JP6207333B2

JP6207333B2 - 膜厚測定方法および膜厚測定装置

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Publication number: JP6207333B2
Application number: JP2013210298A
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Inventors: 森　健二; 健二森; 豊人中岡
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Publication date: 2017-10-04
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Description

本発明は、膜厚測定方法および膜厚測定装置に関し、より詳細には、光輝材を含む層を間に挟む複層塗膜の膜厚を高精度で測定する方法および装置に関する。

自動車等の工業製品や、建築物の内装材、外装材の表面には、素材の保護および美粧性を付与することを目的として、各種の塗料が塗装され、塗膜が形成されている。近年では、より美粧性を高めるために、複層塗膜（多層膜）を施した工業製品が増加している。複層塗膜を形成する場合、例えば、基材となるＦＲＰやＰＰ（ポリプロピレン）の表面に、下色となるベース層（隠蔽塗膜）と、アルミフレーク等の光輝材を含む層と、透明なクリア層とを順に形成している。このような複層塗膜を施した工業製品では、膜厚が薄いと所定の性能を発揮できず、また、膜厚が厚いと塗装の垂れが生じたり塗膜の割れが生じるため、製造現場において膜厚を一定の範囲内に管理することが必要とされている。

塗膜の膜厚を測定する方法としては、例えば、塗膜表面の位置をレーザ変位計で測定する方法や、近年研究されている光干渉断層法（特許文献１）がある。

特開２００４−０２８６１８号公報

しかしながら、従来から公知の膜厚測定方法にも問題がある。例えば、膜厚を直接的に測定する方法として、塗膜表面の位置をレーザ変位計で測定する方法では、レーザ照射部を基点として膜厚を測定するので、レーザ照射部と塗膜との間の距離を厳密に管理する必要があった。またこれにより、測定システムが複雑化するという欠点があった。さらに、特許文献１に記載の光干渉断層法では、膜の深さ方向（厚さ方向）の分解能が不十分な上に、多数の光学素子を組み合わせるので、測定システムが複雑化かつ大型化するという欠点があった。

さらに、特許文献１に記載の光干渉断層法であっても、測定対象である複層塗膜を構成するいずれかの塗膜中に、反射型の金属フレーク等の光輝材が含まれていると、各層間の界面における干渉強度が安定せずに、正しい膜厚を測定することが困難であった。

図１は、光干渉断層法（Optical Coherence Tomography）を用いて複層塗膜の膜厚を測定する際の問題点を説明するための模式図である。図中、（Ａ）は複層塗膜の塗膜構成を示す断面図であり、（Ｂ）は塗膜の干渉波形を示す模式図である。

ここでは説明のため、図１（Ａ）に示すような、基材層（ＦＲＰ）と、下色となるベース層（隠蔽塗膜層）と、アルミベース層（光輝材層）と、透明なクリア層ＣＣとを順に積層した構造に対して、光干渉断層法により膜厚を測定する場合を例とする。

下色ベース層内には、塗膜の色相を特徴付けるための着色顔料が含まれている。アルミベース層内には、美粧性を付与するためにアルミフレーク１０１等の光輝材が含まれている。アルミベース層に着目して説明すると、入射光であるＯＣＴ光は、アルミフレーク１０１によって反射せずに、アルミベース層と下色ベース層との界面ｃまたは下色ベース層内で反射するケース（Ｉ）と、アルミフレーク１０１によって反射するケース（ＩＩ）とがある。

ケース（Ｉ）では、下色ベース層内に顔料として含まれている二酸化チタンによってＯＣＴ光が多重散乱することによって、符号１０２で示すように、波高の異なる複数のピークが、下色ベース層に相当する領域内に出現する。ケース（ＩＩ）では、アルミベース層内のアルミフレーク１０１によってＯＣＴ光が反射することによって、符号１０３で示すように、波高の高いピークが、アルミベース層に相当する領域内にランダムに出現する。

光干渉断層法を用いて塗膜の膜厚を測定する場合、測定により得られた複数の干渉波形のピーク信号間の間隔から、膜厚を算出している。しかしながら、複層塗膜が光輝材を含む層を間に挟む場合には、測定により実際に得られる干渉波形には、符号１０２および１０３で示すこれらケース（Ｉ）およびケース（ＩＩ）の両方の干渉波形が混在するので、各層間の界面を特定することが困難となり、正しい膜厚を測定することが困難であった。

本発明は、上記説明した従来技術の問題を解決するために成されたものであり、その目的は、光輝材を含む層を間に挟む複層塗膜の膜厚を高精度で測定することができる膜厚測定方法および装置を提供することにある。

上記目的を達成するための、本発明に係る第１の膜厚測定方法は、光干渉断層法により得られる干渉波形の複数の強度信号のピーク間の間隔から、複層塗膜の膜厚を算出する方法であって、複層塗膜が、基材層と、ベース塗膜層と、光輝材層と、クリア層とを順に積層した塗膜であり、前記ベース塗膜層内の顔料物質により光の多重散乱が生じ、前記複層塗膜に光源からの光を照射して、前記複層塗膜内のそれぞれの層または層間の界面からの反射光を含む干渉光の強度を検出して、前記複層塗膜内のそれぞれの前記層または前記層間の界面に対応する複数の強度信号の干渉波形を取得する干渉波形取得ステップと、前記複層塗膜上の所定の領域内の複数箇所において、前記干渉波形取得ステップを所定の回数繰り返し実行して、複数の前記干渉波形を取得する多点計測ステップと、複数の前記干渉波形を積算して、積算された干渉波形を求める積算ステップと、前記積算された干渉波形において、前記光輝材層と前記ベース塗膜層との界面に対応する第１の強度信号のピークの位置を特定する、第１の界面特定ステップと、前記積算された干渉波形または積算前の複数の前記干渉波形の何れかにおいて、前記複層塗膜の周囲の空気の層と前記クリア層との界面に対応する第２の強度信号のピークの位置を特定する、第２の界面特定ステップと、前記第１の強度信号のピーク位置と前記第２の強度信号のピーク位置との間隔から、前記クリア層の膜厚と前記光輝材層の膜厚との和に相当する膜厚を計算する膜厚計算ステップとを含む、膜厚測定方法である。

また、上記目的を達成するための、本発明に係る第２の膜厚測定方法は、光干渉断層法により得られる干渉波形の複数の強度信号のピーク間の間隔から、複層塗膜の膜厚を算出する方法であって、複層塗膜が、基材層と、ベース塗膜層と、光輝材層と、クリア層とを順に積層した塗膜であり、前記ベース塗膜層内の顔料物質により光の多重散乱が生じ、前記複層塗膜に光源からの光を照射して、前記複層塗膜内のそれぞれの層または層間の界面からの反射光を含む干渉光の強度を検出して、前記複層塗膜内のそれぞれの前記層または前記層間の界面に対応する複数の強度信号の干渉波形を取得する干渉波形取得ステップと、前記複層塗膜上の所定の領域内の複数箇所において、前記干渉波形取得ステップを所定の回数繰り返し実行して、複数の前記干渉波形を取得する多点計測ステップと、複数の前記干渉波形を積算して、積算された干渉波形を求める積算ステップと、前記積算された干渉波形において、前記光輝材層と前記ベース塗膜層との界面に対応する第１の強度信号のピークの位置を特定する、第１の界面特定ステップと、積算前の前記干渉波形のそれぞれに含まれる複数の前記強度信号のそれぞれについて、前記強度信号が所定のしきい値よりも大きい干渉強度を有するか否かを判別することにより、前記クリア層と前記光輝材層との界面に対応する第３の強度信号のピークの位置を特定する、第３の界面特定ステップと、前記第１の強度信号のピーク位置と前記第３の強度信号のピーク位置との間隔から、前記光輝材層の膜厚を計算する光輝材層膜厚計算ステップとを含む、膜厚測定方法である。

また、上記目的を達成するための、本発明に係る第１の膜厚測定装置は、光干渉断層法により得られる干渉波形の複数の強度信号のピーク間の間隔から、複層塗膜の膜厚を算出する装置であって、複層塗膜が、基材層と、ベース塗膜層と、光輝材層と、クリア層とを順に積層した塗膜であり、前記ベース塗膜層内の顔料物質により光の多重散乱が生じ、光源と、前記光源からの光を参照光と前記複層塗膜への入射光とに分岐する分岐手段と、前記参照光の光学距離を調整する参照光光学系と、前記入射光を前記複層塗膜へ入射させ、さらに、前記複層塗膜からの反射光を取り出す反射光光学系と、前記反射光光学系からの反射光と前記参照光光学系からの参照光とを干渉せしめる干渉手段と、前記干渉手段からの、前記反射光を含む干渉光を検出して前記干渉光の強度信号を出力する検出手段と、前記強度信号を解析する解析手段とを備え、前記検出手段が、前記複層塗膜内のそれぞれの層または層間の界面からの反射光を含む干渉光の強度を検出して、前記複層塗膜内のそれぞれの前記層または前記層間の界面に対応する複数の強度信号の干渉波形を取得し、前記複層塗膜上の所定の領域内の複数箇所において、前記干渉波形の取得を所定の回数繰り返し実行して、複数の前記干渉波形を取得し、前記解析手段が、複数の前記干渉波形を積算して、積算された干渉波形を求め、前記積算された干渉波形において、前記光輝材層と前記ベース塗膜層との界面に対応する第１の強度信号のピークの位置を特定し、前記積算された干渉波形または積算前の複数の前記干渉波形の何れかにおいて、前記複層塗膜の周囲の空気の層と前記クリア層との界面に対応する第２の強度信号のピークの位置を特定し、前記第１の強度信号のピーク位置と前記第２の強度信号のピーク位置との間隔から、前記クリア層の膜厚と前記光輝材層の膜厚との和に相当する膜厚を計算する、膜厚測定装置である。

また、上記目的を達成するための、本発明に係る第２の膜厚測定装置は、光干渉断層法により得られる干渉波形の複数の強度信号のピーク間の間隔から、複層塗膜の膜厚を算出する装置であって、複層塗膜が、基材層と、ベース塗膜層と、光輝材層と、クリア層とを順に積層した塗膜であり、前記ベース塗膜層内の顔料物質により光の多重散乱が生じ、光源と、前記光源からの光を参照光と前記複層塗膜への入射光とに分岐する分岐手段と、前記参照光の光学距離を調整する参照光光学系と、前記入射光を前記複層塗膜へ入射させ、さらに、前記複層塗膜からの反射光を取り出す反射光光学系と、前記反射光光学系からの反射光と前記参照光光学系からの参照光とを干渉せしめる干渉手段と、前記干渉手段からの、前記反射光を含む干渉光を検出して前記干渉光の強度信号を出力する検出手段と、前記強度信号を解析する解析手段とを備え、前記検出手段が、前記複層塗膜内のそれぞれの層または層間の界面からの反射光を含む干渉光の強度を検出して、前記複層塗膜内のそれぞれの前記層または前記層間の界面に対応する複数の強度信号の干渉波形を取得し、前記複層塗膜上の所定の領域内の複数箇所において、前記干渉波形の取得を所定の回数繰り返し実行して、複数の前記干渉波形を取得し、前記解析手段が、複数の前記干渉波形を積算して、積算された干渉波形を求め、前記積算された干渉波形において、前記光輝材層と前記ベース塗膜層との界面に対応する第１の強度信号のピークの位置を特定し、積算前の前記干渉波形のそれぞれに含まれる複数の前記強度信号のそれぞれについて、前記強度信号が所定のしきい値よりも大きい干渉強度を有するか否かを判別することにより、前記クリア層と前記光輝材層との界面に対応する第３の強度信号のピークの位置を特定し、前記第１の強度信号のピーク位置と前記第３の強度信号のピーク位置との間隔から、前記光輝材層の膜厚を計算する、膜厚測定装置である。

本発明によると、光輝材を含む層を間に挟む複層塗膜の膜厚を高精度で測定することができる。特に、本発明では、干渉波形のピークの出現頻度の差に着目して、複数の干渉波形を積算しているので、干渉波形の強度に影響されず、非常に干渉強度の低い塗膜（すなわち光の反射強度が低い塗膜）であっても、精度の高い膜厚測定が可能となる。

光干渉断層法（Optical Coherence Tomography）を用いて複層塗膜の膜厚を測定する際の問題点を説明するための模式図である。本発明の実施の形態において使用する塗膜の膜厚測定装置の概略構成を示すブロック図である。図２に示す膜厚測定装置を用いて複層塗膜のサンプルに対して測定を行い、検出信号を解析する例を説明する模式図である。本発明の実施の形態に係る膜厚測定方法の手順を示すフローチャートである。本発明の実施の形態に係る膜厚測定方法において行うデータ処理の概念を説明する模式図である。本発明の実施の形態に係る膜厚測定方法により、図１に示す複層塗膜に対して干渉波形の計測を行った結果を示す模式図である。本発明の実施の形態に係る膜厚測定の結果と電磁膜厚計による膜厚測定結果との対応関係を表すグラフである。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明及び図面において、同じ符号は同じ又は類似の構成要素を示すこととし、よって、同じ又は類似の構成要素に関する説明を省略する。

以下ではまず、光干渉断層法を用いて塗膜の膜厚を測定する方法を説明し、次に、本発明の一実施の形態として、図１に示す塗膜構成と同じ塗膜構成を有する複層塗膜を測定対象として、光輝材を含む層を間に挟む複層塗膜の膜厚を測定する方法について説明する。

（１）光干渉断層法による膜厚測定
本発明で使用する光干渉断層法では、位置分解能が高く、塗膜に対する透過性が高い近赤外線を測定光の好ましい光源とし、光源から２つに分岐された一方の測定系光路の光線を塗膜に照射し、他方の参照系光路の光線を参照光とし、少なくとも参照系光路の光学距離を制御しながら、２つの光路の光学距離が一致したときに生じる、塗膜からの反射光と参照光との重ね合わせによる干渉光を測定することにより、塗膜の膜厚を測定する。

本発明では光の干渉現象を利用するので、光が通過する距離を波長単位で評価することが必要である。本発明では、光は異なる媒質中（空気、塗膜中の各層）を通過するので波長が変化する。従って、本明細書において「距離」とは、特別な記載が無い限り、媒質の屈折率を考慮した「光学距離」を意味することとする。

（１−１）装置構成
図２は、本発明の実施の形態において使用する塗膜の膜厚測定装置の概略構成を示すブロック図である。

本実施の形態において使用する塗膜の膜厚測定装置は、マイケルソン干渉計の原理を用いるＯＣＴ（Optical Coherence Tomography：光干渉断層法）を採用し、光源部と、光源部からの光を用いて干渉を生じさせる第１光学部と、塗膜のサンプルに光を照射し、サンプルからの反射光を第１光学部に入射させる第２光学部と、参照光を制御する第３光学部と、干渉光を受光して増幅する受光増幅部と、増幅の結果を記録して解析する解析部とを備えて構成される。

より具体的には、膜厚測定装置は、光源１と、ビームスプリッタ２と、集束レンズ３と、位置可変機構付き交差ミラー５と、固定ミラー６と、受光センサ７と、増幅器８と、コンピュータ９とを備える。ビームスプリッタ２は、光源１で発生させた光を入射光と参照光とに分岐し、後述の反射光と参照光とを重ね合わせ、干渉を生じさせる。集束レンズ３は、入射光を集束させてサンプル４に照射し、サンプル４からの反射光をビームスプリッタ２に戻させる。位置可変機構付き交差ミラー５は、参照光の光学距離を変化させ、且つ、参照光をビームスプリッタ２に戻させる。位置可変機構付き交差ミラー５の移動距離（物理距離）は、公知のインタフェースを介してコンピュータ９に送信される。固定ミラー６は、位置可変機構付き交差ミラー５に固定されているミラーである。受光センサ７は干渉光を受光する。増幅器８は受光センサ７の出力信号を増幅する。コンピュータ９は増幅した信号を解析する。

本実施の形態では、ビームスプリッタ２が第１光学部に相当し、集束レンズ３が第２光学部に相当し、位置可変機構付き交差ミラー５および固定ミラー６が第３光学部に相当し、受光センサ７および増幅器８が受光増幅部に相当し、コンピュータ９が解析部に相当する。

なお、後述するように、本実施形態では、本膜厚測定装置は持ち運び可能なポータブル測定器として実現され、複層塗膜表面の複数の箇所について測定（多点計測）を行う。測定者がサンプル４に対して膜厚測定装置を小刻みに移動させ、コンピュータ９が膜厚測定装置の各部の動作を制御することにより、膜厚測定の一連の手順が実行される。

（１−２）装置の動作
図２に示す膜厚測定装置の動作の一例を説明する。なお、ここでは装置の動作を説明することを意図しているので、説明を簡単にするために、サンプル４の複層塗膜は、光輝材を含む層を間に挟んでいない態様を例として説明する。

サンプル４は、例えば被塗物Ｄ上に塗膜層Ａ〜Ｃの３層で形成された複層塗膜（図３（Ａ））であり、所定の台（図示せず）に載置されている。光源１であるＳＬＤ（Super Luminescent Diode）から発せられた光は、ビームスプリッタ２によって、直進する参照光と進行方向が変更された入射光とに分岐される。入射光は、集束レンズ３によってサンプル４に入射し、サンプル４からの反射光はまた、集束レンズ３を介してビームスプリッタ２に入射する。一方、位置可変機構付き交差ミラー５は、図２に矢印Ｘで示す方向に例えば左から右へ移動させられながら、すなわち、参照光の光学距離を変化させながら、参照光の方向を変更して参照光をビームスプリッタ２に入射させる。このとき、ビームスプリッタ２において、サンプル４からの反射光と位置可変機構付き交差ミラー５からの参照光とが重なり合い、干渉が生じる。このように形成された干渉光は、受光センサ７によって受光される。増幅器８は受光センサ９の出力を増幅し、コンピュータ９は、増幅器８の出力を解析して、塗膜の膜厚を後述する方法で算出する。

上記した位置可変機構付き交差ミラー５を移動する理由、すなわち位置可変機構付き交差ミラー５の位置を走査する理由は、参照光の光学距離を変化させるためである。ビームスプリッタ２においてサンプル４からの反射光と重ね合う際に、参照光は、その光学距離に応じたサンプル４の深さ方向の、所定の距離からの反射光と干渉を生じる。すなわち、参照光の光学距離と入射光および反射光の光学距離とが等しいときに、干渉光の強度が増大する。

例えば、まず、図２に示す配置において、ビームスプリッタ２から位置可変機構付き交差ミラー５を介した固定ミラー６までの距離を、ビームスプリッタ２からサンプル４の表面までの距離と同じ距離に設定する。次に、この状態から、位置可変機構付き交差ミラー５を右へ、第１層である塗膜層Ａの厚さほど移動させると、参照光は、塗膜層Ａの底面の界面で生じた反射光と干渉を生じる。

従って、塗膜層Ａの膜厚を計測するには、位置可変機構付き交差ミラー５の位置を最小でも、塗膜層Ａの全体の厚さほど走査（スキャン）する必要がある。

本膜厚測定装置を安価で簡便なポータブルな装置として実現する場合は、例えばＴＤ（Time Domain）法と組み合わせて装置を構成する。ＴＤ法の場合、参照ミラーである交差ミラー５を一定速度で移動し、参照系光路の光学距離と測定系光路の光学距離とが一致した位置で起こる干渉を観察し、干渉光すなわち反射光の時間軸の情報を得る。反射光は時間軸に沿って並ぶ（後述する図３（Ｂ）の横軸が時間軸になる）ので、得られた反射光の数から塗膜の枚数情報を得る。さらに、時間軸の情報から距離情報を得る。すなわち、時間軸の情報を、参照ミラーの移動した物理距離に変換し、さらに光学距離に変換し、さらに膜の物理距離に変換することで、複層膜間の物理距離（膜厚）を得ることができる。例えば、最表面との干渉を測定した時間をｔ０として、走査速度を一定のｖとすると、時間ｔ１で測定した次の界面までの参照ミラーの移動距離Ｚは、Ｚ＝（ｔ１−ｔ０）／ｖで求めることができる。

（１−３）膜厚測定方法
図２に示す膜厚測定装置を使用して得られる典型的な測定結果に基づいて、複層塗膜の膜厚測定方法を説明する。なお、以下の説明では、説明を簡単にするためにサンプルの一箇所を測定する場合を説明するが、後述するように本実施形態では、膜厚測定装置は、サンプル上の所定の範囲内の複数箇所において反射光を測定する。塗膜の複数箇所を線状にまたは平面的に測定するために、本膜厚測定装置は持ち運び可能なポータブル測定器として実現されている。

図３は、図２に示す膜厚測定装置を用いて複層塗膜のサンプルに対して測定を行い、検出信号を解析する例を説明する模式図である。図中、（Ａ）は塗膜層Ａ〜Ｃからなる複層塗膜のサンプルを示し、（Ｂ）は干渉光強度と光学距離との関係表すプロファイルを示している。

サンプル中の隣接する各層間の屈折率が異なるため、図２に示す光源１からサンプルに測定用の光（測定光）を照射すると、測定光はサンプルの各層の上面で反射されて、反射光ａ、ｂ、ｃ、ｄを生じる。

これらの反射光のそれぞれは、干渉が生じるように調整された光学距離を持つ参照光と干渉し強め合い、受光センサ７によって受光されて、図３（Ｂ）に示す４つのピーク信号が得られる。ここで、図３（Ｂ）の横軸は、得られた干渉光間の光学距離を表し、縦軸は、受光した干渉光の強度を表している。図３（Ｂ）においてピーク信号に付した参照符号ａ〜ｄは、図３（Ａ）における反射光ａ〜ｄに対応する。図３（Ｂ）に示すように、４つのピーク信号ａ〜ｄで規定される３つのピーク間の間隔のうち、ピーク信号ａ〜ｂ間の間隔が、反射光ａ、ｂを生じた膜の膜厚（すなわち塗膜層Ａの膜厚）に相当し、ピーク信号ｂ〜ｃ間の間隔が、反射光ｂ、ｃを生じた膜の膜厚（すなわち塗膜層Ｂの厚さ）に相当し、ピーク信号ｃ〜ｄ間の間隔が、反射光ｃ、ｄを生じた膜の膜厚（すなわち塗膜層Ｃの厚さ）に相当する。

このようにして得られた干渉光の強度と光学距離との関係図（プロファイル）を参照して、測定されたピーク（シグナル）の個数から複層塗膜の層の数が分かり、ピーク間の間隔からそれらの層の相対的な厚さが分かる。

複層塗膜における個々の膜の実際の物理的な厚さＴは、下記の式１および式２により求めることができる。

膜の厚さＴ＝光学距離Ｌ／屈折率ｎ（式１）
光学距離Ｌ＝Ｚ×ｎ^＊（式２）
ここで、Ｚは膜の厚さＴを得るのに位置可変機構付き交差ミラー５が移動した物理距離であり、ｎ^＊は空気の屈折率であり、ｎは膜の屈折率である。図３（Ｂ）に示すピーク間の間隔が各層の光学距離に相当する。ピーク間の間隔とは、言い換えると、隣接するピーク間において、ピークを得るのに要した位置可変機構付き交差ミラー５の移動距離（光学距離）である。このようにして、複層塗膜の各層の厚さを計算することができる。

なお、膜厚の測定に使用する光源として、７８０ｎｍ以下の波長（可視光）では、水分等の不純物による吸収や散乱の影響を受ける場合があるので好ましくない。一方、３０００ｎｍ以上の波長では、膜厚測定装置の空間分解能が、塗膜の層間を分離して検出するために必要な距離よりも大きくなってしまうので、複層塗膜を正確に解析できない。このような空間分解能および透過率の配慮から、本願発明において使用する光源は、波長が７８０ｎｍ〜３０００ｎｍの範囲内、好ましくは１３００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内の近赤外線である。

（２）複層塗膜が光輝材を含む層を間に挟む場合の膜厚測定
次に、上記説明した光干渉断層法による膜厚測定の方法を踏まえて、複層塗膜が光輝材を含む層を間に挟む場合の膜厚測定方法を説明する。

図１を参照して説明したように、複層塗膜が光輝材を含む層を間に挟む場合には、入射光であるＯＣＴ光が、アルミフレーク１０１によって反射せずにアルミベース層と下色ベース層との界面ｃまたは下色ベース層内で反射するケース（Ｉ）と、アルミフレーク１０１によって反射するケース（ＩＩ）との両方のケースがあり、測定により実際に得られる干渉波形には、符号１０２および１０３で示すこれらケース（Ｉ）およびケース（ＩＩ）の両方の干渉波形が混在するので、各層間の界面を特定することが困難となり、正しい膜厚を測定することが困難であった。本願発明では、測定により得られた干渉波形のデータを積算することにより、この干渉波形が混在することで生じる問題、すなわち、界面ｂおよび界面ｃを特定することができなかったという問題を解決している。

（２−１）測定方法の概要
図４は、本発明の実施の形態に係る膜厚測定方法の手順を示すフローチャートである。

測定方法の概要について、図４のフローチャートを参照して説明する。まず、ステップＳ１において、塗膜上の一箇所において干渉波形の測定を行い、複層塗膜内の界面ａ〜ｃにそれぞれ対応する強度ピークを有する干渉波形を得る。次に、ステップＳ２において、このようなステップＳ１の干渉波形の取得を、塗膜上の複数箇所において行い、ステップＳ３において、このような多点計測により得た複数の干渉波形を積算（Ｓ３）する。次に、ステップＳ４において、光輝材層とベース塗膜層との界面ｃに対応する干渉波形の強度ピークの位置を特定し、ステップＳ５において、塗膜表面の空気層とクリア層との界面ａに対応する干渉波形の強度ピークの位置を特定する。そして、これら特定した界面ａおよび界面ｃにそれぞれ対応する強度ピーク間の間隔から、ステップＳ６において、界面ａ〜ｃ間に対応する、クリア層の膜厚と光輝材層の膜厚との和に相当する膜厚を計算する。

図５は、本発明の実施の形態に係る膜厚測定方法において行うデータ処理の概念を説明する模式図である。

塗膜上の任意の一点での干渉波形の計測結果（ステップＳ１）の一例は、図５（Ａ）に示す通りである。本願発明では、図５（Ｂ）に示すように、塗膜上の所定の範囲内（例えば、１ｃｍ^２）で干渉波形の複数回の測定（多点計測）を行い（ステップＳ２）、この複数の計測により得られた複数の干渉波形を積算する（ステップＳ３）ことで、精度の高い膜厚測定を実現する。図５（Ｃ）に多点計測の計測結果の一例を示す。

図５（Ｃ）に示すグラフでは、干渉波形のピークの位置を縦軸にプロットしている。すなわち、図５（Ｃ）のグラフの縦軸は図５（Ａ）のグラフの横軸（光学距離）に対応し、図５（Ｃ）のグラフの横軸は、多点計測により干渉波形の測定を行った塗膜上の点の数に対応する。図５（Ｂ）に示すように、持ち運び可能な膜厚測定装置を測定者が一定の速度で移動させて多点計測を行う場合、図５（Ｃ）のグラフの横軸は時間軸に対応するともいえる。

図１または図５（Ｂ）に示すように、空気の層と透明なクリア層ＣＣとの界面をａ、クリア層ＣＣとアルミベース層との界面をｂ、アルミベース層と下色ベース層との界面をｃ、下色ベース層と基材層との界面をｄと表すと、図５（Ｃ）中の符号４１で示すラインが界面ａに対応し、符号４２で示すラインが界面ｂに対応し、符号４３で示すラインが界面ｃに対応する。すなわち、図５（Ｃ）のグラフ中でこれらライン４１〜４３のそれぞれの位置を特定すれば、ピーク間の間隔から、クリア層ＣＣの膜厚と、アルミベース層の膜厚とをそれぞれ個別に算出することができる。

このうち、ライン４１に相当する界面ａの位置については、塗膜が平坦である限り、空気の層とクリア層ＣＣとの界面ａでの干渉波形のピーク位置は多点計測を通じて一定であるので、これにより界面ａの位置を特定することができる。したがって、ライン４２およびライン４３のうち、ライン４３の位置を特定すれば、クリア層ＣＣ＋アルミベース層の膜厚を算出することができ、後述する本願発明の変形例として説明するように、さらにライン４２の位置を特定すれば、クリア層ＣＣの膜厚とアルミベース層の膜厚とをそれぞれ個別に算出することができる。なお、図５（Ａ）中、クリア層ＣＣとアルミベース層との界面ｂには干渉波形のピークが現れていない。その理由は、これらの層の屈折率の差が小さく、ＯＣＴ光の干渉が実質的に無視できる大きさであるからである。

図５（Ｃ）を参照すると、複層塗膜の断面構造（断面イメージ）が可視化されていることを理解することができる。ライン４１とライン４２との間の領域はクリア層ＣＣに相当し、この領域には干渉波形のピークの位置がプロットされていない。これは、クリア層ＣＣ内に欠陥や不純物が無いことを意味する。

ライン４２とライン４３との間の領域はアルミベース層に相当し、この領域では、干渉波形のピークの位置がランダムに分布している。これは、アルミベース層内においてアルミフレーク１０１がランダムに分布していること（図１の符号１０３）を表している。また、プロット（点）の数もライン４３以下の領域と比較して少ない。これは、後述する下色ベース層内において、ＯＣＴ光の多重散乱が生じているためである。また、アルミフレークの濃度も比較的低く、参考に、本実施形態では、アルミフレークの濃度は約０．１ｐｈｒ(Per Hundred Resin：重量部)〜３ｐｈｒ程度である。

ライン４３以下の領域は下色ベース層および基材層に相当し、この領域でも、干渉波形のピークの位置がランダムに分布している。しかし、アルミベース層に相当する領域と比較して、プロット（点）の数は多い。測定データから得られるこれらの事実は、下色ベース層内に顔料として含まれている二酸化チタンによって、ＯＣＴ光が多重散乱していること（図１の符号１０２）を表している。

（２−２）各層間の界面の決定手順
図５（Ｃ）のグラフ中に示すライン４２およびライン４３の位置を特定する手順について説明する。前述の通り、界面ａでの干渉波形のピーク位置は多点計測を通じて一定であるので、ライン４１の位置（すなわち界面ａ）についてはこれにより特定することができる。

界面ｃに相当するライン４３の位置を特定する態様について説明する。本実施形態では、多点計測により得られた複数の干渉波形を積算することにより、界面ｃの位置を特定する。下色ベース層内においてＯＣＴ光の多重散乱が生じているか、或いは、アルミベース層に含まれているアルミフレーク１０１の濃度が、下色ベース層の二酸化チタンの濃度よりも低いと、アルミフレーク１０１によって反射する頻度が相対的に低く、二酸化チタンによって反射する頻度が相対的に高くなる。したがって、アルミフレーク１０１の反射による干渉強度が二酸化チタンによる干渉強度よりも相対的に高くとも、二酸化チタンによって反射する頻度が支配的であるので、多点計測により得られた複数の干渉波形を積算すると、積算後の干渉波形では、二酸化チタンを含む下色ベース層内での反射（Ｉ）が支配的となる。

図６は、本発明の実施の形態に係る膜厚測定方法により、図１に示す複層塗膜に対して干渉波形の計測を行った結果を示す模式図である。図６（Ａ）は、複層塗膜上の任意の一点での干渉波形の計測結果を表す模式図であり、図６（Ｂ）は、複層塗膜上の所定の範囲内で干渉波形の多点計測（例えば、２００点）を行い、得られた複数の干渉波形を積算した結果を表す模式図である。

図６（Ａ）に示すように、計測結果には、入射光であるＯＣＴ光が、アルミフレーク１０１によって反射せずにアルミベース層と下色ベース層との界面ｃまたは下色ベース層内で反射するケース（Ｉ）と、アルミフレーク１０１によって反射するケース（ＩＩ）との両方のケースの干渉波形が混在している。図６（Ａ）に符号（Ｉ）で示す干渉波形が、図１のケース（Ｉ）に相当する干渉波形であり、符号（ＩＩ）で示す干渉波形が、図１のケース（ＩＩ）に相当する干渉波形である。

ここで、図５（Ｃ）を参照して説明したように、多点計測を行った場合、アルミベース層に相当する領域では、プロットの数は、下色ベース層に相当する領域でのプロットの数と比較して少ない。これに対して、下色ベース層に相当する領域では、ＯＣＴ光が多重散乱することによる影響により、プロットの数は、アルミベース層に相当する領域でのプロットの数と比較して多い。これはすなわち、下色ベース層内においてＯＣＴ光の多重散乱が生じているか、或いは、アルミフレークの濃度が０．９ｐｈｒと比較的低い場合には、アルミベース層内でアルミフレークによって反射する頻度が低く、下色ベース層内で二酸化チタンによって反射する頻度が高いことを意味している。

したがって、このような頻度の違いに着目して図６（Ｂ）に示す干渉波形の積算結果を参照すると、頻度の高い下色ベース層内での反射（Ｉ）が支配的であることから、図中の符号５１で示す積算後の干渉波形の強度ピークが、ケース（Ｉ）の反射、すなわち、アルミベース層と下色ベース層との界面ｃに相当するといえる。したがって、この符号５１で示す強度ピークの位置がライン４３の位置（すなわち界面ｃ）に対応する。

これにより、ライン４１の位置については既に特定されているので、ライン４１に対応する界面ａの干渉ピークの位置とライン４３に対応する界面ｃの干渉ピークの位置との間の間隔から、界面ａ〜界面ｃ間に対応するクリア層ＣＣ＋アルミベース層の膜厚を算出することができる。

図７は、本発明の実施の形態に係る膜厚測定の結果と電磁膜厚計による膜厚測定結果との対応関係を表すグラフである。グラフ中、本願発明により得られた膜厚の測定値をグラフの縦軸にプロットし、電磁膜厚計により得られた膜厚の測定値をグラフの横軸にプロットしている。

図７のグラフに示されているように、本願発明による膜厚測定の結果は、電磁膜厚計による膜厚測定の結果と非常に良い対応関係を示している。したがって、本願発明による膜厚測定の方法は、電磁膜厚計による膜厚測定に代わる高精度な測定方法であることが示された。

このように、本発明によると、光輝材を含む層を間に挟む複層塗膜の膜厚を高精度で測定することができる。特に、本発明では、干渉波形のピークの出現頻度の差に着目して、複数の干渉波形を積算しているので、干渉波形の強度に影響されず、非常に干渉強度の低い塗膜（すなわち光の反射強度が低い塗膜）であっても、精度の高い膜厚測定が可能となる。

以上、本発明を特定の実施の形態によって説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではない。図２に示す膜厚測定装置並びに上記説明した実施の形態はあくまでも例示に過ぎず、当業者であれば、本発明の技術的思想の範囲内で様々な変更や置換をすることができる。

例えば、上記した界面ｃに相当するライン４３の位置の特定に加えて、さらに界面ｂに相当するライン４２の位置を特定することができる。この態様では、アルミフレークの反射による干渉波形のピークの頻度分布を統計処理することにより、アルミフレークによって反射するケース（ＩＩ）の干渉波形を抽出する。

光干渉断層法を用いて塗膜の膜厚を測定する場合、塗膜表面では空気との屈折率差によって光が干渉し、塗膜表面での干渉波形が最も強度の強い干渉波形となる。様々な複層塗膜に対する本願発明者による観測の結果、塗膜表面での干渉強度を１とすると、塗膜間の界面での干渉強度は０．４未満であることが見い出された。光輝材であるアルミフレーク１０１による光の反射強度が、塗膜間の界面での干渉強度よりも比較的強いという事実を考慮すると、アルミフレーク１０１による反射、すなわち、図１のケース（ＩＩ）に相当する干渉波形を抽出する際の統計処理でのしきい値としては、干渉強度を例えば０．５〜１．５程度とすることができる。

この干渉強度が０．５〜１．５程度であるというしきい値の条件により、多点計測により得られたそれぞれの干渉波形について、干渉波形を選別し、選別された干渉波形の複数のピークの位置に基づいて、界面ｂの位置（ライン４２の位置）を特定する。この場合、３つの界面ａ〜ｃの位置がすべて特定されるので、クリア層ＣＣの膜厚とアルミベース層の膜厚とをそれぞれ個別に算出することが可能となる。

ここで、上記実施の形態では、多点計測により得られた複数の干渉波形を積算することにより、界面ｃの位置を特定しているが、複数の測定点についての複数の干渉波形を積算する前に、１点について測定を行う度に、しきい値を用いた統計処理により、図１のケース（ＩＩ）に相当する干渉波形（アルミフレーク１０１による反射）を予め抽出しておき、測定点１点について得られた干渉波形から、この抽出した干渉波形を予め差し引いたうえで、複数の測定点についての複数の干渉波形を積算してもよい。これにより、図１のケース（Ｉ）に相当する干渉波形がより支配的となり、より厳密に界面ｃの位置を特定することも可能となる。

また、上記実施の形態では、ライン４１に相当する界面ａの位置を、多点計測後の積算された干渉波形のピーク位置から算出しているが、界面ａの位置は、塗膜上の任意の一点での干渉波形のピーク位置から算出してもよい。塗膜が平坦である限り、空気の層とクリア層ＣＣとの界面ａでの干渉波形のピーク位置は一定である。

また、図２に示す膜厚測定装置について、干渉光を得るには測定系の光学距離と参照系の光学距離とが一致すれば十分であるので、図２に示す装置におけるビームスプリッタ２、集束レンズ３や、交差ミラー５および固定ミラー６の配置は、相対的に自由に配置することができる。すなわち、それらの構成要件の配置は、２つの光学系の光路長を一致させる任意の配置であればよい。また、光学系自体も、例えば、ハーフミラーを配置したり、全反射ミラーを配置したりする種々のシステムとして実現してもよい。

また、上記の実施形態では、参照光の光学距離を制御する構成を、線形の往復運動が可能な位置可変機構付き交差ミラー５としている。すなわち、交差ミラー５の移動機構は線形運動の機構である。しかしながら、例えば、交差ミラーを回転ディスク上に固定し、回転ディスクとモータ・シャフトとを接続し、モータを定速で回転させることで、安定な位置走査が可能な回転機構を実現して、参照光の光学距離を制御してもよい。位置可変機構付き交差ミラー５は、例えばステッピングモータで位置の制御が可能であり、高精度の位置制御が可能である。ステッピングモータに代えてサーボモータを使用してもよく、この場合、ステッピングモータを使用する場合と比較して、より高精度の位置制御が可能となる。

また、上記の実施形態では、測定用の光源にＳＬＤ（Super Luminescent Diode）を使用したが、ＳＬＤ以外にも、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)などコヒーレンシを必要としない種々の光を使用することができる。

受光センサとしては、光電子増倍管、フォトダイオード等を用いることができる。受光センサの出力を増幅する増幅方法についても特に規定しないが、精度を高めるためにロックインアンプを用いることができる。

また、上記実施の形態では、干渉光の強度がピークとなる位置に位置可変機構付き交差ミラー５の位置を調整した際に、位置可変機構付き交差ミラー５の位置を取得しコンピュータ９に送信しているが、位置可変機構付き交差ミラー５の位置を、測定対象の複層塗膜の厚さ方向に向けて連続的に走査（スキャン）して、干渉光の強度と、位置可変機構付き交差ミラー５の移動距離（物理距離）とをセットにしたデータをコンピュータ９に随時送信し、走査終了後に、このセットにされたデータをコンピュータ９が解析して、干渉光の強度がピークとなるときの位置可変機構付き交差ミラー５の位置を決定してもよい。

１光源
２ビームスプリッタ
３集束レンズ
４複層塗膜のサンプル
５位置可変機構付き交差ミラー
６固定ミラー
７受光センサ
８増幅器
９コンピュータ

Claims

光干渉断層法により得られる干渉波形の複数の強度信号のピーク間の間隔から、複層塗膜の膜厚を算出する方法であって、
複層塗膜が、基材層と、ベース塗膜層と、光輝材層と、クリア層とを順に積層した塗膜であり、前記ベース塗膜層内の顔料物質により光の多重散乱が生じ、
前記複層塗膜に光源からの光を照射して、前記複層塗膜内のそれぞれの層または層間の界面からの反射光を含む干渉光の強度を検出して、前記複層塗膜内のそれぞれの前記層または前記層間の界面に対応する複数の強度信号の干渉波形を取得する干渉波形取得ステップと、
前記複層塗膜上の所定の領域内の複数箇所において、前記干渉波形取得ステップを所定の回数繰り返し実行して、複数の前記干渉波形を取得する多点計測ステップと、
複数の前記干渉波形を積算して、積算された干渉波形を求める積算ステップと、
前記積算された干渉波形において、前記光輝材層と前記ベース塗膜層との界面に対応する第１の強度信号のピークの位置を特定する、第１の界面特定ステップと、
前記積算された干渉波形または積算前の複数の前記干渉波形の何れかにおいて、前記複層塗膜の周囲の空気の層と前記クリア層との界面に対応する第２の強度信号のピークの位置を特定する、第２の界面特定ステップと、
前記第１の強度信号のピーク位置と前記第２の強度信号のピーク位置との間隔から、前記クリア層の膜厚と前記光輝材層の膜厚との和に相当する膜厚を計算する膜厚計算ステップとを含む、膜厚測定方法。
前記光輝材層に含まれている光輝材による干渉強度が、前記顔料物質による干渉強度より高い、請求項１に記載の膜厚測定方法。
前記光輝材が金属フレークであり、前記顔料物質が二酸化チタンである請求項２に記載の膜厚測定方法。
光干渉断層法により得られる干渉波形の複数の強度信号のピーク間の間隔から、複層塗膜の膜厚を算出する方法であって、
複層塗膜が、基材層と、ベース塗膜層と、光輝材層と、クリア層とを順に積層した塗膜であり、前記ベース塗膜層内の顔料物質により光の多重散乱が生じ、
前記複層塗膜に光源からの光を照射して、前記複層塗膜内のそれぞれの層または層間の界面からの反射光を含む干渉光の強度を検出して、前記複層塗膜内のそれぞれの前記層または前記層間の界面に対応する複数の強度信号の干渉波形を取得する干渉波形取得ステップと、
前記複層塗膜上の所定の領域内の複数箇所において、前記干渉波形取得ステップを所定の回数繰り返し実行して、複数の前記干渉波形を取得する多点計測ステップと、
複数の前記干渉波形を積算して、積算された干渉波形を求める積算ステップと、
前記積算された干渉波形において、前記光輝材層と前記ベース塗膜層との界面に対応する第１の強度信号のピークの位置を特定する、第１の界面特定ステップと、
積算前の前記干渉波形のそれぞれに含まれる複数の前記強度信号のそれぞれについて、前記強度信号が所定のしきい値の範囲内の干渉強度を有するか否かを判別し、前記範囲内の干渉強度を有すると判別された複数の前記強度信号に基づいて、前記クリア層と前記光輝材層との界面に対応する第３の強度信号のピークの位置を特定する、第３の界面特定ステップと、
前記第１の強度信号のピーク位置と前記第３の強度信号のピーク位置との間隔から、前記光輝材層の膜厚を計算する光輝材層膜厚計算ステップとを含み、
前記複層塗膜表面での干渉波形の強度信号の大きさを１．０とした場合に、前記しきい値が０．５以上１．５以下である、膜厚測定方法。
前記積算された干渉波形または積算前の複数の前記干渉波形の何れかにおいて、前記複層塗膜の周囲の空気の層と前記クリア層との界面に対応する第２の強度信号のピークの位置を特定する、第２の界面特定ステップと、
前記第２の強度信号のピーク位置と前記第３の強度信号のピーク位置との間隔から、前記クリア層の膜厚を計算するクリア層膜厚計算ステップと、
をさらに含む、請求項４に記載の膜厚測定方法。
前記光輝材層に含まれている光輝材による干渉強度が、前記顔料物質による干渉強度より高い、請求項４に記載の膜厚測定方法。
前記光輝材が金属フレークであり、前記顔料物質が二酸化チタンである請求項６に記載の膜厚測定方法。
前記光源からの前記光が、波長７８０ｎｍ〜３０００ｎｍの範囲内の近赤外光である請求項１または４に記載の膜厚測定方法。
前記光源からの前記光が、波長１３００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内の近赤外光である請求項１または４に記載の膜厚測定方法。
前記光源が、ＬＥＤまたはＳＬＤの何れかである、請求項１または４に記載の膜厚測定方法。
光干渉断層法により得られる干渉波形の複数の強度信号のピーク間の間隔から、複層塗膜の膜厚を算出する装置であって、
複層塗膜が、基材層と、ベース塗膜層と、光輝材層と、クリア層とを順に積層した塗膜であり、前記ベース塗膜層内の顔料物質により光の多重散乱が生じ、
光源と、
前記光源からの光を参照光と前記複層塗膜への入射光とに分岐する分岐手段と、
前記参照光の光学距離を調整する参照光光学系と、
前記入射光を前記複層塗膜へ入射させ、さらに、前記複層塗膜からの反射光を取り出す反射光光学系と、
前記反射光光学系からの反射光と前記参照光光学系からの参照光とを干渉せしめる干渉手段と、
前記干渉手段からの、前記反射光を含む干渉光を検出して前記干渉光の強度信号を出力する検出手段と、
前記強度信号を解析する解析手段とを備え、
前記検出手段が、
前記複層塗膜内のそれぞれの層または層間の界面からの反射光を含む干渉光の強度を検出して、前記複層塗膜内のそれぞれの前記層または前記層間の界面に対応する複数の強度信号の干渉波形を取得し、
前記複層塗膜上の所定の領域内の複数箇所において、前記干渉波形の取得を所定の回数繰り返し実行して、複数の前記干渉波形を取得し、
前記解析手段が、
複数の前記干渉波形を積算して、積算された干渉波形を求め、
前記積算された干渉波形において、前記光輝材層と前記ベース塗膜層との界面に対応する第１の強度信号のピークの位置を特定し、
前記積算された干渉波形または積算前の複数の前記干渉波形の何れかにおいて、前記複層塗膜の周囲の空気の層と前記クリア層との界面に対応する第２の強度信号のピークの位置を特定し、
前記第１の強度信号のピーク位置と前記第２の強度信号のピーク位置との間隔から、前記クリア層の膜厚と前記光輝材層の膜厚との和に相当する膜厚を計算する、膜厚測定装置。
前記光輝材層に含まれている光輝材による干渉強度が、前記顔料物質による干渉強度より高い、請求項１１に記載の膜厚測定装置。
前記光輝材が金属フレークであり、前記顔料物質が二酸化チタンである請求項１２に記載の膜厚測定装置。
光干渉断層法により得られる干渉波形の複数の強度信号のピーク間の間隔から、複層塗膜の膜厚を算出する装置であって、
複層塗膜が、基材層と、ベース塗膜層と、光輝材層と、クリア層とを順に積層した塗膜であり、前記ベース塗膜層内の顔料物質により光の多重散乱が生じ、
光源と、
前記光源からの光を参照光と前記複層塗膜への入射光とに分岐する分岐手段と、
前記参照光の光学距離を調整する参照光光学系と、
前記入射光を前記複層塗膜へ入射させ、さらに、前記複層塗膜からの反射光を取り出す反射光光学系と、
前記反射光光学系からの反射光と前記参照光光学系からの参照光とを干渉せしめる干渉手段と、
前記干渉手段からの、前記反射光を含む干渉光を検出して前記干渉光の強度信号を出力する検出手段と、
前記強度信号を解析する解析手段とを備え、
前記検出手段が、
前記複層塗膜内のそれぞれの層または層間の界面からの反射光を含む干渉光の強度を検出して、前記複層塗膜内のそれぞれの前記層または前記層間の界面に対応する複数の強度信号の干渉波形を取得し、
前記複層塗膜上の所定の領域内の複数箇所において、前記干渉波形の取得を所定の回数繰り返し実行して、複数の前記干渉波形を取得し、
前記解析手段が、
複数の前記干渉波形を積算して、積算された干渉波形を求め、
前記積算された干渉波形において、前記光輝材層と前記ベース塗膜層との界面に対応する第１の強度信号のピークの位置を特定し、
積算前の前記干渉波形のそれぞれに含まれる複数の前記強度信号のそれぞれについて、前記強度信号が所定のしきい値の範囲内の干渉強度を有するか否かを判別し、前記範囲内の干渉強度を有すると判別された複数の前記強度信号に基づいて、前記クリア層と前記光輝材層との界面に対応する第３の強度信号のピークの位置を特定し、
前記第１の強度信号のピーク位置と前記第３の強度信号のピーク位置との間隔から、前記光輝材層の膜厚を計算し、
前記複層塗膜表面での干渉波形の強度信号の大きさを１．０とした場合に、前記しきい値が０．５以上１．５以下である、膜厚測定装置。
前記解析手段がさらに、
前記積算された干渉波形または積算前の複数の前記干渉波形の何れかにおいて、前記複層塗膜の周囲の空気の層と前記クリア層との界面に対応する第２の強度信号のピークの位置を特定し、
前記第２の強度信号のピーク位置と前記第３の強度信号のピーク位置との間隔から、前記クリア層の膜厚を計算する、請求項１４に記載の膜厚測定装置。
前記光輝材層に含まれている光輝材による干渉強度が、前記顔料物質による干渉強度より高い、請求項１４に記載の膜厚測定装置。
前記光輝材が金属フレークであり、前記顔料物質が二酸化チタンである請求項１６に記載の膜厚測定装置。
前記光源からの前記光が、波長７８０ｎｍ〜３０００ｎｍの範囲内の近赤外光である請求項１１または１４に記載の膜厚測定装置。
前記光源からの前記光が、波長１３００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内の近赤外光である請求項１１または１４に記載の膜厚測定装置。
前記光源が、ＬＥＤまたはＳＬＤの何れかである、請求項１１または１４に記載の膜厚測定装置。