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透明層の厚さ測定方法及び測定装置 新技術説明会 実績あり

国内特許コード P08P006498
整理番号 KUTLO-2008-05
掲載日 2008年7月18日
出願番号 特願2006-348834
公開番号 特開2008-157834
登録番号 特許第4918679号
出願日 平成18年12月26日(2006.12.26)
公開日 平成20年7月10日(2008.7.10)
登録日 平成24年2月10日(2012.2.10)
発明者
  • 安達 正明
出願人
  • 学校法人金沢大学
発明の名称 透明層の厚さ測定方法及び測定装置 新技術説明会 実績あり
発明の概要

【課題】光の干渉現象によらずに、膜厚を測定する方法及び装置を提供すること。
【解決手段】反射が少ない透明層1と、透明層1との境界面において反射する不透明層3とが積層され、透明層1の表面に向けてレーザ光を照射し、表面での第1の反射光2Xと、境界面での第2の反射光3Xとから透明層1の厚みを計測する。
【選択図】 図1

従来技術、競合技術の概要


近年、自動車の高級車志向から、車の美観が非常に重視されている。車体に残る微細なキズの他に、車体表面の滑らかさが問題とされ、風景を美しく写し出す程度の鏡面の車体を求めて製作され、検査されている。このような車体の製作には、板金の良好な成型と、一定した塗装の膜厚が重要となる。
この膜厚測定においては、非接触での検査が要望されている。
メタリック塗装は、下地に光沢を持たせるためのアルミ粉末が塗布され、表面にクリア層とよばれる透明膜が設けられている。この透明膜の厚さは、数10μmから100μm程度である。
このメタリック塗装は、光沢を持たせるための下地のアルミ粉面が、外から入射する光に対して極めて強い乱反射を発生させ、この乱反射光が透明膜による反射光を強度的に大きく上回り、透明膜による反射光の検出を困難にしている。
レーザ光を被測定物に照射し、反射光を利用して膜厚を測定する方法が既に提案されている(例えば特許文献1、2)。
特許文献1は、レーザ光を測定対象である膜面に対して、ブリュースター角以上の入射角を持って照射し、これにより得られるP偏光成分とS偏光成分との干渉波形を作成して膜厚を測定するものであり、更に2つの異なる波長を用いて干渉波形に表れる位相差から絶対膜厚を求めるものである。
特許文献2は、ブリュースター角で設定したP偏光成分以外のS偏光成分などを透明膜と下地不透明膜に入射すると、透明膜表面で反射する光と、透明膜を通過し不透明膜で反射して透明膜から抜けてくる光とが干渉を起こすため、この光の干渉現象を利用することで透明膜の膜厚を測定するものである。特許文献2の場合にも、誤検出防止のために波長を変化させている。なお、特許文献2では、ブリュースター角で設定したP偏光成分を透明膜に入射させて下地不透明膜で反射させることで、下地不透明膜の形状を求めている。

【特許文献1】特開昭63-122906号公報

【特許文献2】特開平7-231023号公報

産業上の利用分野


本発明は、例えばメタリック塗装のクリア層の膜厚測定に用いられる透明層の厚さ測定方法及び測定装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
反射が少ない透明層と、前記透明層との境界面において反射する不透明層とが積層され、前記透明層の表面に向けてレーザ光を照射し、前記表面での第1の反射光と、前記境界面での第2の反射光とから前記透明層の厚みを計測する透明層の厚さ測定方法であって、
S偏光成分とP偏光成分とによって前記表面での反射率の大きさが異なる角度で前記レーザ光を前記透明層に入射し、
前記第1の反射光と前記第2の反射光とを受光部にて撮像し、
S偏光成分による前記レーザ光の反射光を撮像した第1の撮像データと、P偏光成分による前記レーザ光の反射光を撮像した第2の撮像データとを画像データ記録部に記憶し、
前記第1の撮像データと前記第2の撮像データとの差から表面位置判定部にて前記表面の位置を判定し、
前記第2の撮像データから境界面位置判定部にて前記境界面の位置を判定し、
前記表面位置判定部にて判定した前記表面の位置データと、前記境界面位置判定部にて判定した前記境界面の位置データとから、前記透明層の厚さを計測することを特徴とする透明層の厚さ測定方法。

【請求項2】
前記透明層が透明体からなる塗装膜であり、前記不透明層がアルミ粉末などからなるメタリック層であることを特徴とする請求項1に記載の透明層の厚さ測定方法。

【請求項3】
前記透明層の塗装膜が半乾きの状態で測定を行うことを特徴とする請求項2に記載の透明層の厚さ測定方法。

【請求項4】
前記透明層を半透明膜としたことを特徴とする請求項1に記載の透明層の厚さ測定方法。

【請求項5】
前記レーザ光を、ブリュースター角で入射することを特徴とする請求項1に記載の透明層の厚さ測定方法。

【請求項6】
前記レーザ光を、所定幅を有する照射光とし、前記境界面位置判定部では、前記照射光からの所定幅の前記反射光のデータを幅方向に加算して平均化したデータで判定することを特徴とする請求項1に記載の透明層の厚さ測定方法。

【請求項7】
前記第1の反射光と前記第2の反射光との強度がほぼ等しくなる位置で受光することを特徴とする請求項1に記載の透明層の厚さ測定方法。

【請求項8】
反射が少ない透明層と、前記透明層との境界面において反射する不透明層とが積層され、前記透明層の表面に向けてレーザ光を照射し、前記表面での第1の反射光と、前記境界面での第2の反射光とから前記透明層の厚みを計測する透明層の厚さ測定装置であって、
前記レーザ光を照射する照射部として、
前記レーザ光を発振する光源と、
前記光源から発振される前記レーザ光を、S偏光成分とP偏光成分とに切り換える偏光フィルタとを備え、
反射光を受光する受光部として、
前記反射光を受光する受光面を有する光学拡大部と、
前記光学拡大部を経由した反射光を撮像する撮像部とを備え、
前記偏光フィルタの切換指示を行う偏光切換指示部と、
前記偏光切換指示部からの切換指示の前後において前記撮像部で撮像されたそれぞれの撮像データを記録する画像データ記録部と、
S偏光成分の前記レーザ光により撮像されて前記画像データ記録部に記録された第1の撮像データと、P偏光成分の前記レーザ光により撮像されて前記画像データ記録部に記録された第2の撮像データとの差から前記透明層の表面の位置を判定する表面位置判定部と、
前記第2の撮像データから前記境界面の位置を判定する境界面位置判定部と、
前記表面位置判定部にて判定した前記表面の位置データと、前記境界面位置判定部にて判定した前記境界面の位置データから、前記透明層の厚さを計測する透明層厚さ計測部と、
前記透明層厚さ計測部にて計測した値を表示する表示部と、
を有することを特徴とする透明層の厚さ測定装置。

【請求項9】
前記照射部に、前記レーザ光を所定幅の照射光とするスリットを備え、前記境界面位置判定部では、前記照射光からの所定幅の前記反射光のデータを幅方向に加算して平均化したデータで判定することを特徴とする請求項8に記載の透明層の厚さ測定装置。

【請求項10】
前記反射光によって測定位置であるか否かを検出する測定位置検出部を備え、前記測定位置検出部にて測定位置であることを検出した時に前記偏光切換指示部に対して信号を発することを特徴とする請求項8に記載の透明層の厚さ測定装置。
産業区分
  • 測定
  • 塗料・接着剤
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2006348834thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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