KR840002359B1 - Infared fays film tick measuring instrument - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 종래 기술에 의한 적외선 필름 두께측정기의 개략도1 is a schematic diagram of an infrared film thickness meter according to the prior art
제2도는 본 발명에 의한 적외선 필름 두께측정기에의 단면 개략도2 is a schematic cross-sectional view of an infrared film thickness meter according to the present invention.
제3도는 제1도의 종래 기술의 측정기에서 얻어진 측정을 제2도에 의한 본 발명의 측정예와 비교한 그래프로서, 측정된 출력을 종축에, 필름 두께를 횡축에 도시함FIG. 3 is a graph comparing the measurement obtained in the prior art measuring device of FIG. 1 with the measurement example of the present invention according to FIG. 2, showing the measured output on the vertical axis and the film thickness on the horizontal axis.
제4도는 제2도의 본 발명 실시예에서 반사경의 단면도4 is a cross-sectional view of the reflector in the embodiment of the present invention of FIG.
제5도는 제4도의 반사경 출력을 도시한 그래프로서, 제4도의 오목반사경의 직경에 따르는 위치측정을 횡축에, 광 강도측정을 종축에 도시함5 is a graph showing the output of the reflector of FIG. 4, showing the position measurement along the diameter of the concave reflector of FIG. 4 on the horizontal axis and the light intensity measurement on the vertical axis.
제6도는 적외선 검출기에서 황화납소자의 출력을 도시한 다이어그램으로 종축상에 그 출력을, 횡축상에 투사광 강도를 도시함6 is a diagram showing the output of the lead sulfide element in the infrared detector, showing the output on the vertical axis and the projection light intensity on the horizontal axis.
제7도는 본 발명의 다른 실시예의 단면개요도7 is a cross-sectional overview of another embodiment of the present invention
제8도(a)는 제7도의 본 발명실시예에서 제2반사경의 측면도FIG. 8A is a side view of the second reflecting mirror in the embodiment of the present invention of FIG.
제8도(b)는 동 투시도8 (b) is a perspective view
제9도(a)는 본 발며의 제2반사경의 다른 실시예의 측면도Figure 9 (a) is a side view of another embodiment of the second reflecting mirror of the present foot
제9도(b)는 동 투시도Figure 9 (b) is a perspective view
제10도는 제7도의 본 발명 실시예에서 반사경의 단면도10 is a cross-sectional view of the reflector in the embodiment of the present invention of FIG.
제11도는 제10도의 반사경을 사용할 때, 수신기의 반사면상의 광 강도분포를 도시한 그래프FIG. 11 is a graph showing the light intensity distribution on the reflecting surface of the receiver when using the reflector of FIG.
제12도는 조앨의 적외선 두께측저익와 본 발면에 따르는 측정기에 대하여, 투사기와 수신시간에 축이탈로 야기되는 0점변위의 그래프12 is a graph of zero displacement caused by the deviation of the projection and the reception time for the measuring instrument according to the infrared thickness side wing of the Zoal and the present aspect.
본 발명을 적외선 필름 두께측정기에 관한 것으로, 특히 투명 또는 반투명의 매우 얇은 프라스틱필름과 고정도의 평면을 갖는 필름 연속적으로 정확하게 측정할 수 있는 측정기에 관한 것이다.The present invention relates to an infrared film thickness meter, and more particularly, to a measuring device capable of accurately and continuously measuring a transparent or translucent very thin plastic film and a film having a high-precision plane.
투명 또는 반투명의 매우 얇은 프라스틱필름과 고강도의 평면을 갖는 필름은 일반적으로 연속된 판상으로 생산된다. 그리고 때때로 필름 두께 게이지를 사용하여 필름두께를 연속적으로 또는 주기적 간격적으로 측정하여 우수한 제품생산을 기하였다.Transparent or translucent very thin plastic films and films with high strength planes are generally produced in continuous plate form. And sometimes film thickness was measured using a film thickness gauge continuously or at periodic intervals to ensure good production.
이러한 필름 두께를 측정하는데 사용하는 필름두께 게이지는 두가지 형태가 있는데, 즉 접촉형과 비접촉형이 있다. 접촉형 게이지에 있어서는 다이얼 또는 마이크로메타를 직접 이필름 접촉시켜 두께를 측정하며, 비접촉형 게이지에 있어서는 베타 또는 감마선과 같은 방사선을 필름에 투과시켰다. 그리고 필름에 의해 흡수된 방사선량이 필름두께를 결정하는데 사용된다.There are two types of film thickness gauges used to measure film thickness, namely contact and non-contact. In the contact gauge, the thickness was measured by direct contact with a dial or micrometa, and in the non-contact gauge, radiation such as beta or gamma rays was transmitted through the film. The amount of radiation absorbed by the film is then used to determine the film thickness.
그런데 방사선에 의한 비접촉형 필름 측정기의 중대한 결점은 방사선 동위원소위 과대한 발생으로 인하여 작업자를 보호하는데 값 비싸고 귀찮음이 뒤따르는 측정으로 된다. 따라서 방사선에 대한 충분한 차페는 장치의 가격을 상승시키게 했다.However, the major drawback of non-contact film measuring devices by radiation is the costly and cumbersome measurement to protect the workers due to the excessive occurrence of radioisotopes. Thus, sufficient shielding for radiation has raised the price of the device.
이러한 방사선에 의한 비접촉형 두께 게이지의 결점을 해소하기 위하여, 적외선의 방사를 사용한 비접촉헝 두께 게이지가 제한되어 왔다. 이들 장치는 필름을 통과하는 적외선의 방사파장에 마라서, 필름에 의한 적외선의 흡수차에 근거릍 두고 있다.In order to solve the drawback of such a non-contact thickness gauge by radiation, the non-contact thickness gauge using infrared radiation has been limited. These devices are based on the absorption difference of the infrared rays by the film due to the radiation wavelength of the infrared rays passing through the film.
작은 광 흡수 요소를 가지며 기준 파장인 람다R(이하 R이라함)의 파장을 갖는 적외선과 큰 광흡수 요소를 가지며 측정파장인 람다M(이하 M이라함)의 파장을 갖는 광을 교대로 필름에 대해 방사한다. 이들이 필름을 통과한후 측정된 광의 강도는 필름의 두께 변화를 결정하는데 사용되는 상용 대수로 변환된다.Infrared light having a small light absorbing element and having a wavelength of lambda R (hereinafter referred to as R) and light having a large light absorbing element and having a wavelength of lambda M (hereinafter referred to as M) as the measurement wavelength are alternately applied to the film. Radiate about. After they pass through the film, the intensity of the light measured is converted to the common logarithm used to determine the thickness change of the film.
필름 폭 이상의 두께분포를 측정해야 할 때에는 적외선 광원과 이에 수반되는 감응기는 필름이 감기고 있을 때 필름 위를 폭 방향으로 왕복운동하는 주사프레임상에 설치된다. 적외선 방사원과 감응기 사이의 정확한 배열은 중요하며, 이는 감응기에 의해 수신된 광의 변화가 필름 두께의 측정에 영향을 주기 때문이다.When the thickness distribution over the film width is to be measured, the infrared light source and the accompanying sensitizer are installed on the scanning frame reciprocating in the width direction on the film when the film is wound. The exact arrangement between the infrared radiation source and the sensitizer is important because the change in light received by the sensitizer affects the measurement of the film thickness.
주사프레임을 제조하는데에 기계적인 착오로 인한 방사원과 감지기간에 배열의 이탈은 측정의 오차를 초래한다. 그리고 주사프레임의 제조가격을 조절하는 효파적인 방법은 광측의 편차에 기인한 주사오차를 감소하는 것이며, 종래 기술에 의한 적외선 측정기로서 주사의 차를 제거하기 워한 시도는 성공하지 못하였다.Deviation of the alignment between the radiation source and the sensing period due to mechanical error in the manufacture of the scanning frame results in measurement errors. In addition, an effective method of controlling the manufacturing price of the scanning frame is to reduce the scanning error due to the deviation of the light side, and attempts to eliminate the difference in scanning as an infrared ray measuring device according to the prior art have not been successful.
종래의 기술에 의한 적외선 감응소자로서도 필름 두께가 매우 얇기 때문에(50미크론(μ)이하) (이하 단위는 "mu"로 사용한다), 필름의 전후면에 반사되는 적외선간에 간섭하는 결과가 되고, 이들 간섭은 측정오차를 증가시킨다. 이 간섭의 차를 처리하는 한가지 제안은 평행광선보다 오히려 분산된 적외선을 사용하여 왔다. 그러나 이 분산된 광선의 사용은 투사기와 수신기간에 축 편차의 결과를 가져오는 큰 0점변위의 중대한문제를 초래하며, 이 분산된 빛은 측정정확도에 그리 큰 개선을 가져오지 못했다.Since the film thickness is very thin (50 microns (μ) or less) (hereinafter, the unit is used as "mu") as an infrared ray sensitive device according to the prior art, it results in interference between infrared rays reflected on the front and rear surfaces of the film, These interferences increase the measurement error. One proposal to deal with this difference in interference has been to use distributed infrared light rather than parallel light. However, the use of this scattered ray results in a significant problem of large zero-point displacement resulting in axial deviation between the projector and the receiver, which has not significantly improved the measurement accuracy.
일본특허출원번호 51-115850이서 측정할 재질에 분산된 빛을 방사함으로, 적외선측정기의 간섭을 방지하는 수단이 공개되었다. 이광선은 젖빛유리와 같은 광 분산관에 광선을 투사하여 광선을 분산시켜 필름에 조사시키는테 사용하였다. 비록 측정의 정확도는 매끈한 필름표면과 비교적 거칠은 필름 표면에 관하여 조사된 빛의 간섭을 제거함으로 상승되었으나, 이 방법은 필름 두께가 100mu 이하에서만 유효하다. 그리고 고전력 적외선 방사원을 사용한 다른 창치가 제안되어 왔으나 이들은 효율이 낮아 산업상 요구에 따르지 못하였다.Japanese Patent Application No. 51-115850 discloses a means for preventing interference of an infrared ray meter by radiating light dispersed in a material to be measured. This light beam was used to project a light beam onto a light dispersion tube such as frosted glass to disperse the light beam and irradiate the film. Although the accuracy of the measurements has been increased by eliminating the interference of irradiated light with respect to smooth film surfaces and relatively rough film surfaces, this method is only valid for film thicknesses of 100 mu or less. In addition, other devices using high power infrared radiation sources have been proposed, but they have not been able to meet the industrial requirements due to their low efficiency.
그래서 본 발명의 목적은 측정할 필름을 통과할 적외선을 어떤 에너지 손실없이 적외선 검출기에서 빕광되어 고정도의 표면을 갖는 필름과 같은 극히 얇은 필름을 매우 정확하게 측정할수 있는 적외선필름 두께측정기를 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide an infrared film thickness meter which can very accurately measure an extremely thin film, such as a film having a high precision surface, with an infrared detector, without any energy loss, of infrared light that will pass through the film to be measured.
본 발명의 다른 목적으로는 적외선 방사원을 포함하는 광 투사기와, 원환산에 설치된 대역필터를 갖는 회전원환과, 측정할 필음의 타측에 배치된 적외선검출기를 포함하는 광 수신기를 포함한다.Another object of the present invention includes an optical receiver including an optical projector including an infrared radiation source, a rotation ring having a band pass filter installed in a circular conversion, and an infrared detector disposed on the other side of the sound to be measured.
제1반사경은 필음의 투사기측에 설치하고, 적외선이 통과될 중심에 구멍을 갖는 오목한 반구 반사면을 갖고, 이 오목한 반사면은 필름을 향하여 배치된다. 제2반사경은 필름의 투사기측에 설치되고 제1반사경에 직면한 볼록한 구형 또는 원추반사면을 형성한다.The first reflecting mirror is provided on the projector side of the penisum, and has a concave hemispherical reflecting surface having a hole in the center through which infrared rays will pass, and the concave reflecting surface is disposed toward the film. The second reflecting mirror is installed on the projector side of the film and forms a convex spherical or conical reflecting surface facing the first reflecting mirror.
집관안내는 필름의 광 수신측에 제공되고, 정점에 위치한 적외선 검출기를 갖는 원추반사면을 형성한다. 이 적외선 검출기는 광 강도를 전기적데이타처리 및 표시유니트에 입력이 될 전기적신호로 변환하여 필름두께를 계산하는데 이것은 표시유니트에 표시된다.The collecting guide is provided on the light receiving side of the film and forms a conical reflecting surface having an infrared detector located at its vertex. The infrared detector converts the light intensity into an electrical signal that is input to the electrical data processing and display unit to calculate the film thickness, which is displayed on the display unit.
이와 같은 본 발명을 첨부된 도면의 의거하여 상세히 설명하낟.This invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제1도에서 (10)은 저고이선의 비임이 방사되는 적외선 투사기를 나타내고, 이 투사기(10)는 텅스턴전구와 글로우 바 램프와 같은 방사선 방사원(12)을 포함하고, 이것은 요구되는 적외선의 파장에 따라 선택되며, 또 동기모우터(16)에 의해 회전하는 원판(14)을 구성하는 서터를 포함한다. 이 회전원판(14)은 그 주위에 대칭위치에 2개의 구멍을 가지고 있다. 대역필터(18)(20)는 이 회전원판(14)상의 상기 구멍에 위치하고, 이 대역필터(18)는 기준파장(λM)을 갖는 적외선을 통과하도록 되어있다. 렌즈(22)는 적외선방사원(12)과 대역필터(18)(20)는 이 회전원판(14)상의 상기 구멍에 위치하고, 이 대역필터(18)는 기준파장(λR)을 갖는 적외선을 통과시키고, 한편필터(20)는 측정파장(λM)을 갖는 적외선 을 통과하도록 되어있다. 렌즈(22)는 적외선방사원(12)과 대역필터(18)(20)간에 배치되어 방사원(12)으로부터 방사된 적외선의 분산된 비임을 평행비임으로 집광시킨다. 이와같이 렌즈(22)를 통과한 적외선 방사의 평행비임은 대역필터(18)(20)에 의하여 여과된다.In FIG. 1,
광 감응기(24)는 광 투사기(10)로부터 고정거리에 배치되어, 이들 사이에서 연속적으로 이동하는 필름(26)의 두께를 측정한다. 이 광검출기(24)는 렌즈(22)의 축에 배열된 그들의 축을 갖는 광찝속렌즈(28)를 포함한다. 적외선 검출기(30)는 광 집속렌즈의 초점에 배치하고, 황화납소자 또는 셀렌화 납소자와 같은 광전소자를 포함할 수 있다. 이 적외선 검출기(30)는 광 집속렌즈의 초점에 배치하고, 황화납소자 또는 셀렌화 납소자와 같은 광전소자를 포함할 수 있다. 이 적외선 검출기(30)는 전자회로(32)에 연결되고, 순차적으로 계기(34)에 연결되어 필름(26)의 두께를 지시한다.The
종래 기술에 의하면 렌즈(22)는 방사원(12)으로부터 적외선의 비임을 평행 비임으로 변환하고 대역필터(18), (20)로 여과되며, 기준파장(λR)과 측정파장(λM)를 갖는 광선만이 측정할 필름(26)에 교대로 인가된다. 이 적외선검출기(30)는 필름(26)을 통과한 적외선을 검출한다. 기준파장과 측정파장의 수신된 적외선의 강도를 지시하는 적외선검출기(30)의 출력은 전자회로(32)에 송출되어 여기에서 필름(26)의 두께를 결정하기 위해 양파장 사이의 대수율을 계산되고 계기(34)에 표시된다.According to the prior art, the
한편 제1도의 종래 기술에 의한 두께측정장치는 필름의 두께를 연속적으로 측정하고 안전하고 쉽게 다룰 수 있지만, 이것은 필름이 매우 얇을때, 예로서 50mu 이하일때에는 중대한 결점을 발생시킨다. 즉 필름의 전후에 반사된 광선간에 측정의 오차를 증대시키는 간섭이 발생한다. 더우기 폴리에틸렌, 테레페탈에이트필름, 폴리프로필렌, 필름과 같은 필름의 표면은 매누 고정도로 되어 있기 때문에, 멀티비임의 간섭이 발생하기 쉽다. 그리고 그러한 간섭은 전달되는 광량의 변화를 일으키고 측정오차가 증가된다.On the other hand, the thickness measuring apparatus according to the prior art of FIG. 1 continuously measures the thickness of the film and can be handled safely and easily, but this causes a serious defect when the film is very thin, for example, 50 mu or less. That is, interference occurs that increases the error of measurement between the light rays reflected before and after the film. Furthermore, since the surfaces of films such as polyethylene, terephthalate film, polypropylene, and films are smooth and highly accurate, interference of multi-beams is likely to occur. And such interference causes a change in the amount of light transmitted and an increase in measurement error.
제2도에서는 본 발명 실시예의 기본요소를 도시하였는데 제1도의 종래 측정기와 동일한 요소는 동일부호로서 표시하였다. 여기에서 광투사기(10)는 셔터와, 소정파장범위, 즉 바람직하게는 1.6에서 1.9mu, 또는 2.0에서 2.6mu 파장으로 적외선방사를 하는 텅그스텐과 같은 적외선광원(12)을 포함한다. 셔터는 적외선을 통과시키지 않는 불투명 재료로 된 회전원판(14)과, 회전원판(14)을 구동시키기 위한 동기모우터(16)를 포함한다. 이 원판(14)은 200에서 400nm의 1/2대역폭을 갖는 두개의 대역필터(18)(20)를 가진다. 대역필터(18)는 갖은 흡수 계수를 갖는 기준투장(λR)의 적외선을 통과시키는데, 이 파장의 적외선의 작은 부분이 측정할 필름에 의하여 흡수된다. 회전원판(14)상의 다른 대열필터(20)는 측정파장(λM)의 적외선만이 통과하고 이것은 기준파장(λR)보다 더 큰 흡수계수를 가진다.2 shows the basic elements of the embodiment of the present invention, in which the same elements as those of the conventional measuring device of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. The
렌즈(220)는 방사된 적외선을 평행비임으로 변환가이 위해 회전원판(14)의 대역필터(18)(20)와 적외선광원(12)간에 위치한다.The lens 220 is positioned between the
광 감응기(24)는 광원(12)에 의해, 방출된 적외선의 비임을 감지한다. 측정될 필름(26)은 광 투사기(10)와 광 감응기(24)사이에서 한 방향으로 연속적으로 이동한다.The
제1반사경(36)은 광원(12)과 함께 필름(26)의 한쪽에 정밀하게 배치되며 이들사이에 대역필터(18)(20)를 가진 회전원판(14)이 배치된다. 제1반사경(36)은 고반사율을 갖는 사각블럭이며, 내부반구 오목반사면(38)은 바륨과 같은 반사재질로 피복되거나 연마처리되어서 반사를 분리시키기 위한 불균일한 표면으로 되어 있다.The first reflecting
이 반사경은 1반사경(36)내의 구멍(40)을 통해서 광투사기(10)로부터 방사된 적외선 비임이 충분히 통과할 수 있도록 반구 반사면(38)에 형성된 충분한 직경의 구멍(40)을 가진다.This reflector has a
오목반사경표면(38)은 제2도에 도시한 바와같이 적외선이 필름(26)을 향하여 반사하도록 배치되어 있다.구멍(40)은 그 중심이 렌즈(22)와 적외선 광원(12)의 축과 일치하도록 배치된다. 제2반사경(44)은 오목반사경면(38)의 중심 근처에 배치되며 적절한 수단(도시되어 있지 않음)으로 지지된다. 제2반사경(44)은 오목반사경면(38)의 중심근처에 배치되며 적절한 수단(도시되어 있지 않음)으로 지지된다. 제2반사경(44)은 오목반사경면(38)과 직면하는 볼록반구의 매끈한 반사면(42)을 가진다.The concave reflecting
광 감응기(24)는 원추형 반사면(46)을 갖는 집광안내(48)를 포함하여, 이것은 매우 매끈한 거울면을 제공한다. 광전소자를 포함하는 적외선검출기(30)가 원추형 반사면(46)의 축상에 바람직하게 위치한다.The
다음에 본 발명에 의한 장치의 동작을 설명한다. 제2도에 따라서 렌즈(22)는 광원(12)에 의해 방사된 적외선 광의 비임을 회전원판(14)에 설치된 대역필터(18)(20)에 의해 교대로 여과되어 평행비임으로 변환한다. 필터(18)(20)는 기준파장(λR)과 측정파장(λM)의 적외선만을 통과시킨다. 그때에 통과한 적외선 비임은 제1반사경(36)에 형성된 구멍(40)을 통과한다.Next, the operation of the apparatus according to the present invention will be described. According to FIG. 2, the
그리고 이 적외선비임은 제1반사경(44)의 볼록반사면(42)에 의해 반사된다. 이 반사된 비임은 제1반사경(36)의 오목반사면(38)에 의해 분산되고, 이 분산된 적외선은 측정할 필름(26)을 통하여 광 감응기(24)에 수신된다. 이 통과된 광산은 집광안내(48)의 원추반사면(46)에 의해 적외선 검출기(30)를 향해 반사되거나 안내된다. 기준파장(λR)과 측정파장(λM)의 적외선은 적외선검출기(30)를 교대로 통과하기 때문에, 이 검출기는 교대로 각 파장의 강도를 나타내는 전기적 출력을 공급한다. 그리고 이 출력은 제1도에서와 같은 전자회로에 인가되어 여기서 필름의 두께를 결정하기 위해 전달된 두파장의 광 강도의 대수율을 계산한다.The infrared beam is reflected by the convex reflecting
제1반사경(36)의 오목면(38)에 의해 분산되어 반사되는 적외선의 대부분은 집광안내(48)의 원추형반사면(46)에 투사되어 적외선검출기(30)로 집광되므로, 고신호대 잡음비를 갖는 전기적신호가 얻어지며, 이와같이 필름 두께의 측정에 높은 정확도와 신뢰도를 가져온다.Most of the infrared rays distributed and reflected by the
원추형반사면(46)의 정절각은 증가하므로, 이 광선은 이 면에 의하여 적외선 검출기(30)에 도달한 광선은 극소부분에, 적외선검출기(30)축과 반대로 필름(26)을 향하여 반사하려 한다. 실험결과에 의하면, 바람직한 정점각은 20°에서 60°사이로 나타났따. 40°의 정점각일때, 검출기(30)로부터의 출력신호는 정점각이 100°일때의 출력신호보다 2.5배더 컸다.Since the azimuth angle of the
본 발명의 또 다른 이점은 분산된 광선이 필름(26)을 통과하기전에 오목반사면(38)에서 적외선비임을 반사하기 때문에, 이 분산된 광선은 필름에서 여러 각도로 투사하게 된다. 그리고 평행비임에서 발생될 필름의 전후면에 의해 반사되는 광선들간의 간섭은 제거될 수 있고, 측정에서 발생가능한 오차를최소로 할 수 있다.Another advantage of the present invention is that the scattered light beam reflects the infrared beam at the concave reflecting
제3도에서 본 발명에 의한 필름 두께측정결과를 도시하였다. 이 그래프를 만들기 위하여, 200에서 400nm의 1/2증폭레벨을 갖는 대역필터를 폴리에틸렌 테레프탈에이트필름을 측정하기 위해 사용하였는데, 이것은 표먼처리가 고정도로 되어있다. 그러한 필름은 종래 실시예에 의한 장치의 평행비임으로 측정한다면, 대략 100mu 두께에서도 간섭이 생기고, 따라서 측정의 정확도를 떨어뜨린다.3 shows the film thickness measurement results according to the present invention. To create this graph, a bandpass filter with a half amplification level of 200 to 400 nm was used to measure polyethylene terephthalate film, which has a high degree of surface treatment. If such a film is measured by the parallel ratio of the device according to the conventional example, interference will occur even at approximately 100 mu thickness, thus reducing the accuracy of the measurement.
제3도로부터 본 발명의 장치는 1에서 10mu까지의 두께범위에 있는 매우 얇은 필름에 대하여도, 1mu보다 작은 측정오차로 제한시킬수 있다고 결정지을 수 있다. 안접적외선들간에 간섭을 일으키는 오차도 크게 감소되고, 적외선의 평행비임을 사용한 종래의 장치와 비교할때 정확도는 계선되었다. 그리고 제1반사경(36)의 오목면(38)에 의해서 반사된 기준파장(λR)과 측정파장(λM)의 적외선의 거의가 반사되어 적외선검출기(30)로 반사되고 집광되도록 집광안내(48)의 원추형 반사면(46)에 도달된다. 이것은 안전한 출력을 보증하고, 높은 전력을 요하는 광원을 사용할 필요가 없고, 이와같이 약 10에서 30와트의 작은 광원의 사용ㅇ을 가능하게 된다.It can be determined from FIG. 3 that the device of the present invention can limit the measurement error to less than 1 mu even for very thin films in the thickness range from 1 to 10 mu. The error causing interference between the adjacent infrared rays is also greatly reduced, and the accuracy has been lined up compared to the conventional apparatus using the parallel beam of infrared rays. The
따라서 본 발명은 폴리에틸렌-테레프탈에이트 또는 폴리프로필렌과 같은 플라스틱필름을 1mu보다 작은 정확도로서 측정할 수 있다. 또한 본 발명은 다중반사에 의한 간섭을 일으키지 않고 10mu에서 20mu와 같은 매우 얇은 필름은 물론 고정도의 평면을 가지는 필름을 측정하는데 사용할수 있다.Therefore, the present invention can measure plastic films such as polyethylene-terephthalate or polypropylene with an accuracy of less than 1 mu. In addition, the present invention can be used to measure very thin films such as 10mu to 20mu, as well as films with high accuracy, without causing interference by multiple reflections.
또한 본 발명은 필름의 품질관리에 효과적이다. 본 발명의 두꼐측정기는 방사능을 사용한 종래의 측정기에 비교하여 볼때 취급과 동작이 안전하다. 또한 투사기와 수신기는 방사농원 측정기보다 실질적으로 단순하고 소형이므로, 전체생산가격도 실질적으로 감소하는 효과가 있다.In addition, the present invention is effective for quality control of the film. In comparison with a conventional measuring instrument using radioactivity, the head measuring apparatus of the present invention is safe to handle and operate. In addition, since the projector and the receiver are substantially simpler and smaller than the radiation farm meter, the overall production cost is also substantially reduced.
본 발명은 원추형과 반원형면으로 형성된 집광안내(48)로 시험하였다. 반구형면에서 얻어진 광 감도는 원추표면에 의하여 반사되는 광 강도의 1/3 또는 1/4 정도였다. 따라서 반구형 반사면은 명확히 떨어진다.The present invention was tested with a condensing
제4도에서 제1, 제2반사경(36)(44)의 단면도는 분사된 적외선이 어떻게 발생되는지를 도시하였다. 이 적외선은 제1반사경(36)의 오목반사면(38)의 밑면에 형성된 구멍(40)을 통하여 통과되고, 이 광선은 매끄러운 볼록반사면(42)에 의해 반사되어 분산방사영역에 들어가며, 또 측정될 필름(도시하지 않음)을 향해 직진하도록 오목반사면(38)상의 점(P)에서 분산 수단에 의해 반사된다. 필름을 향하여 점(P)에서 반사된 적외선의 비임은 선(PQ)와 선(PR)으로 제한된 정점각(θ)을 가지는 부분내에 있다.The cross-sectional views of the first and
광수신기(48)내에 위치한 황화납소자 또는 셀렌화납소자와 같은 광 강도분포는 제5도에 도시되었다. 도면으로부터 기호(S)로 표시한 바와 같이 광 강도의 떨어짐이 제2반사경(44)뒤에서 발생한다는 것을 결론지을수 있다.Light intensity distributions such as lead sulfide elements or lead selenide elements located within the
광 수신기(48)내에 위치한 황화납소자 또는 셀렌화납소자와 같은 광전소자(30)에 의해 나타난 것과 같이 투사광 강도에 의한 출력특성 또는 저항 변화는 투사광의 파장에 의존하여 변한다. 황화납소자는 제6도에 도시된 특성곡선을 나타낸다. 기준투장(λR)의 적외선의 광전소자에 의해 타나난 출력특성은 측정파장(λM)의 출력특성과 다르기 때문에, 양파장(λR), (λM)의 적외선 강도가 동일비율로 변화해도 두 파장간의 광전소자의 출력비는 변화된다.As shown by the
또, 제5도에서 S로 표시한 바와같이 제2반사경(44)뒤에서 광 강도가 떨어지기 때문에 투사기와 수신기간에 약간의 측 이탈에 의해 발생하는 투사적외선의 강도변동은 0점 전이가 발생하여 확대된다.In addition, as indicated by S in FIG. 5, since the light intensity falls behind the second reflecting
제7도는 제2도의 제2반사경(44)이 부호(44')로 표시된 바와같이 볼록반사면(42')을 가진 다른 모양인것을 제외하고는 제2도 실시예와 유사한 본 발명의 실시예를 도시한 것이다.7 is an embodiment of the invention similar to the second embodiment, except that the second reflecting
제8도에서 제2반사경(44')는 단절원추체부분(45)과 단절원추체의 밑면에 형성된 구형부분(42')을 포함한다. 이 볼록반사면(42')은 매우 매끄러운 면으로 처리되어 있다.In FIG. 8, the second reflector 44 'includes a
제9도는 제2반사경(44')이 도시되어 있는데, 여기에서 단절원추형 볼록반사면(42')이 단결 원추대(45)의 밑면에 형성되어 있다.9, a second reflecting mirror 44 'is shown, in which a disconnected cone-shaped convex reflecting surface 42' is formed at the bottom of the
제8도 실시예에서와 같이 볼록반사면(42")은 매끈한 면으로 처리되어 있다.As in the FIG. 8 embodiment, the convex reflecting
또 제7도에 의하면 밑면에서 원추형 반사면(46)의 직경(P1)은 개구단에서 제1반사경(36)의 원추형 반사면(38)의 직경(D2)보다 더 작다.7, the diameter P 1 of the
제7도를 의하면 렌즈(22)는 광원(12)으로부터 방사된 적외선을 평행비임으로 모으고, 이것은 원판(14)에 형성된 대역필터(18)(20)에 의하여 여과되어, 기준파장(λR)과 측정파장(λM)의 적외선을 교변적으로 제1반사경(36)의 구멍(40)을 통해서 통과한다. 그리고 이들 적외선은 제2반사경(44')의 볼록반사면(42')에 의해 반사된다. 이 면(42')에 의해여 반사된 광선은 또 반사되어 제1반사경(36)의 오목반사면(38)에 의해 필름(26)을 향하여 분산된다. 이 광선이 필름(26)을 통과한 후, 이들은 적외선 검출기(30)내로 집속되도록 집광안내(48)의 오목원추 반사면(46)에 의해 반사된다.According to FIG. 7, the
상기에서 설명한 바와같이 기준파장(λR)과 측정파장(λM)의 적외선은 교번적으로 검출기(30)에 들어가, 이것은 광선의 강도를 진기적신호로 변환한다. 이들 신호는 적절한 전자 회로에 가해져 여기서 계기(도시되지 않음) 두 자장간의 전달된 강도율이 대수율로 변환된다.As described above, the infrared rays of the reference wavelength lambda R and the measurement wavelength lambda M alternately enter the
제2반사경(44')에 의하여 분산된 광선의 차폐가 제10도에 도시되어 있다. 이 제2반사경(44')은 단절원추체(45)와 볼록반사면(42')을 포함하고, 이것은 반구가 아닌 구형의 부분으로 형성될 수 있다.Shielding of the light scattered by the second reflector 44 'is shown in FIG. This second reflecting mirror 44 'includes a
광선의 일부는 제1반사경(36)의 볼록반사면(38)상의 P점에서 반사되어 선(PR)으로 표시한 바와같이 펴진다. 이 제2반사경(44')은 그 밑면에 단절원추체로 형성되어 있기 때문에, 제2반사경(44')에 의해 차폐된 분산광선의 비율은 매우 작고, 필름(26)을 향해가는 비임의 분산각(θ)은 제4도에서 도시된 것보다 더크다.A portion of the light beam is reflected at the point P on the
따라서, 감응기(24)에서 광 강도분포는 제11도에 도시한 것과 같고, 여기에서 감응기(24)의 광 축 근처에서의 광 강도는 거의 일정하다.Therefore, the light intensity distribution in the
집광안내(48)의 원추형 반사면의 개구부직경(D1)은 제1반사경(36)의 오목반사면(38)의 개구부직경(D2)보다 작으므로, 투사기(21)와 감응기(24)의 축이서로 이탈되는 경우 집광안내(48)에 들어온 광량은 거의 0점 전이량을 최소화한 레벨로 된다.Since the opening diameter D 1 of the conical reflecting surface of the condensing
제12도에서는 종래의 적외선 막 두께측정기와 본 발명에 의한 측정기의 감응기와 투사기 간의 축이탈에 의해 발생하는 0점 전이의 측정결과를 도시하였다. 이것은 동일량의 측이탈에 대하여 본 발명의 0점 전이가 종래의 장치의 것보다 1/4만큼 더 작다는 결론을 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명은 종래의 장치보다 투사기나 감응기를 설치할 주사프레임을 제조하는데 있어서 큰 기계적 오차를 허용할 수 있다. 이것은 주사프레임의 제조가격을 실질적으로 절감시키는 것이다. 예로서 주사오차를 0.1mu로 제한하기 위해서, 주사프레임은 투사기와 수신기의 축이탈은 대략±1mm내로 제조되어야만 한다.FIG. 12 shows a measurement result of the zero point transition caused by the deviation of the axis between the conventional infrared film thickness meter and the sensor and the projector according to the present invention. This can be concluded that for the same amount of side departure, the zero point transition of the present invention is 1/4 smaller than that of the conventional device. Therefore, the present invention can tolerate a large mechanical error in manufacturing a scanning frame to install a projector or a sensitizer than a conventional apparatus. This substantially reduces the manufacturing cost of the scanning frame. As an example, in order to limit the scanning error to 0.1 mu, the scanning frame should be manufactured to within ± 1 mm of the off axis of the projector and the receiver.
본 발명에 의하면 이 0점전이는 투사기와 수신기간의 약간의 축 이탈이 있다 하더라도 최소화할 수 있으므로 필름 두께의 고정밑측정을 행할수 있다. 본 발명은 주사프레임을 제조하는데에 더 큰 기계적 오차를 허영할수 있기 때문에 생산원가는 충분히 절감할수 있다.According to the present invention, this zero point transition can be minimized even if there is a slight deviation from the projector and the receiver, so that the fixed thickness measurement of the film thickness can be performed. The present invention can sufficiently reduce the production cost since it can vanish a larger mechanical error in manufacturing the scanning frame.
본 발명의 실시예는 상기에서 설명하고 첨부된 도면에 도시한 외에도, 본 발명의 개념과 범주를 벗어나지 않고 다양한 또 다른 필름 두께 측정기를 만들수 있다.Embodiments of the present invention, in addition to those described above and shown in the accompanying drawings, can be made a variety of other film thickness meter without departing from the spirit and scope of the present invention.
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