を外部のデータ処理部117に出力する外部出力
回路718とから構成される。タイミング生成回路71
5のステータス信号iは測定対象のフィルムと標準サン
プルのデータとを区別するためにデータ処理部117に
も入力される。なお、測定波長検出器6SDと参照波長
検出器66Dには、常時安定した検出信号を得るために
電子冷却制御回路719が接続されている。
The circuit 71 includes a background noise removal circuit 711 to which the measurement wavelength signal C of the measurement wavelength detector 65D is input, and a background noise removal circuit 712 to which the reference wavelength signal C of the reference wavelength detector 66D is input. A signal e from the oscillating mirror synchronization detector 37D is inputted to the sample and hold circuits 713 and 714, the timing generation circuit 702 that provides timing signals to the background noise removal circuits 71.1 and 712 and the sample and hold circuits 713 and 714. At the same time, there is a timing generation circuit 715 to which the automatic calibration activation signal 11 output from the automatic calibration detector (photointerrupter) 112 is input, and the outputs of the respective sample hold circuits 713 and 714 are input to the timing generation circuit 715. When the timing signal is input, the outputs of the signal correction coefficient calculation circuit 716, which calculates the ratio of the two human input signals when there is no film, and the sample and hold circuits 713 and 714 are input, and the outputs of the signal correction coefficient calculation circuit 716 are inputted. output is input,
When the other timing signal of the timing generation circuit 715 is input and there is a film, the logarithmic ratio of both external signals is taken.
The status signal 1 generated by the g ratio circuit 717 and the timing generation circuit 715 is input to the log ratio circuit 717.
and an external output circuit 718 that outputs the output of the external data processing section 117 to the external data processing section 117. Timing generation circuit 71
The status signal i of No. 5 is also input to the data processing unit 117 in order to distinguish between the film to be measured and the standard sample data. Note that an electronic cooling control circuit 719 is connected to the measurement wavelength detector 6SD and the reference wavelength detector 66D in order to obtain stable detection signals at all times.

厚みデータ演算回路71の動作は、まず、測定対象のフ
ィルム1を透過した透過光を測定波長λSと参照波長λ
Rに分光してそれぞれの検出器65D、66Dで得た信
号す、cがそれぞれのバックグランドノイズ除去回路7
11.712に入力され、この回路711,712によ
って検出器65D、66Dの暗電流や外乱光等のノイズ
成分が除去される。そして、それぞれのサンプルホール
ド回路713,714によって投光期間中にフィルム1
を透過した信号のみが取り出される。双方のサンプルホ
ールド回路713,714の出力は、常にタイミング生
成回路702で生成された同一タイミングでサンプリン
グされた信号である。換言すれば、常に同一条件下にお
ける(測定対象のフィルムの同一部位、同一光路におけ
る)測定波長信号V(λS)と参照波長信号■(λR)
である。
The operation of the thickness data calculation circuit 71 is as follows: First, the transmitted light transmitted through the film 1 to be measured is divided into the measurement wavelength λS and the reference wavelength λ.
The signals S and C obtained by the respective detectors 65D and 66D after being separated into R are sent to the respective background noise removal circuits 7.
11.712, and these circuits 711 and 712 remove noise components such as dark current and disturbance light of the detectors 65D and 66D. The sample and hold circuits 713 and 714 control the film 1 during the light projection period.
Only the signal that passes through is extracted. The outputs of both sample and hold circuits 713 and 714 are always signals generated by the timing generation circuit 702 and sampled at the same timing. In other words, the measurement wavelength signal V (λS) and the reference wavelength signal ■ (λR) always under the same conditions (in the same part of the film to be measured, on the same optical path)
It is.

タイミング生成回路715は、振動ミラー同期信号eと
自動較正タイミング検出器11.:2からの自動較正タ
イミング信号11を用いて、信号補正係数演算回路71
6とlog比回路717及び外部出力回路718の制御
タイミング信号を生成するとともに、データ処理部11
7に対してステータス信号iを出力する。このステータ
ス信号iによってデータ処理部117は、厚みデータ信
号gが測定対象のフィルムのデータであるか標準サンプ
ルのデータであるかを識別する。ステータス信号は、第
10図のタイミングチャートで示されるように、測光部
108(第6図参照)が標準サンプル位置にあるときに
ハイレベルを保持し、その位置から図中左方向に移動す
ると、ハイレベルから立下る。
The timing generation circuit 715 generates the vibrating mirror synchronization signal e and the automatic calibration timing detector 11. :Using the automatic calibration timing signal 11 from 2, the signal correction coefficient calculation circuit 71
6, the log ratio circuit 717 and the external output circuit 718, and the data processing unit 11
A status signal i is output to 7. Based on the status signal i, the data processing unit 117 identifies whether the thickness data signal g is data of the film to be measured or data of the standard sample. As shown in the timing chart of FIG. 10, the status signal maintains a high level when the photometer 108 (see FIG. 6) is at the standard sample position, and when it moves from that position to the left in the figure, Falling from a high level.

立下がりに応じてタイミング信号生成回路715で信号
補正係数演算タイミングの信号が生成され、回路716
を能動化する。このと外回路716に入力されるのは、
測定光路中に測定対象のフィルムが存在しない箇所(第
6図の間隙115)の測定波長信号■。(λS)と参照
波長信号■。(λR)である。信号補正係数演算回路7
16はタイミング信号に基づいてこの両信号の比に1を
第(1)式のように演算する。
In response to the falling edge, the timing signal generation circuit 715 generates a signal for the signal correction coefficient calculation timing, and the circuit 716
Activate. What is input to the external circuit 716 is
Measurement wavelength signal ■ at a location where the film to be measured does not exist in the measurement optical path (gap 115 in FIG. 6). (λS) and reference wavelength signal■. (λR). Signal correction coefficient calculation circuit 7
16 calculates the ratio of these two signals by 1 based on the timing signal as shown in equation (1).

■。(λR) このめられた比の値は、回路716中の記憶手段中に記
憶され、適時のタイミングで読出されlog比回路71
7 に出力される。また、別の構成ではデータ処理部1
17に出力するようにしてもよい。
■. (λR) The determined ratio value is stored in a storage means in the circuit 716 and read out at an appropriate timing to the log ratio circuit 716.
7 is output. In addition, in another configuration, the data processing unit 1
17 may be output.

log比回路717はタイミング生成回路715からの
制御タイミング信号、即ち測定光路中に測定対象のフィ
ルへまたは標準サンプルがあり、しかも測定光の入射角
かブリュースター角θBの時の測定波長信号■θB(λ
S)と参照波長信号■θB(λR)を受信し、この信号
の比に上記回路716から読み出された補正係数に1を
掛は合わせ、その結果に対数演算を施し、厚みデータA
をめる。
The log ratio circuit 717 receives a control timing signal from the timing generation circuit 715, that is, a measurement wavelength signal ■θB when there is a fill to be measured or a standard sample in the measurement optical path and the incident angle of the measurement light is the Brewster angle θB. (λ
S) and the reference wavelength signal θB (λR) are received, the ratio of these signals is multiplied by 1 to the correction coefficient read from the circuit 716, and the result is subjected to a logarithmic operation to obtain the thickness data A.
I put it on.

式で示せば第(2)式となる。Expressed as a formula, it becomes formula (2).

この回路717により、光の強度変化が厚み変化にリニ
アライズされる。そして、回路717によってめられた
アナログの厚みデータは、タイミング生成回路715の
制御タイミングに同期して外部出力回路718でディジ
タル信号に変換され、ディジタルの厚みデータgとして
データ処理部117へ出力される。特に、標準サンプル
の場合のタイミングを第10図に示す。振動ミラー同期
信号の立下りに応じてlog比演算のタイミングがとら
れ、このタイミングの立下りに応じて外部出力タイミン
グがとられて標準サンプルの厚みデータ信号が出力され
る。標準サンプル期間を示すハイレベルのステータス信
号iによりデータ処理部117では、標準サンプルデー
タとして識別し記憶する。標準サンプルデータは、測光
部108(第6図)を少なくとも2回往復させて得る。
This circuit 717 linearizes changes in light intensity to changes in thickness. The analog thickness data obtained by the circuit 717 is converted into a digital signal by an external output circuit 718 in synchronization with the control timing of the timing generation circuit 715, and is output to the data processing unit 117 as digital thickness data g. . Particularly, the timing for the standard sample is shown in FIG. Timing for log ratio calculation is determined according to the falling edge of the vibrating mirror synchronization signal, external output timing is determined in accordance with the falling edge of this timing, and the thickness data signal of the standard sample is output. The data processing unit 117 identifies and stores the data as standard sample data based on the high-level status signal i indicating the standard sample period. Standard sample data is obtained by reciprocating the photometer 108 (FIG. 6) at least twice.

データ処理部117では、測定対象のフィルムの真の厚
みが演算される。測定前に、標準サンプリング117(
第6図(A))にセットされるフィルムの標準厚みdo
が操作パネル118よりデータ処理部117に入力され
る。標準厚みd。と、測光部108からの実測データ信
号gをステータス信号iが標準サンプル位置にあること
を示したタイミンクで読み込み(値をA。とする)、第
(3)式のように比をめ、以降のフィルム厚み実測の場
合の厚み変換係数として用いる。
The data processing unit 117 calculates the true thickness of the film to be measured. Before measurement, standard sampling 117 (
The standard thickness of the film set in Figure 6 (A))
is input to the data processing unit 117 from the operation panel 118. Standard thickness d. Then, the actual measurement data signal g from the photometry unit 108 is read at the timing when the status signal i indicates that it is at the standard sample position (the value is assumed to be A), and the ratio is calculated as shown in equation (3). It is used as the thickness conversion coefficient when measuring the actual film thickness.

d。d.

K2=−・・・・・・(3) A。K2=−・・・・・・(3) A.

この係数に2を用いて以降の1往復もしくは複数回の往
復に際し、厚み演算が連続的に実施される。実測の厚み
データをAとすると次の第(4)式の演算である。
Using 2 as this coefficient, thickness calculation is continuously performed during one or more reciprocations thereafter. Assuming that the actual thickness data is A, the following equation (4) is calculated.

d=に2XA ・・・・・・(4) 上記第(4)式の演算によって得たフィルム厚み値dは
、所望の出力装置、例えばチャートレコーグやプリンタ
、CRT等に出力させることができる。また、その出力
内容も測定対象物の流れ方向および幅方向のプロフィル
の表示とか、操作パネルより設定された厚みd。の範囲
を逸脱した場合(例えば2μmの厚みで±0.5μ「1
の範囲から逸脱したような場合)、アラームを鳴動させ
て警告するとか、あるいはフィルム製造装置の厚みの制
御信号として利用することがで終る。
d = 2XA (4) The film thickness value d obtained by calculating the above equation (4) can be output to a desired output device, such as a chart recorder, printer, CRT, etc. . In addition, the output contents include display of the profile of the object to be measured in the flow direction and width direction, and the thickness d set from the operation panel. (For example, if the thickness is 2 μm, ±0.5μ “1
(in the event that the value deviates from the range), an alarm may be sounded to warn the user, or the film may be used as a thickness control signal for film manufacturing equipment.

なお、上記実施例に係るデータ処理部117では、標準
厚みd。を入力し標準サンプルの実測データA0により
厚み変換係数に2により以降の実測による厚みを演算す
るようにしているが、標準サンプルによる実測データA
。をめないで(標準サンプルに係る装置系をすべて排除
して)も真の厚みを定量することがで終る。即ち、フィ
ルムを何パスさせるかはマルチパス系の構成で決まり、
フィルムの吸光度も予め知られているので、測定し出力
される厚みデータAに対し真のフィルム厚みd。
Note that the data processing unit 117 according to the above embodiment has a standard thickness d. Input the actual measurement data A0 of the standard sample to calculate the thickness of subsequent actual measurements using the thickness conversion coefficient of 2. However, the actual measurement data A0 of the standard sample
. The result is that the true thickness can be quantified without compromising the standard sample (eliminating all equipment related to the standard sample). In other words, the number of passes of the film is determined by the configuration of the multipass system.
Since the absorbance of the film is also known in advance, the true film thickness d is the measured and output thickness data A.

とは一義的に対応する。したがって、厚みデータAを変
数としてフィルムの真の厚みを定量する関数(連続量で
もプロットされるような離数量でもよい)を設定し、こ
の関数を記憶させた記憶手段(ROMが好ましい)をデ
ータ処理部117に備えるようにする。フィルムの種類
が異なるときは、例えばROMをフィルムの種類に応じ
て適宜差し替えればよい。簡単な手段で装置に汎用性を
具備させることかで各る。
It corresponds uniquely to . Therefore, a function (continuous quantity or discrete quantity as plotted) is set up to quantify the true thickness of the film using thickness data A as a variable, and a storage means (preferably ROM) in which this function is stored is stored as data. The processing section 117 is prepared for this purpose. When the type of film is different, for example, the ROM may be replaced as appropriate depending on the type of film. This can be achieved by providing versatility to the device through simple means.

[効果] 以上、詳細に説明したように、本発明に係る赤外線厚み
計によれば、フィルムの極薄化に伴う光干渉をP偏光光
をブリュースター角で入射させることにより、極薄のフ
ィルムでもその膜厚を精度よく計測することがでblま
た極薄フィルムの透過光の検出系の分解能不足をマルチ
パス光学系で解消できるとともに測定対象物の変動によ
る測定誤差を生じるのを反射光の最小を検出することで
制御して有効に防止することができる。さらに、同一場
所の同時測光としたので、測光部走査時の光軸変動によ
る誤差と高速で走行する対象物に対し、従来のごとき三
波長時分割測光における測光部位の差による誤差の双方
を生ゼしぬることがない。そして自動較正手段を併用す
ると、光源を含む光学系および検出器の波長特性に依存
する経時変化の誤差を有効に防止し得る効果がある。
[Effects] As described in detail above, according to the infrared thickness meter according to the present invention, by making P-polarized light incident at the Brewster angle, optical interference caused by ultra-thin films can be reduced by making ultra-thin films. However, by accurately measuring the film thickness, a multi-pass optical system can be used to overcome the lack of resolution in the detection system for the transmitted light of ultra-thin films, and at the same time, it is possible to eliminate measurement errors caused by fluctuations in the object to be measured using the reflected light. By detecting the minimum, it can be controlled and effectively prevented. Furthermore, because the photometry was carried out simultaneously at the same location, both errors due to optical axis fluctuations when scanning the photometer and errors due to differences in photometering parts in conventional three-wavelength time-division photometry for objects traveling at high speed are generated. It never gets wet. When the automatic calibration means is also used, it is possible to effectively prevent errors due to changes over time that depend on the wavelength characteristics of the optical system including the light source and the detector.

ちなみに、測定対象物を4.0μm(7)PETフィル
ム、測定波長をλ5=2440++m、λR=2400
nm、反射光検出波長領域を700〜11000n、ミ
ラー振動周波数を25Hz、ミラー振動角度を±3゛、
チョッピング周波数IKHz、透過光を2パスとした上
記赤外線厚み計において、振動中心設定角度は58°に
なり測定精度は±0.1μ拍であった。
By the way, the object to be measured is a 4.0 μm (7) PET film, the measurement wavelength is λ5=2440++m, λR=2400
nm, reflected light detection wavelength range 700 to 11000n, mirror vibration frequency 25Hz, mirror vibration angle ±3゛,
In the above-mentioned infrared thickness meter with a chopping frequency of IKHz and two passes of transmitted light, the vibration center setting angle was 58 degrees, and the measurement accuracy was ±0.1 microbeats.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る実施例の基本構成図、第2図はマ
ルチパス光学系の他の例を示す光路図、第3図は光源部
の詳細図、第4図は透過光・分光部の詳細図、第5図は
光走査部の詳細図で同図(八)は平面図、同図(B)は
側面図、同図(C)は移動テーブルの斜視図である。第
6図は実施例の外観構成図を示し同図(A>は正面図、
同図(B)は(A)のB−B線断面図である。第7図は
信号処理部の70ツク回路図、第8図(A)、(B)、
(CI)、(C2)、(C3)はそれぞれ光走査部のサ
ーボ制御の原理説明図、第9図(a)、(al)、(a
2)、、(a3)。 (a4)、(a5)、(a6)、(a7)、(fl)及
び(r2)は振動ミラー制御回路各部の波形の一例を示
す波形図、第10図は厚みデータ演算回路の一例として
のタイミング図である。 1・・・フィルム、2・・・光源部、3・・・光走査部
、4・・・反射光受光部、5・・・光路変換部、6・・
・透過光・分光部、7・・・信号処理部、20・・・赤
外線、22・・・P偏光させる偏光子、θB・・・ブリ
ュースター角、40・・・反射光、51・・・透過光。 特許出願人 倉敷紡績株式会社 代 理 人 弁理士 青白 葆ばか2名第1図 。 第2図 21 ! ! 第4図 6
Fig. 1 is a basic configuration diagram of an embodiment according to the present invention, Fig. 2 is an optical path diagram showing another example of a multi-pass optical system, Fig. 3 is a detailed view of the light source section, and Fig. 4 is a transmitted light/spectroscopic diagram. FIG. 5 is a detailed view of the optical scanning section, FIG. 5 is a plan view, FIG. 5B is a side view, and FIG. 5C is a perspective view of the moving table. FIG. 6 shows an external configuration diagram of the embodiment (A> is a front view,
(B) is a sectional view taken along the line B-B of (A). Fig. 7 is a 70 circuit diagram of the signal processing section, Fig. 8 (A), (B),
(CI), (C2), and (C3) are explanatory diagrams of the principle of servo control of the optical scanning section, and FIGS. 9(a), (al), and (a) respectively.
2), (a3). (a4), (a5), (a6), (a7), (fl) and (r2) are waveform diagrams showing examples of waveforms of each part of the vibrating mirror control circuit. FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Film, 2... Light source part, 3... Light scanning part, 4... Reflected light receiving part, 5... Optical path conversion part, 6...
- Transmitted light/spectroscopy unit, 7... Signal processing unit, 20... Infrared light, 22... Polarizer for P polarization, θB... Brewster angle, 40... Reflected light, 51... Transmitted light. Patent applicant: Kurashiki Boseki Co., Ltd. Representative: Patent attorney: Two idiots Figure 1. Figure 2 21! ! Figure 4 6

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)フィルム固有の吸収特性を示す波長成分と非吸収
特性を示す波長成分の少なくとも二つの波長成分を含む
帯域の赤外線を断続的に発生するとともに、この赤外線
をP偏光させる偏光子を含む光源部と、 上記光源部から出力される赤外線を上記フィルムのフィ
ルム面に対し所定の角度をもって斜め方向から投光する
とともに、該投光角度を中心にして所定の角度範囲内に
おいて連続的に変動させて該赤外線がフィルム上を走査
するようにした光走査部と、 上記フィルムに投光された赤外線の反射光を受光し受光
強度に応じた反射光信号を出力する反射光受光部と、 上記フィルムに投光された赤外線の透過光を受光し少な
くとも上記二つの波長成分に分光するとともに、それぞ
れの分光光の受光強度に応じた透過光信号を出力する透
過光分光部と、 上記反射光信号と上記透過光信号とを受信し、該反射光
信号および該透過光信号のバックグランドノイズをそれ
ぞれ除去するとともに、該反射光信号を識別して最小反
射光強度における透過光信号を有効化し、該有効化した
少なくとも上記三波長成分の透過光信号に基づいてフィ
ルムの厚みを定量する基礎となる厚みデータを演算する
信号処理部とを備えたことを特徴とする赤外線厚み計。
(1) A light source that intermittently generates infrared rays in a band that includes at least two wavelength components: a wavelength component that exhibits absorption characteristics unique to the film and a wavelength component that exhibits non-absorption characteristics, and includes a polarizer that polarizes this infrared rays into P-polarized light. and projecting infrared rays output from the light source section from an oblique direction at a predetermined angle with respect to the film surface of the film, and continuously varying the infrared rays within a predetermined angular range around the projection angle. a light scanning unit configured to scan the infrared rays on the film; a reflected light receiving unit configured to receive reflected infrared light projected onto the film and output a reflected light signal according to the received light intensity; a transmitted light spectrometer that receives transmitted infrared light projected onto the infrared rays, separates it into at least the above two wavelength components, and outputs a transmitted light signal according to the received intensity of each of the spectral lights; receives the transmitted light signal, removes the background noise of the reflected light signal and the transmitted light signal, identifies the reflected light signal, and enables the transmitted light signal at the minimum reflected light intensity; An infrared thickness meter comprising: a signal processing section that calculates thickness data that is a basis for quantifying the thickness of a film based on the transmitted light signal of at least the above three wavelength components.
(2)上記偏光子が上記光走査部と上記フィルム面との
間の光路中に配置された特許請求の範囲第(1)項記載
の赤外線厚み計。
(2) The infrared thickness gauge according to claim (1), wherein the polarizer is disposed in the optical path between the optical scanning section and the film surface.
(3)フィルム固有の吸収特性を示す波長成分と非吸収
特性を示す波長成分の少なくとも二つの波長成分を含む
帯域の赤外線を断続的に発生するとともに、この赤外線
をP偏光させる偏光子を含む光源部と、 上記光源部から出力される赤外線を上記フィルムのフィ
ルム面に対し所定の角度をもって斜め方向から投光する
とともに、該投光角度を中心にして所定の角度範囲内に
おいて連続的に変動させて該赤外線がフィルム上を走査
するようにした光走査部と、 上記フィルムに投光された赤外線の反射光を受光し受光
強度に応じた反射光信号を出力する反射光受光部と、 上記フィルムに投光された赤外線が該フィルムを複数回
透過するように透過光の光路を変換して、該フィルムを
透過する赤外線のうち上記フィルム固有の吸収特性を示
す彼氏成分の吸収能を高めるようにした光路変換部と、 上記フィルムに投光された赤外線の透過光を受光し少な
くとも上記二つの波長成分に分光するとともに、それぞ
れの分光光の受光強度に応じた透過光信号を出力する透
過光分光部と、 上記反射光信号と上記透過光信号とを受信し、該反射光
信号および該透過光信号のバックグランドノイズをそれ
ぞれ除去するとともに、該反射光信号を識別して最小反
射光強度における透過光信号を有効化し、該有効化した
少なくとも上記三波長成分の透過光信号に基づいてフィ
ルムの厚みを定量する基礎となる厚みデータを演算する
信号処理部とを備えたことを特徴とする赤外線厚み計。
(3) A light source that intermittently generates infrared rays in a band that includes at least two wavelength components: a wavelength component that exhibits absorption characteristics unique to the film and a wavelength component that exhibits non-absorption characteristics, and includes a polarizer that polarizes this infrared rays into P-polarized light. and projecting infrared rays output from the light source section from an oblique direction at a predetermined angle with respect to the film surface of the film, and continuously varying the infrared rays within a predetermined angular range around the projection angle. a light scanning unit configured to scan the infrared rays on the film; a reflected light receiving unit configured to receive reflected infrared light projected onto the film and output a reflected light signal according to the received light intensity; The optical path of the transmitted light is changed so that the infrared rays projected onto the film pass through the film multiple times, and the absorption ability of the boyfriend component exhibiting absorption characteristics unique to the film is enhanced among the infrared rays transmitted through the film. a transmitted light spectrometer that receives the transmitted infrared light projected onto the film, separates it into at least the above two wavelength components, and outputs a transmitted light signal according to the received intensity of each of the spectral lights. a part that receives the reflected light signal and the transmitted light signal, removes background noise from the reflected light signal and the transmitted light signal, respectively, identifies the reflected light signal, and detects the transmitted light signal at the minimum reflected light intensity. An infrared ray thickness sensor comprising: a signal processing section that activates an optical signal and calculates thickness data that is a basis for quantifying the thickness of the film based on the activated transmitted optical signal of at least the three wavelength components. Total.
(4)フィルム固有の吸収特性を示す波長成分と非吸収
特性を示す波長成分の少なくとも二つの波長成分を含む
帯域の赤外線を断続的に発生するとともに、この赤外線
をP偏光させる偏光子を含む光源部と、 上記光源部から出力される赤外線を走行するフィルムの
フィルム走行面に対し所定の角度をもって斜め方向から
投光するとともに、該投光角度を中心にして所定の角度
範囲内において連続的に変動させて該赤外線がフィルム
上を走査するようにした光走査部と、 上記フィルムに投光された赤外線の反射光を受光し受光
強度に応じた反射光信号を出力する反射光受光部と、 上記反射光信号に基づいて上記フィルムの走行に伴う揺
れに応じて上記設定投光角度を自動的に修正する光走査
制御部と、 上記フィルムに投光された赤外線の透過光を受光し少な
くとも上記二つの波長成分に分光するとともに、それぞ
れの分光光の受光強度に応じた透過光信号を出力する透
過光分光部と、 上記反射光信号と上記透過光信号とを受信し、該反射光
信号および該透過光信号のバックグランドノイズをそれ
ぞれ除去するとともに、該反射光信号を識別して最小反
射光強度における透過光信号を有効化し、該有効化した
少なくとも上記三波長成分の透過光信号に基づいてフィ
ルムの厚みを定量する基礎となる厚みデータを演算する
信号処理部とを備えたことを特徴とする赤外線厚み計。
(4) A light source that intermittently generates infrared rays in a band that includes at least two wavelength components: a wavelength component that exhibits absorption characteristics unique to the film and a wavelength component that exhibits non-absorption characteristics, and includes a polarizer that polarizes this infrared rays into P-polarized light. and projecting the infrared rays output from the light source section obliquely at a predetermined angle to the film running surface of the traveling film, and continuously within a predetermined angular range around the projecting angle. a light scanning unit configured to vary the infrared rays so that they scan the film; a reflected light receiving unit that receives reflected infrared light projected onto the film and outputs a reflected light signal according to the received light intensity; a light scanning control section that automatically corrects the set projection angle according to vibrations caused by the running of the film based on the reflected light signal; a transmitted light spectrometer that separates the light into two wavelength components and outputs a transmitted light signal according to the received intensity of each of the spectral lights, and receives the reflected light signal and the transmitted light signal, and removing the background noise of each of the transmitted light signals, identifying the reflected light signal and activating the transmitted light signal at the minimum reflected light intensity, and based on the activated transmitted light signal of at least the three wavelength components; An infrared thickness meter characterized by comprising a signal processing section that calculates thickness data that is the basis for quantifying the thickness of a film.
(5)上記光走査部に振動ミラーを含み、上記光走査制
御部における上記設定投光角度の修正がサーボ制御によ
って行なわれる特許請求の範囲第(4)項記載の赤外線
厚み計。
(5) The infrared thickness gauge according to claim (4), wherein the optical scanning section includes a vibrating mirror, and the setting projection angle in the optical scanning control section is corrected by servo control.
(6)フィルム固有の吸収特性を示す波長成分と非吸収
特性を示す波長成分の少なくとも二つの波長成分を含む
帯域の赤外線を断続的に発生するとともに、この赤外線
をP偏光させる偏光子を含む光源部と、 上記光源部から出力される赤外線を走行するフィルムの
フィルム走行面に対し所定の角度をもって斜め方向から
投光するとともに、該投光角度を中心にして所定の角度
範囲内において連続的に変動させて該赤外線がフィルム
上を走査するようにした光走査部と、 上記フィルムに投光された赤外線の反射光を受光し受光
強度に応じた反射光信号を出力する反射光受光部と、 上記フィルムに投光された赤外線の透過光を受光し少な
くとも上記二つの波長成分に分光するとともに、それぞ
れの分光光の受光強度に応じた透過光信号を出力する透
過光分光部と、 上記反射光信号と上記透過光信号とを受信し、該反射光
信号および該透過光信号のバックグランドノイズをそれ
ぞれ除去するとともに、該反射光信号を識別して最小反
射光強度における透過光信号を有効化し、該有効化した
少なくとも上記二波長成分の透過光信号に基づいてフィ
ルムの厚みを定量する基礎となる厚みデータを演算する
信号処理部と、 上記信号処理部から出力される厚みデータと、フィルム
の真の厚みを定量するための所定の厚み変換関数とに基
づいてフィルムの厚みを演算するデータ処理部とを備え
たことを特徴とする赤外線厚み計。
(6) A light source that intermittently generates infrared rays in a band that includes at least two wavelength components: a wavelength component that exhibits absorption characteristics unique to the film and a wavelength component that exhibits non-absorption characteristics, and includes a polarizer that polarizes this infrared rays into P-polarized light. and projecting the infrared rays output from the light source section obliquely at a predetermined angle to the film running surface of the traveling film, and continuously within a predetermined angular range around the projecting angle. a light scanning unit configured to vary the infrared rays so that they scan the film; a reflected light receiving unit that receives reflected infrared light projected onto the film and outputs a reflected light signal according to the received light intensity; a transmitted light spectrometer that receives the transmitted infrared light projected onto the film, separates it into at least the two wavelength components, and outputs a transmitted light signal according to the received intensity of each of the spectral lights, and the reflected light receiving the signal and the transmitted light signal, removing background noise of the reflected light signal and the transmitted light signal, respectively, and identifying the reflected light signal to enable the transmitted light signal at the minimum reflected light intensity; a signal processing unit that calculates thickness data that is a basis for quantifying the thickness of the film based on the activated transmitted light signal of at least the two wavelength components; and the thickness data output from the signal processing unit and the true value of the film. An infrared thickness meter comprising: a predetermined thickness conversion function for quantifying the thickness of the film; and a data processing section that calculates the thickness of the film based on the predetermined thickness conversion function.
(7)上記光源部、光走査部、反射光受光部および透過
光分光部が一体的に構成され、この一体の構成体が上記
フィルムの幅方向に移動自在である特許請求の範囲第(
6)項記載の赤外線厚み計。
(7) The light source section, the light scanning section, the reflected light receiving section, and the transmitted light spectroscopic section are integrally constructed, and this integral structure is movable in the width direction of the film (
6) Infrared thickness gauge described in section 6).
(8)上記走行するフィルムの幅方向の外側で上記フィ
ルム走行面と同一平面上に上記フィルムと同種のサンプ
ルフィルムを固定し、上記一体の構成体が該固定のサン
プルフィルム位置まで移動可能である特許請求の範囲第
(7)項記載の赤外線厚み計。
(8) A sample film of the same type as the film is fixed on the same plane as the film running surface on the outside in the width direction of the running film, and the integrated structure is movable to the fixed sample film position. An infrared thickness gauge according to claim (7).
(9)上記厚みデータは、上記固定のサンプルフィルム
からの透過光信号に基づいて自動較正されたものである
特許請求の範囲第(8)項記載の赤外線厚み計。
(9) The infrared thickness meter according to claim (8), wherein the thickness data is automatically calibrated based on a transmitted light signal from the fixed sample film.
(10)上記データ処理部には、上記信号処理部から出
力される厚みデータを変数としてフィルムの真の厚みを
一義的に定量可能な厚み変換関数を記憶させた記憶手段
を備える特許請求の範囲第(6)項記載の赤外線厚み計
(10) The data processing section includes a storage means that stores a thickness conversion function capable of uniquely quantifying the true thickness of the film using the thickness data output from the signal processing section as a variable. The infrared thickness gauge described in item (6).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60224002A (en) * 1984-04-21 1985-11-08 Kurabo Ind Ltd Infrared thickness gage
JPH02226005A (en) * 1989-02-27 1990-09-07 Chino Corp Thickness measuring apparatus
EP0660075A2 (en) * 1993-12-21 1995-06-28 Minnesota Mining And Manufacturing Company High resolution high speed film measuring apparatus and method

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