(57)【要約】【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
2008157834.tif 000002
【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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、各特許文献に示されている方法は、光の干渉現象を利用するものであるため、特に不透明膜の表面が乱反射を生じるような場合には、正確な厚さが得られにくいという問題を有している。
【０００４】
そこで本発明は、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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の本発明の透明層の厚さ測定方法は、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。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の透明層の厚さ測定方法において、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３記載の本発明は、請求項２に記載の透明層の厚さ測定方法において、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４記載の本発明は、請求項１に記載の透明層の厚さ測定方法において、前記透明層を半透明膜としたことを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項１に記載の透明層の厚さ測定方法において、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６記載の本発明は、請求項１に記載の透明層の厚さ測定方法において、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７記載の本発明は、請求項１に記載の透明層の厚さ測定方法において、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８記載の本発明の透明層の厚さ測定装置は、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。
請求項９記載の本発明は、請求項８に記載の透明層の厚さ測定装置において、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１０記載の本発明は、請求項８に記載の透明層の厚さ測定装置において、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。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、第２の撮像データからは境界面の位置を判定できるとともに、第１の撮像データと第２の撮像データとの差から表面の位置を判定できるため、表面の位置データと境界面の位置データとから、透明層の厚さを計測することができる。
また、本発明によれば、不透明層が金属粉末を塗布したようなメタリック層のように、境界面が乱反射を生じるような測定物においても、透明層の厚さを正確に計測することができる。
更に、本発明によれば、非接触にて計測を行うことができるため、透明層が半乾きの状態で測定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の第１の実施の形態による透明層の厚さ測定方法は、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分とによって表面での反射率の大きさが異なる角度でレーザ光を透明層に入射し、第１の反射光と第２の反射光とを受光部にて撮像し、Ｓ偏光成分による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、第１の撮像データと第２の撮像データとの差から表面位置判定部にて表面の位置を判定し、第２の撮像データから境界面位置判定部にて境界面の位置を判定し、表面位置判定部にて判定した表面の位置データと、境界面位置判定部にて判定した境界面の位置データとから、透明層の厚さを計測するものである。本実施の形態によれば、Ｓ偏光成分による第１の撮像データでは、透明層表面で反射する第１の反射光と、境界面で反射する第２の反射光とによる画像データとなり、Ｐ偏光成分による第２の撮像データでは、境界面で反射する第２の反射光による画像データとなる。従って、第２の撮像データからは境界面の位置を判定できるとともに、第１の撮像データと第２の撮像データとの差から表面の位置を判定できるため、表面の位置データと境界面の位置データとから、透明層の厚さを計測することができる。このように本実施の形態によれば、特に境界面での乱反射が大きな場合であっても、表面の位置データを正確に判定できるため、透明層の厚さを正確に計測することができる。
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による透明層の厚さ測定方法において、透明層が透明体からなる塗装膜であり、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。本実施の形態によれば、金属粉末を塗布したようなメタリック層であって境界面が乱反射を生じるようなものでも透明層の厚さを正確に計測することができる。
本発明の第３の実施の形態は、第２の実施の形態による透明層の厚さ測定方法において、透明層の塗装膜が半乾きの状態で測定を行うものである。本実施の形態によれば、非接触にて計測を行うことができるため、半乾きの状態で測定を行うことができる。
本発明の第４の実施の形態は、第１の実施の形態による透明層の厚さ測定方法において、透明層を半透明膜としたものである。本実施の形態によれば、薄い色が着色されたカラークリアーのような半透明膜であっても測定することができる。
本発明の第５の実施の形態は、第１の実施の形態による透明層の厚さ測定方法において、レーザ光を、ブリュースター角で入射するものである。本実施の形態によれば、Ｐ偏光成分による反射光を測定する場合に、第１の反射光を完全に無くすことができる。
本発明の第６の実施の形態は、第１の実施の形態による透明層の厚さ測定方法において、レーザ光を、所定幅を有する照射光とし、境界面位置判定部では、照射光からの所定幅の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ものである。本実施の形態によれば、特に境界面での凹凸が多い場合に、測定箇所による誤差を少なくし、複数回の測定によらずに平均的な厚さを測定することができる。
本発明の第７の実施の形態は、第１の実施の形態による透明層の厚さ測定方法において、第１の反射光と第２の反射光との強度がほぼ等しくなる位置で受光するものである。本実施の形態によれば、第２の反射光が乱反射であるために、境界面と受光面との距離によって第２の反射光の強さを調整できることに着目し、第１の反射光と第２の反射光との強度が等しくなるように受光面の位置を調整することで、計測精度を向上させることができる。
本発明の第８の実施の形態による透明層の厚さ測定装置は、レーザ光を照射する照射部として、レーザ光を発振する光源と、光源から発振されるレーザ光を、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、反射光を受光する受光面を有する光学拡大部と、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、偏光フィルタの切換指示を行う偏光切換指示部と、偏光切換指示部からの切換指示の前後において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偏光成分のレーザ光により撮像されて画像データ記録部に記録された第１の撮像データと、Ｐ偏光成分のレーザ光により撮像されて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透明層の表面の位置を判定する表面位置判定部と、第２の撮像データから境界面の位置を判定する境界面位置判定部と、表面位置判定部にて判定した表面の位置データと、境界面位置判定部にて判定した境界面の位置データとから、透明層の厚さを計測する透明層厚さ計測部と、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ものである。本実施の形態によれば、Ｓ偏光成分による第１の撮像データでは、透明層表面で反射する第１の反射光と、境界面で反射する第２の反射光とによる画像データとなり、Ｐ偏光成分による第２の撮像データでは、境界面で反射する第２の反射光による画像データとなる。従って、第２の撮像データからは境界面の位置を判定できるとともに、第１の撮像データと第２の撮像データとの差から表面の位置を判定できるため、表面の位置データと境界面の位置データとから、透明層の厚さを計測することができる。このように本実施の形態によれば、特に境界面での乱反射が大きな場合であっても、表面の位置データを正確に判定できるため、透明層の厚さを正確に計測することができる。
本発明の第９の実施の形態は、第８の実施の形態による透明層の厚さ測定装置において、照射部に、レーザ光を所定幅の照射光とするスリットを備え、境界面位置判定部では、照射光からの所定幅の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ものである。本実施の形態によれば、特に境界面での凹凸が多い場合に、測定箇所による誤差を少なくし、複数回の測定によらずに平均的な厚さを測定することができる。
本発明の第１０の実施の形態は、第８の実施の形態による透明層の厚さ測定装置において、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、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偏光切換指示部に対して信号を発するものである。本実施の形態によれば、反射光から測定位置を検出し、検出した位置で偏光を切り換えて、偏光前後の反射光を画像データとして撮像することで、非接触での測定を容易に行うことができる。
【実施例】
【０００８】
以下本発明の一実施例による透明層の厚さ測定装置について説明する。
図１は本実施例による透明層の厚さ測定装置の構成を機能実現手段で表したブロック図、図２から図８は同装置の測定方法を示す説明図である。
図１に示すように、本実施例による透明層の厚さ測定装置は、測定物１に対してレーザ光を照射する照射部１０と、測定物１からの反射光を受光する受光部２０と、照射部１０及び受光部２０の制御を行う制御部３０と、測定のためのデータ処理を行う計測部４０とからなる。
照射部１０は、レーザ光を発振する光源１１と、レーザ光の照射を所定のタイミングで遮るシャッタ１２と、レーザ光を所定幅の照射光とするスリット１３と、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１４と、エキスパンダレンズやシリンドリカルレンズからなるレンズ群１５と、レーザ光の光路を変更するミラー１６とを備えている。光源１１としては、反射率の高い青色レーザが適しており、例えばアルゴン４８８を用いる。
受光部２０は、レーザ光の光路を変更するミラー１６と、測定物１からの反射光を受光する受光面２１を有する光学拡大部２２と、光学拡大部２２を経由した反射光を撮像する撮像部２３とを備えている。
【０００９】
ここで、図２に示すように、測定物１は、反射が少ない透明層２と、透明層２との境界面において反射する不透明層３とが積層されたものであり、本装置は、透明層２の表面に向けて照射部１０のレーザ光を照射し、透明層２の表面での第１の反射光２Ｘと、境界面での第２の反射光３Ｘとの間隔Ａを測定することで、透明層２におけるレーザ光の入射角θ２との関係で透明層２の厚さＢを計測するものである。
図２において、レーザ光の入射角θは、レーザ光のＳ偏光成分とＰ偏光成分とによって表面での反射率の大きさが異なる角度であり、好ましくはブリュースター角とする。ここで、Ｓ偏光成分とは、偏光方向を入射面に対して垂直とした時の偏光成分であり、Ｐ偏光成分とは、偏光方向を入射面に対して平行とした時の偏光成分である。またブリュースター角は、第１の反射光２Ｘが入射光の入射面内で振動するＰ偏光成分を持たない時の入射角である。
【００１０】
図１において、制御部３０は、撮像部２３で撮像された撮像データを記録する画像データ記録部３１と、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３２と、偏光フィルタ１４の切換指示を行う偏光切換指示部３３とを備えている。なお、画像データ記録部３１では、偏光切換指示部３３からの切換指示の前後において撮像部２３で撮像されたそれぞれの撮像データを記録する。記録される画像データは、Ｓ偏光成分のレーザ光により撮像される第１の撮像データと、Ｐ偏光成分のレーザ光により撮像される第２の撮像データである。レーザ光の入射角θをブリュースター角とした場合には、第１の撮像データでは、透明層表面で反射する第１の反射光と、境界面で反射する第２の反射光とによる画像データとなり、Ｐ偏光成分による第２の撮像データでは、境界面で反射する第２の反射光による画像データとなる。
測定部４０は、第１の撮像データと第２の撮像データとの差を取り出す画像データ分離処理部４１と、第１の撮像データと第２の撮像データとの差から透明層の表面の位置を判定する表面位置判定部４２と、第２の撮像データから境界面の位置を判定する境界面位置判定部４３と、表面位置判定部４２にて判定した表面の位置データと、境界面位置判定部４３にて判定した境界面の位置データとから、透明層２の厚さを計測する透明層厚さ計測部４４と、透明層２におけるレーザ光の入射角θ２や拡大縮小倍率などの透明層厚さ計測部４４での演算に必要な数値を記憶しているパラメータ記憶部４５と、透明層厚さ計測部４４にて計測した値を表示する表示部４６とを備えている。
本装置において、受光面２１は、第１の反射光と第２の反射光との強度がほぼ等しくなる位置、すなわち第１の反射光と第２の反射光との強度比を同程度とする位置とすることが好ましい。第２の反射光３Ｘは乱反射であるために、境界面と受光面２１との距離が大きくなるに従って第２の反射光３Ｘの強さは弱くなる。従って、第２の反射光３Ｘの強度が第１の反射光２Ｘと等しくなるように受光面２１の位置を調整することで、計測精度を向上させることができる。
【００１１】
次に本装置での測定方法について説明する。
光源１１からレーザ光を照射し、シャッタ１２を開放した状態で、本装置を測定物に近づける。
光源１１から照射されたレーザ光は、スリット１３によって所定幅を持つ照射光となり、偏光フィルタ１４によってＳ偏光成分かＰ偏光成分のいずれかの偏光成分だけとしてレンズ群１５に導かれる。照射光は、レンズ群１５において絞られ、ミラー１６で光路が変更されて装置外へ照射される。
測定物１が測定位置から離れている場合には、受光部２０では測定物１からの反射光を受光しない。測定物１が測定位置に近づくと、受光部２０内に反射光が導かれ撮像部２３にて反射光を捉えることが出来る。この反射光が受光面２１の所定の位置で受光されると、測定位置検出部３２にて測定位置であることを検出する。
【００１２】
図３は、偏光フィルタ１４によってＳ偏光成分とした場合に、撮像部２３で反射光を捉えた画像であり、図５は、偏光フィルタ１４によってＰ偏光成分とした場合に、撮像部２３で反射光を捉えた画像である。図３及び図５に示すように、第１の反射光２Ｘ及び第２の反射光３Ｘは、ともに所定の範囲に拡散する。特に第２の反射光３Ｘは、境界面の凹凸によって乱反射するために、反射光２Ｘよりも更に広範囲に拡散する。
反射光を受光面２１で捉えた場合には、図３における第１の反射光２Ｘ及び第２の反射光３Ｘ、又は図５における第２の反射光３Ｘは、画面の左右いずれか一方に映し出される。装置と測定物１との距離によって、図３における第１の反射光２Ｘ及び第２の反射光３Ｘ、又は図５における第２の反射光３Ｘは、あらかじめ焦点距離として設定している画面の所定位置に移動する。
そして、図３における第１の反射光２Ｘ及び第２の反射光３Ｘ、又は図５における第２の反射光３Ｘが設定した位置に移動した時に、測定位置検出部３２では、測定位置であることを検出し、偏光切換指示手段３３に対して信号を出力する。
偏光フィルタ１４は、偏光切換指示手段３３からの信号によって、Ｓ偏光成分からＰ偏光成分に、又はＰ偏光成分からＳ偏光成分に切換を行う。
このとき、偏光フィルタ１４における切換前後の画像を撮像部２３において撮像する。これらの画像の撮像は、撮像部２３において所定のタイミングにおけるデータを格納してもよいが、シャッタ１３の瞬時の開閉によって、撮像部２３での画像データの入力を制御することが好ましい。なお、シャッタ１３は、受光部２０内に設けてもよい。
偏光フィルタ１４における切換前後の画像データは、画像データ記録部３１に記録される。このとき記録される画像データは、図３及び図５に示すものである。本実施例では、レーザ光を、スリット１３によって所定幅を有する照射光としているため、図３及び図５において反射光は縦長に帯状に撮影されている。
【００１３】
図４は図３に示す反射光による画像データを模式的に示す図、図６は図５に示す反射光による画像データを模式的に示す図である。
偏光フィルタ１４によってＳ偏光成分とした場合には、図３に示すように、第１の反射光２Ｘと第２の反射光３Ｘを区別することは容易ではない。
そこで、画像処理により、図３に示す第１の撮像データと図５に示す第２の撮像データとの差をとると、図７の模式図に示すように第１の反射光２Ｘの画像データだけを取り出すことができる。
図７に示すように第１の反射光２Ｘの画像データを取り出すことで、第１の反射光２Ｘの中心位置を特定することができる。表面位置判定部４２では、このように第１の撮像データと第２の撮像データとの差から、第１の反射光２Ｘの画像データだけを取り出して、第１の反射光２Ｘの中心位置を特定することで透明層２の表面位置として判定する。このとき、表面位置判定部４２では、所定の位置Ｙにおける画像データを用いて判定することもできるが、所定幅Ｚの反射光のデータを加算して平均化したデータで判定することが好ましい。このように所定幅Ｚのデータで判定することで、境界面での凹凸が多くても、測定箇所による誤差を少なくし、複数回の測定によらずに平均的な厚さを測定することができる。
【００１４】
境界面位置判定部４３では、図５及び図６に示すように、撮像された第２の反射光３Ｘによる画像データから、中心位置を特定して境界面の位置として判定する。このとき、境界面位置判定部４３では、所定の位置Ｙにおける画像データを用いて判定することもできるが、所定幅Ｚの反射光のデータを加算して平均化したデータで判定することが好ましい。このように所定幅Ｚのデータで判定することで、境界面での凹凸が多くても、測定箇所による誤差を少なくし、複数回の測定によらずに平均的な厚さを測定することができる。
透明層厚さ計測部４４では、図８に示すように、透明層２の表面位置として判定した第１の反射光２Ｘの中心位置と、境界面の位置として判定した第２の反射光３Ｘの中心位置とから距離Ａを計測し、パラメータ記憶部４５に記憶している入射角θ２や拡大縮小倍率などの数値を元に透明層厚さＢを演算する。
そして、透明層厚さ計測部４４にて演算された透明層の厚さＢは、表示部４６にて表示される。
なお、本実施例では、測定部４０を備えた装置として説明したが、装置本体には測定部４０を備えずに、画像データ記録部３１に記憶されたデータを、パーソナルコンピュータを用いて処理してもよい。
また、透明層２は、透明膜以外に、内部で吸収があっても反射が少ないカラークリアー層でも測定できる。ここでカラークリアー層とは、薄い黒や、赤っぽい色や青っぽい色が着色された半透明層である。
不透明層は、反射率の高い材料であれば、金属以外の材料でも測定できる。少なくとも透明膜との境界面において反射がある材料であればよい。
【００１５】
本実施例によれば、第２の撮像データからは境界面の位置を判定できるとともに、第１の撮像データと第２の撮像データとの差から表面の位置を判定できるため、表面の位置データと境界面の位置データとから、透明層２の厚さを計測することができる。
このように本実施例によれば、不透明層３が金属粉末を塗布したようなメタリック層のように、境界面が乱反射を生じるような測定物１においても、透明層２の厚さを正確に計測することができる。
また本実施例によれば、非接触にて計測を行うことができるため、透明層２が半乾きの状態で測定を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
本発明の透明層の厚さ測定方法及び測定装置は、表面に透明層を有する塗装膜の膜厚や半導体ウエハにおける透明な絶縁膜厚の膜厚などの測定に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例による透明層の厚さ測定装置の構成を機能実現手段で表したブロック図
【図２】同装置の測定方法を示す説明図
【図３】同装置におけるＳ偏光成分の反射光を捉えた画像を示す図
【図４】図３に示す反射光による画像データを模式的に示す図
【図５】同装置におけるＰ偏光成分の反射光を捉えた画像を示す図
【図６】図５に示す反射光による画像データを模式的に示す図
【図７】図３に示す第１の撮像データと図５に示す第２の撮像データとの差を示す模式図
【図８】第１の反射光の中心位置と第２の反射光の中心位置との距離Ａを示す図
【符号の説明】
【００１８】
１  測定物
２  透明層
３  不透明層
１０  照射部
１１  光源
１３  スリット
１４  偏光フィルタ
２０  受光部
２１  受光面
２２  光学拡大部
２３  撮像部
３０  制御部
３１  画像データ記録部
３２  測定位置検出部
３３  偏光切換指示部
４０  測定部
４１  画像データ分離処理部
４２  表面位置判定部
４３  境界面位置判定部
４４  透明層厚さ計測部
４５  パラメータ記憶部
４６  表示部
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図３】
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【図５】
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