(57)【要約】【課題】厚さ測定装置において、広い測定範囲の厚さ測定に迅速かつ容易に対応することができ、メンテナンスが容易となるようにする。【解決手段】厚さ測定装置１は、光源部２０と、オプティカルカプラ２１と、測定ヘッド部３と、光路長変更部６と、光検出部２５と、参照光束Ｌｒの光路長を変化させて光検出部２５から光強度信号を取得し、そのピーク値の位置と光路長の変化との関係から被検体５０の厚さを測定する測定制御部２６と、オプティカルカプラ２１が設けられた装置本体部２と、装置本体部２に対して着脱可能に設けられ光路長変更部６を保持する保持板と、保持板を装置本体部２に位置合わせして着脱する着脱機構と、を備える構成とする。【選択図】図２
2014092436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源部と、
該光源部からの光束を測定光束と参照光束とに分割する光束分割部と、
前記測定光束を集光して被検体に照射し、該被検体からの反射光束を集光する測定ヘッド部と、
前記反射光束と前記参照光束とを合成して合成光束を形成する光束合成部と、
前記参照光束の光路において前記参照光束の光路長を変更するとともに、該光路長の変化の情報を出力する光路長変更部と、
前記合成光束の光強度を検出して光強度信号を生成する光検出部と、
前記光路長変更部によって前記参照光束の光路長を変化させつつ、前記光検出部から前記光強度信号を取得し、該光強度信号のピーク値の位置と前記光路長の変化との関係を解析して、前記被検体の厚さを測定する厚さ測定部と、
前記光束分割部および前記光束合成部が設けられた装置本体部と、
前記装置本体部に対して着脱可能に設けられ、前記光路長変更部を保持する保持部材と、
該保持部材を前記装置本体部に位置合わせして着脱する着脱機構と、
を備える、厚さ測定装置。
【請求項２】
前記光路長変更部は、
前記光束分割部および前記光束合成部とは、前記装置本体部および前記保持部材にそれぞれ対をなして設けられた光コネクタを介して着脱可能に連結された光ファイバにより光学的に接続され、
前記厚さ測定部とは、前記装置本体部および前記保持部材にそれぞれ対をなして設けられた通信コネクタを介して着脱可能に連結された通信路により通信可能に接続された
ことを特徴とする、請求項１に記載の厚さ測定装置。
【請求項３】
前記着脱機構は、
前記保持部材を一定の挿脱方向に沿って挿脱するため、前記挿脱方向に沿って前記保持部材をガイドする着脱ガイド部と、
装着時の位置決めを行うため前記保持部材に設けられた第１の係合部と、
前記装置本体部に設けられ、前記第１の係合部と着脱可能に係合し係合時に前記保持部材を前記挿脱方向に直交する方向に位置決めする第２の係合部と、
該第２の係合部によって位置決めされた前記保持部材を前記装置本体部に固定する固定部と、
を備え、
前記光コネクタおよび前記通信コネクタは、
それぞれの挿抜方向が前記挿脱方向と一致し、前記第１の係合部および前記第２の係合部の係合時に前記光コネクタ同士および前記通信コネクタ同士がそれぞれ接続される位置関係に設けられている
ことを特徴とする、請求項２に記載の厚さ測定装置。
【請求項４】
前記着脱機構は、
前記保持部材を一定の挿脱方向に沿って挿脱するため、前記挿脱方向に沿って前記保持部材をガイドする着脱ガイド部と、
前記着脱ガイド部に対向して配置され、前記挿脱方向に交差する進退方向に進退して前記保持部材の固定および固定解除を行う可動着脱部と、
を前記装置本体部に備え、
前記光コネクタおよび前記通信コネクタは、
前記保持部材が前記着脱ガイド部にガイドされて挿入された際に、それぞれの挿抜方向が前記進退方向と一致するとともに前記光コネクタ同士および前記通信コネクタ同士が前記進退方向において対向する位置関係となるように、前記可動着脱部と前記保持部材とに設けられている
ことを特徴とする、請求項２に記載の厚さ測定装置。
【請求項５】
前記光路長変更部は、
前記光ファイバから出射された前記参照光束を平行光束として出射するとともに、該平行光束の光軸に沿って戻る平行光束を前記光ファイバに光結合する光入出射部と、
該光入出射部から出射された前記平行光束を前記光軸に沿って反射する参照鏡と、
該参照鏡を前記光軸に沿って平行移動する参照鏡移動部と、
前記参照鏡の位置を検出して、前記光路長の変化の情報を出力する位置情報出力部と、
を備える
ことを特徴とする、請求項２〜４のいずれか１項に記載の厚さ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、厚さ測定装置に関する。例えば、低コヒーレンス干渉を用いた厚さ測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光の干渉を利用して、レンズや平行平板等の厚さを測定する厚さ測定装置が知られている。
例えば、光透過性を有する平行平板の厚さ測定を行う装置として、特許文献１に記載には、光源と、光源からの光を伝送する光ファイバと、光ファイバの出射光を被測定物に照射して検査用反射光を形成する集光レンズと、この検査用反射光と光ファイバの出射端面からの端面反射光とを干渉させて干渉光を形成する干渉部と、干渉光の光強度を検出する検出手段、端面反射光が、光ファイバの出射端面ら検知手段に至るまでの光路長を変化させる光路長可変手段とを備えてなることを特徴とする厚さ測定装置が記載されている。
この装置では、光路長可変手段で光路長を変化させると、この光路長が検査用反射光の反射面の位置に対応する光路長に一致したときに、干渉光のピークが観察されるため、被測定物の光学界面間の光路長を検出することができる。このため、被測定物の屈折率が既知であれば、光学界面間の面間距離を算出することができる。
光路長可変手段としては、ミラーを微動ステージで移動する構成としている。
また、特許文献２は、光学素子の厚さ測定装置ではないが、同様な低可干渉光によるレーザ干渉計の技術に基づく断層像撮像装置が記載されている。この装置では、深さ方向における観察領域が広く光束走査可能な装置を提供するため、スライダクランク機構によって参照ミラーを移動する構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２７４４２８号公報
【特許文献２】特開２００１−２５５２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような従来の厚さ測定装置には、以下のような問題があった。
低コヒーレンス干渉を用いた厚さ測定装置では、被検体の厚さに対応して光路長を変更する必要があるため、厚さ測定に求められる測定範囲と測定精度とに応じて光路長を変更する可動部を備える必要がある。
しかし、例えば、レンズや平行平板等の光学素子を被検体とする場合、これらの厚さは目的により様々である。したがって、これらすべてを１台の装置で測定できるようにすると、広範な移動範囲を高精度に移動できる可動部を設ける必要があり、製造コストが増大してしまう。
また、厚い被検体を測定することが多い場合には、測定効率の観点から可動部の移動速度を上げる必要がある。このため、低速で移動することが可能な薄い被検体を多く測定する場合に比べて可動部の損耗が激しくなり、これに伴って生じる性能劣化によって、修理や交換の必要性が高まる。
したがって、従来の厚さ測定装置は、厚さの測定範囲を制限し、可動部の構成や移動位置精度を厚さの測定範囲に合わせた専用測定装置になっていた。このため、種々の厚さの被検体を測定する場合には、厚さの測定範囲に合わせて複数の厚さ測定装置を使い分けたり、場合によっては、必要な測定範囲に合わせて新たな厚さ測定装置を開発したりしなければならないという問題がある。
また、厚さ測定装置は、可動部の損耗が性能劣化につながるため、可動部の修理や損耗部品の交換が必要となる。しかし、従来の厚さ測定装置では、光路長変更手段の参照ミラー等の光学部品の配置精度を確保するため、可動部の損耗部品のみを簡単に交換することは困難であり、装置の大がかりな分解が必要となっていた。また、組立時には光学調整が必要になるため、修理や交換作業に高度の技能が必要になっていた。
このため、厚さ測定装置の修理や損耗部品の交換を容易に行うことができないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、広い測定範囲の厚さ測定に迅速かつ容易に対応することができ、メンテナンスが容易となる厚さ測定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】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の第１の態様の厚さ測定装置は、光源部と、該光源部からの光束を測定光束と参照光束とに分割する光束分割部と、前記測定光束を集光して被検体に照射し、該被検体からの反射光束を集光する測定ヘッド部と、前記反射光束と前記参照光束とを合成して合成光束を形成する光束合成部と、前記参照光束の光路において前記参照光束の光路長を変更するとともに、該光路長の変化の情報を出力する光路長変更部と、前記合成光束の光強度を検出して光強度信号を生成する光検出部と、前記光路長変更部によって前記参照光束の光路長を変化させつつ、前記光検出部から前記光強度信号を取得し、該光強度信号のピーク値の位置と前記光路長の変化との関係を解析して、前記被検体の厚さを測定する厚さ測定部と、前記光束分割部および前記光束合成部が設けられた装置本体部と、前記装置本体部に対して着脱可能に設けられ、前記光路長変更部を保持する保持部材と、該保持部材を前記装置本体部に位置合わせして着脱する着脱機構と、を備える構成とする。
【０００７】
上記厚さ測定装置では、前記光路長変更部は、前記光束分割部および前記光束合成部とは、前記装置本体部および前記保持部材にそれぞれ対をなして設けられた光コネクタを介して着脱可能に連結された光ファイバにより光学的に接続され、前記厚さ測定部とは、前記装置本体部および前記保持部材にそれぞれ対をなして設けられた通信コネクタを介して着脱可能に連結された通信路により通信可能に接続されていることが可能である。
【０００８】
上記厚さ測定装置では、前記着脱機構は、前記保持部材を一定の挿脱方向に沿って挿脱するため、前記挿脱方向に沿って前記保持部材をガイドする着脱ガイド部と、装着時の位置決めを行うため前記保持部材に設けられた第１の係合部と、前記装置本体部に設けられ、前記第１の係合部と着脱可能に係合し係合時に前記保持部材を前記挿脱方向に直交する方向に位置決めする第２の係合部と、該第２の係合部によって位置決めされた前記保持部材を前記装置本体部に固定する固定部と、を備え、前記光コネクタおよび前記通信コネクタは、それぞれの挿抜方向が前記挿脱方向と一致し、前記第１の係合部および前記第２の係合部の係合時に前記光コネクタ同士および前記通信コネクタ同士がそれぞれ接続される位置関係に設けられていることが可能である。
【０００９】
上記厚さ測定装置では、前記着脱機構は、前記保持部材を一定の挿脱方向に沿って挿脱するため、前記挿脱方向に沿って前記保持部材をガイドする着脱ガイド部と、前記着脱ガイド部に対向して配置され、前記挿脱方向に交差する進退方向に進退して前記保持部材の固定および固定解除を行う可動着脱部と、を前記装置本体部に備え、前記光コネクタおよび前記通信コネクタは、前記保持部材が前記着脱ガイド部にガイドされて挿入された際に、それぞれの挿抜方向が前記進退方向と一致するとともに前記光コネクタ同士および前記通信コネクタ同士が前記進退方向において対向する位置関係となるように、前記可動着脱部と前記保持部材とに設けられていることが可能である。
【００１０】
上記厚さ測定装置では、前記光路長変更部は、前記光ファイバから出射された前記参照光束を平行光束として出射するとともに、該平行光束の光軸に沿って戻る平行光束を前記光ファイバに光結合する光入出射部と、該光入出射部から出射された前記平行光束を前記光軸に沿って反射する参照鏡と、該参照鏡を前記光軸に沿って平行移動する参照鏡移動部と、前記参照鏡の位置を検出して、前記光路長の変化の情報を出力する位置情報出力部と、を備えることが可能である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の厚さ測定装置によれば、光路長変更部を保持する保持部材を着脱機構によって装置本体部に着脱できるため、広い測定範囲の厚さ測定に迅速かつ容易に対応することができ、メンテナンスが容易となるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態の厚さ測定装置の外観を示す模式的な斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の厚さ測定装置の概略構成を示すシステム構成図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の厚さ測定装置の保持部材および光路長変更部の構成を示す模式的な平面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の厚さ測定装置における保持部材の着脱動作を説明する模式的な斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の厚さ測定装置の光検出部の光強度信号の一例を示す模式的なグラフである。
【図６】本発明の第２の実施形態の厚さ測定装置の主要部の構成を説明する模式的な斜視図である。
【図７】本発明の第２の実施形態の厚さ測定装置の保持部材および光路長変更部の構成を示す模式的な平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
【００１４】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態の厚さ測定装置について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態の厚さ測定装置の外観を示す模式的な斜視図である。
図２は、本発明の第１の実施形態の厚さ測定装置の概略構成を示すシステム構成図である。図３は、本発明の第１の実施形態の厚さ測定装置の保持部材および光路長変更部の構成を示す模式的な平面図である。図４は、本発明の第１の実施形態の厚さ測定装置における保持部材の着脱動作を説明する模式的な斜視図である。
【００１５】
図１、２に示すように、本実施形態の厚さ測定装置１は、装置本体部２、測定ヘッド部３、参照機構ユニット４、および端末５を備え、被検体５０（図２参照）の厚さを測定する装置である。
被検体５０は、測定光束を照射したときに、厚さを測定する２つの界面である表面５０ａ、裏面５０ｂのそれぞれで反射光束が得られれば特に限定されない。被検体５０としては、例えば、適宜の凸レンズ、凹レンズ、平行平板等の光学素子や、光学素子以外の透明基板、透明シート、透明部材を採用することができる。また、被検体５０は表面および裏面での反射光束が得られれば、表面粗さは限定されず、例えば、鏡面加工された面、成形面などの平滑面、砂目状の粗面などを採用することができる。
【００１６】
装置本体部２は、図２に示すように、光源部２０、オプティカルカプラ２１（光束分割部、光束合成部）、光検出部２５、および測定制御部２６（厚さ測定部）を備え、図１に示すように、これらを、例えば、直方体状の筐体２ａの内部に収容したものである。
装置本体部２は、その外部には測定ヘッド部３が、その内部には参照機構ユニット４がそれぞれ着脱可能に設けられている。
筐体２ａの正面には、参照機構ユニット４を着脱するための開口部２ｂが形成されている。開口部２ｂの形状は、参照機構ユニット４が挿通可能な適宜の形状が可能であるが、本実施形態では、一例として、水平方向に細長い矩形状とされている。
以下では、装置本体部２に関する位置関係を説明する場合に、図１に示すように、ＸＹＺ座標系を用いて説明する場合がある。すなわち、装置本体部２の正面から背面に向かう方向をＹ軸正方向、Ｙ軸正方向を見て左から右に向かう水平方向をＸ軸正方向、鉛直下方から上方に向かう方向をＺ軸正方向と称し、それぞれと反対の方向をＹ軸負方向等と称する場合がある。
【００１７】
光源部２０は、低コヒーレンス光である光束Ｌを発生する光源である。光源部２０としては、例えば、ハロゲン光源、スーパールミネセントダイオード（ＳＬＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）などを採用することができる。本実施形態では、一例として、ＳＬＤを採用している。
【００１８】
オプティカルカプラ２１は、４つのポートを備え、各ポートから光ファイバ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄが延ばされ、それぞれのオプティカルカプラ２１とは反対側の端面（以下、単に端面と称する）において光束を入出射させることが可能である。
光ファイバ２１ａは、端面に光源部２０からの出射光を光結合することで、オプティカルカプラ２１に低コヒーレンス光を入射させる導光路を形成している。
オプティカルカプラ２１は、光ファイバ２１ａから入射した光束を分割して、光ファイバ２１ｂ、２１ｃに導光するとともに、光ファイバ２１ｂの端面に入射した光束を、光ファイバ２１ｄに導光して、光ファイバ２１ｄの端面から出射させることができるように構成されている。
また、オプティカルカプラ２１は、光ファイバ２１ｃの端面から入射した光束を光ファイバ２１ｄに導光して、光ファイバ２１ｄの端面から出射させることができるように構成されている。
このため、光ファイバ２１ｄの端面からは、光ファイバ２１ｂに入射した光束と光ファイバ２１ｃに入射した光束とを合成した合成光束が出射される。
【００１９】
このような構成により、光源部２０からの光束Ｌは、光ファイバ２１ａを通ってオプティカルカプラ２１に入射して分割され、光ファイバ２１ｂには測定光束Ｌｍが、光ファイバ２１ｃには参照光束Ｌｒがそれぞれ導光される。このように、オプティカルカプラ２１は、光源部２０からの光束を測定光束Ｌｍと参照光束Ｌｒとに分割する光束分割部を構成している。
【００２０】
光ファイバ２１ｂのオプティカルカプラ２１とは反対側の端部には、測定光束Ｌｍを装置本体部２の外部に導く他の光ファイバを着脱可能に接続する光コネクタ２２が設けられ、筐体２ａの外部から挿抜可能となるように筐体２ａに固定されている。
光ファイバ２１ｃのオプティカルカプラ２１とは反対側の端部には、参照光束Ｌｒを後述する参照機構ユニット４に導く他の光ファイバを着脱可能に接続する光コネクタ２３が設けられ、図示略の支持部材を介して装置本体部２の内部に固定されている。
ている。
光ファイバ２１ｄのオプティカルカプラ２１とは反対側の端部は、後述する光検出部２５に向けて合成光束を出射できるように、図示略の支持部材を介して装置本体部２の内部に固定されている。
【００２１】
ここで、装置本体部２の他の構成部材について説明する前に、測定ヘッド部３および参照機構ユニット４について説明する。
測定ヘッド部３は、光ファイバ２１ｂの端面から出射された測定光束Ｌｍを集光して被検体５０に照射し、被検体５０からの反射光束Ｌｍ’を集光して、光ファイバ２１ｂの端面に入射させる装置部分である。
測定ヘッド部３は、オプティカルカプラ２１の光コネクタ２２に着脱可能に接続する光コネクタ３ｂを一端側に備える光ファイバ３ａと、光コネクタ３ｂを光コネクタ２２に接続した際に、光ファイバ３ａの光コネクタ３ｂと反対側の端面から出射される測定光束Ｌｍを集光する集光レンズ３ｃとを備える。
互いに対をなす光コネクタ２２、３ｂの構成は、光ファイバ２１ｂ、３ａの端面が光路長を変えない一定の位置関係で対向して近接または当接するとともに、互いに着脱可能な光コネクタであれば、特に限定されない。
【００２２】
測定ヘッド部３は、集光された測定光束Ｌｍが被検体５０に照射されるように支持部材（図示略）に支持されている。この支持部材には、適宜の位置調整手段や姿勢調整手段が含まれることが好ましい。
被検体５０の表面５０ａおよび裏面５０ｂからの反射光束のうち、集光レンズ３ｃの開口角の範囲内の反射光束は、集光レンズ３ｃにより、反射光束Ｌｍ’として集光される。この反射光束Ｌｍ’は、光ファイバ３ａの端面に光結合され、光ファイバ３ａによって導光されて光ファイバ２１ｂに入射し、オプティカルカプラ２１に到達する。
【００２３】
参照機構ユニット４は、オプティカルカプラ２１から光ファイバ２１ｃに導光された参照光束Ｌｒの光路長を変更して、オプティカルカプラ２１に戻すとともに、参照光束Ｌｒの光路長の変化の情報を後述する測定制御部２６に送出する装置部分であり、装置本体部２に着脱可能に設けられている。
本実施形態では、参照機構ユニット４は、図１に示すように、装置本体部２の正面の開口部２ｂを通して、正面から奥行き方向（Ｙ軸正方向）に挿入することによって装着され、Ｙ軸負方向に引き抜くことによって外せるようになっている。このため、参照機構ユニット４の挿脱方向ＩはＹ軸に平行な方向になっている。
なお、以下では、参照機構ユニット４に関する方向に言及する場合に、参照機構ユニット４が装置本体部２に装着された際の配置に基づいて、装置本体部２におけるＸＹＺ座標系を援用して説明する場合がある。
【００２４】
参照機構ユニット４の概略構成は、図３、４に示すように、保持板４２（保持部材）の上面（Ｚ軸正方向側の表面）に、第１の係合部４９、光ファイバ４６ａ、光入出射部４６、反射ミラー４５（参照鏡）、移動部４３（参照鏡移動部）、および位置検出部４４（位置情報出力部）が設けられている。
【００２５】
保持板４２は、図３に示すように、前側端面４２Ｆ、右側端面４２Ｒ、左側端面４２Ｌ、奥側端面４２Ｂで囲まれた矩形の板状部材からなる。
保持板４２の右側端面４２Ｒと左側端面４２Ｌとの間の距離（Ｘ軸方向の幅）は、開口部２ｂの水平方向（Ｘ軸方向）の幅よりも小さい。
右側端面４２Ｒおよび左側端面４２Ｌの近傍の板面は、参照機構ユニット４の着脱時の挿入ガイド部として使用可能になっている。
右側端面４２Ｒおよび左側端面４２Ｌと、これらの近傍の板面とは、保持板４２の板状の外形そのものから構成されていてもよいし、例えば、挿入時の摩擦を低減したり、位置決めを行ったりする挿入補助ガイド部材（図示略）が設けられていてもよい。
以下では、保持板４２の右側端面４２Ｒおよびその近傍の板面を、保持板４２の右端部、左側端面４２Ｌおよびその近傍の板面を、保持板４２の左端部と称する場合がある。
【００２６】
前側端面４２Ｆには、装着時に開口部２ｂを塞ぐことができる大きさを有する矩形状の固定板４０（固定部）が取り付けられている。
固定板４０の長手方向（Ｘ軸方向）の両端部は、それぞれ右側端面４２Ｒ、左側端面４２Ｌの外方側に延びており、この両端部に、固定板４０を装置本体部２に固定するため、つまみ部４１ａと雄ねじ部４１ｂとを有する固定ねじ４１（固定部）が設けられている。
固定ねじ４１は、つまみ部４１ａが固定板４０のＹ軸負方向側に配置され、雄ねじ部４１ｂが固定板４０の厚さ方向に貫通してＹ軸正方向側に延ばされた状態で、図示略の固定板４０の貫通孔に回転可能に保持されている。
【００２７】
第１の係合部４９は、参照機構ユニット４を装置本体部２に装着する際に、保持板４２を装置本体部２に対して位置決めするため、装置本体部２に設けられた第２の係合部２４（図４参照）と係合するものである。本実施形態では、第１の係合部４９は、保持板４２の奥側端面４２Ｂの近傍の板面上に設けられている。
第１の係合部４９および第２の係合部２４の構成は、挿脱方向Ｉに沿って、保持板４２を装置本体部２内に押し込むことにより係合状態を形成して、保持板４２を装置本体部２から引き抜くことにより係合を解除することができれば、特に限定されない。
例えば、第１の係合部４９と第２の係合部２４とは、保持板４２をＹ軸正方向に移動する際、互いに近づくにつれて、第１の係合部４９のＸ軸方向およびＺ軸方向の位置が第２の係合部２４の固定位置に向かって移動し、一定位置まで保持板４２を押し込んだときに、第１の係合部４９が第２の係合部２４と係合することにより、保持板４２のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の位置が位置決めされるように構成することができる。
第１の係合部４９と第２の係合部２４との係合終了時のガタは、後述するコネクタ対の挿抜に必要な位置精度より小さくなるようにしておく。
具体的な構成例としては、例えば、第１の係合部４９が保持板４２上に設けられた凹形状（貫通孔を含む）の嵌合部を備え、第２の係合部２４が、この凹形状に対して着脱可能に係合する突起状部材を第１の係合部４９の凹形状に向かって付勢する、といった構成などを採用することができる。
また、この構成例において、第１の係合部４９と第２の係合部２４との凹凸の関係を逆転させてもよく、双方が、例えば、鉤状等の凹凸形状を有していてもよい。
【００２８】
光ファイバ４６ａは、光ファイバ２１ｃ（図２参照）の端面から出射される参照光束Ｌｒを後述する光入出射部４６に導光するとともに、光入出射部４６に入射する参照光束Ｌｒを導光して光ファイバ２１ｃに入射させる導光路を形成するものである。
光ファイバ４６ａの一方の端部には、光コネクタ２３（図２、３参照）に対して挿抜可能な光コネクタ４７が接続されている。
光コネクタ４７は、その挿抜方向が参照機構ユニット４の挿脱方向Ｉに一致する姿勢で保持板４２の奥側端面４２Ｂの近傍に固定されている。
光コネクタ４７の固定位置は、第１の係合部４９と第２の係合部２４との係合終了時に、装置本体部２上の光コネクタ２３と接続されるように、第１の係合部４９に対して位置決めされている。
【００２９】
互いに対をなす光コネクタ４７、２３の構成は、光ファイバ４６ａ、２１ｃの端面が光路長を変えない一定の位置関係で対向して近接または当接するとともに、互いに挿脱方向Ｉに沿って着脱可能な光コネクタであって、接続時に光ファイバ４６ａ、２１ｃが連結されれば、特に限定されない。本実施形態では、一定以上の力量を挿脱方向Ｉに沿って加えることで、着脱が可能なロック式コネクタを採用している。
【００３０】
光入出射部４６は、コリメートレンズ４６ｂをその焦点位置が光ファイバ４６ａのファイバ端面の中心に位置するように保持する部材である。
これにより、光ファイバ４６ａの端面から出射された参照光束Ｌｒが、コリメートレンズ４６ｂによって集光されて、コリメートレンズ４６ｂのレンズ光軸に沿って進む平行光束が形成される。また、コリメートレンズ４６ｂのレンズ光軸に沿って、光入出射部４６の外部から入射する平行光束は、光ファイバ４６ａのファイバ端面において光ファイバ４６ａに光結合される。
【００３１】
反射ミラー４５は、光入出射部４６から出射された参照光束Ｌｒの光軸を折り返して、参照光束Ｌｒを光入出射部４６に戻す反射部材である。本実施形態では、コリメートレンズ４６ｂのレンズ光軸に直交する姿勢で、コリメートレンズ４６ｂに対向する位置に配置された平面ミラーからなる。
【００３２】
移動部４３は、反射ミラー４５をコリメートレンズ４６ｂのレンズ光軸に沿う１軸方向に移動可能に支持するもので、保持板４２上に配置されている。
移動部４３の構成は、参照光束Ｌｒの光路長を、被検体５０の厚さに対応する光路長の範囲で可変できる移動機構であって、低コヒーレンス干渉による後述する光強度信号のピーク値検出が可能な移動分解能を有していれば、特に限定されない。
このため、対応する被検体５０の厚さ範囲に応じて、例えば、ピエゾ素子、ねじ送り機構、リニアモータ、シリンダなどの移動機構を採用することができる。
【００３３】
位置検出部４４は、移動部４３の基準位置からの移動量の情報を検出するものであり、例えば、リニアエンコーダ、変位センサなどを採用することができる。
また、例えば、移動部４３がピエゾ素子を用いた移動機構であれば、ピエゾ素子の駆動電圧と伸張量との関係に基づいて、ピエゾ素子の駆動電圧を移動量に換算する演算処理を行うことによって、移動量を検出してもよい。
位置検出部４４の検出する移動量の情報は、例えば、リニアエンコーダのパルス信号などの間接的な情報であってもよいし、パルス信号などを移動量に換算した情報であってもよい。
本実施形態では、位置検出部４４が得た移動量に関する情報は、位置検出部４４内で移動量に換算したデジタル信号を出力するようにしている。このため、本実施形態では、位置検出部４４の検知方式によって出力信号の種類や仕様が変わることはない。
【００３４】
移動部４３、位置検出部４４には、後述する測定制御部２６と通信可能に接続するため、配線４３ａ、４４ａ（通信路）の一端部がそれぞれ接続されている。配線４３ａ、４４ａの他端部は、保持板４２上に固定された通信コネクタ４８に接続されている。
配線４３ａ、４４ａは、例えば、光通信用の配線でもよいが、本実施形態では、電気配線を採用している。
【００３５】
通信コネクタ４８は、後述する装置本体部２の測定制御部２６から延出された配線２８ａ（通信路）の端部に設けられた通信コネクタ２８（図２、４参照）と着脱可能なコネクタである。なお、配線２８ａは、ケーブル配線でよいし、本体基板２９上に形成された金属パターンによる配線でもよい。
通信コネクタ４８は、その挿抜方向が参照機構ユニット４の挿脱方向Ｉに一致する姿勢で保持板４２の奥側端面４２Ｂの近傍に固定されている。
通信コネクタ４８の固定位置は、第１の係合部４９と第２の係合部２４との係合終了時に、装置本体部２上の通信コネクタ２８と接続されるように、第１の係合部４９に対して位置決めされている。
【００３６】
互いに対をなす通信コネクタ４８、２８の構成は、互いに挿脱方向Ｉに沿って着脱可能であって、接続時に配線４３ａ、４４ａと配線２８ａとが通信可能に連結されれば、特に限定されず、配線４３ａ、４４ａの種類に応じて、適宜の電気コネクタや光通信用コネクタなどを採用することができる。本実施形態では、電気コネクタを採用している。
【００３７】
このような参照機構ユニット４の構成により、参照機構ユニット４の装着時には、光ファイバ２１ｃ、４６ａが光コネクタ２３、４７によって光学的に接続されて、光入出射部４６とオプティカルカプラ２１との間に参照光束Ｌｒの導光路が形成される。
また、配線２８ａと配線４３ａ、４４ａとが、通信コネクタ２８、４８によって接続されて、移動部４３および位置検出部４４と、測定制御部２６との間の通信が可能となる。このような接続状態では、移動部４３は、測定制御部２６からの制御信号に応じて移動動作が制御される。また、位置検出部４４は、反射ミラー４５の移動量の情報を測定制御部２６に送出することができる。
例えば、移動部４３が駆動されて反射ミラー４５が移動すると、参照光束Ｌｒの光路長が変更される。例えば、コリメートレンズ４６ｂから離れる（近づく）方向に距離Δだけ移動すると、参照光束Ｌｒの光路長が２・Δだけ伸びる（縮む）ことになる。
このため、光入出射部４６、反射ミラー４５、移動部４３、および位置検出部４４は、参照光束Ｌｒの光路において参照光束Ｌｒの光路長を変更するとともに、この光路長の変化の情報を出力する光路長変更部６を構成している。
【００３８】
次に、参照機構ユニット４を装置本体部２に着脱するための装置本体部２側の構成について説明する。
装置本体部２は、筐体２ａの内部に、図４に示すような本体基板２９と着脱ガイド２７Ｒ、２７Ｌ（着脱ガイド部）とを備えている。
【００３９】
本体基板２９は、参照機構ユニット４を固定するための基台を構成する板状部材であり、開口部２ｂに面した筐体２ａ（図４では図示略）の内部に水平に配置されている。
着脱ガイド２７Ｒ、２７Ｌは、開口部２ｂから挿入される保持板４２の右端部、左端部を、それぞれ挿脱方向Ｉに沿って案内する、全体として棒状の部材である。
着脱ガイド２７Ｒ、２７Ｌは、開口部２ｂの長手方向の両端部の内側からＹ軸正方向に沿って延びるように配置され、ＹＺ平面に平行で開口部２ｂの中心を通る平面に対して面対称な形状を有している。
【００４０】
着脱ガイド２７Ｒは、Ｘ軸負方向側の側面においてＸ軸負方向側に開口し、Ｙ軸方向に沿って延びるスリット２７ａを有している。
着脱ガイド２７Ｒのスリット２７ａは、保持板４２の右端部が挿通可能な断面矩形状に形成され、Ｚ軸負方向側のスリット面は、保持板４２の右端部の下面をＺ軸負方向側から支持する受け面２７ｂになっている。
同様に、着脱ガイド２７Ｌは、Ｘ軸正方向側の側面においてＸ軸正方向側に開口し、Ｙ軸方向に沿って延びるスリット２７ａを有している。
着脱ガイド２７Ｌのスリット２７ａは、保持板４２の左端部が挿通可能な断面矩形状に形成され、Ｚ軸負方向側のスリット面は、保持板４２の左端部の下面を着脱ガイド２７Ｒの受け面２７ｂと同一高さでＺ軸負方向側から支持する受け面２７ｂになっている。
【００４１】
各スリット２７ａは、それぞれの溝底部の間のＸ軸方向の距離が保持板４２のＸ軸方向の幅よりもわずかに大きくなるように離間されている。これにより、保持板４２の左右両端部を各スリット２７ａに挿入していくと、保持板４２のＸ軸方向の位置が各スリット２７ａとの間の隙間の範囲で位置規制される。
各スリット２７ａと保持板４２とのＸ軸方向の隙間は、第１の係合部４９と第２の係合部２４とが支障なく係合を開始することができる程度の大きさにする。
【００４２】
着脱ガイド２７Ｒ、２７ＬのＹ軸負方向側の係止端面２７ｄは、それぞれＺＸ平面に平行な平面上に整列されている。このため、各係止端面２７ｄは、参照機構ユニット４の固定板４０をＹ軸方向に位置決めして係止する係止面になっている。固定板４０が各係止端面２７ｄに係止されると、保持板４２は、本体基板２９に対してＹ軸方向の一定位置に位置決めされることになる。
各端面２７ａには、参照機構ユニット４の固定ねじ４１をそれぞれ螺合するための雌ねじ部２７ｃが形成されている。
【００４３】
本体基板２９上のＹ軸正方向側には、参照機構ユニット４の第１の係合部４９、光コネクタ４７、および通信コネクタ４８と、それぞれ係合または接続する第２の係合部２４、光コネクタ２３、および通信コネクタ２８が固定されている。
第２の係合部２４は、第１の係合部４９と着脱可能に係合して、保持板４２の位置決めを行うものである。
光コネクタ２３、通信コネクタ２８は、第１の係合部４９と第２の係合部２４とが係合終了し、着脱ガイド２７Ｒ、２７Ｌの各係止端面２７ｄに参照機構ユニット４の固定板４０が係止された際に、参照機構ユニット４の光コネクタ４７、通信コネクタ４８とそれぞれ接続される位置に固定されている。
【００４４】
このような構成により、参照機構ユニット４は、保持板４２のＸ軸方向の両端部を各スリット２７ａに挿入し、固定板４０が各係止端面２７ｄに係止するまでＹ軸正方向側に押し込むと、第１の係合部４９が第２の係合部２４に係合されるともに、光コネクタ４７、通信コネクタ４８が、それぞれ光コネクタ２３、通信コネクタ２８と接続される。
このとき、各固定ねじ４１は、各雌ねじ部２７ｃと対向する位置に配置される。このため、固定ねじ４１を雌ねじ部２７ｃにねじ込むことで、固定板４０を着脱ガイド２７Ｒ、２７Ｌに固定することができる。これにより、参照機構ユニット４が装置本体部２に装着される。
この状態から、固定ねじ４１を外し、固定板４０ごと保持板４２をＹ軸負方向側に引き抜くと、第１の係合部４９と保持板４２との係合が解除されるとともに、コネクタ対をなす光コネクタ２３、４７、および通信コネクタ２８、４８との接続が解除される。これにより、参照機構ユニット４を装置本体部２から取り外すことができる。
【００４５】
このため、着脱ガイド２７Ｒ、２７Ｌは、保持板４２を挿脱方向Ｉに沿って挿脱するため、挿脱方向Ｉに沿って保持板４２をガイドする着脱ガイド部を構成している。
第２の係合部２４は、保持板４２の第１の係合部４９に着脱可能に係合し、係合時に保持板４２を挿脱方向Ｉおよび挿脱方向Ｉに直交する方向に位置決めする係合部になっている。
固定板４０、固定ねじ４１は、第２の係合部２４によって位置決めされて挿入された保持板４２を装置本体部２に固定する固定部を構成している。
また、これら着脱ガイド２７Ｒ、２７Ｌ、第１の係合部４９、第２の係合部２４、固定板４０、および固定ねじ４１は、保持板４２を装置本体部２に位置合わせして着脱する着脱機構７（図４参照）を構成している。
【００４６】
このような構成の参照機構ユニット４は、厚さ測定装置１によって測定可能な厚さ範囲の全体が測定可能であってもよいし、測定可能な厚さ範囲の一部が測定可能であってもよい。
測定可能な厚さ範囲の一部が測定可能である場合、例えば、図１に示すように、参照機構ユニット４として、それぞれ厚さ測定範囲が異なる光路長変更部６Ａ、６Ｂ、６Ｃを複数の参照機構ユニット４Ａ、４Ｂ、４Ｃを用意しておき、被検体５０の厚さに応じて、好感して用いるようにする。
参照機構ユニット４Ａ、４Ｂ、４Ｃの厚さ測定範囲は、これらの長さ測定範囲を合わせると、厚さ測定装置１としての厚さ測定範囲の全体をカバーすることができるよう設定する。参照機構ユニット４Ａ、４Ｂ、４Ｃの光路長変更部６は、それぞれの厚さ測定範囲に応じて異なる構成を採用することができる。
【００４７】
光検出部２５は、図２に示すように、光ファイバ２１ｄの端面から出射された合成光束の光強度を検出して、光強度信号を生成するものであり、適宜の光検出センサを採用することができる。本実施形態ではフォトダイオードを用いている。
光ファイバ２１ｄから出射される合成光束は、光ファイバ２１ｂからオプティカルカプラ２１に入射する反射光束Ｌｍ’と、光ファイバ２１ｃを戻ってオプティカルカプラ２１に入射する参照光束Ｌｒとが合成された合成光束Ｌｃである。
光検出部２５は、後述する測定制御部２６と配線２５ａを介して電気的に接続されている。このため、光検出部２５によって検出された光強度は、配線２５ａを通じ光強度信号として測定制御部２６に送出される。
【００４８】
測定制御部２６は、移動部４３を駆動して参照光束Ｌｒの光路長を変化させつつ、光検出部２５からの光強度信号を取得し、この光強度信号のピーク値の位置と参照光束Ｌｒの光路長の変化との関係を解析して、被検体５０の厚さを測定するものである。
このため、測定制御部２６は、配線２５ａを介して、光検出部２５と電気的に接続されるとともに、通信コネクタ４８と接続された配線２８ａを介して、移動部４３、位置検出部４４と通信可能に接続されている。
【００４９】
測定制御部２６の装置構成は、ＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェース、外部記憶装置などからなるコンピュータからなり、このコンピュータによって、上記に説明した各機能に対応する制御プログラムや演算プログラムが実行されるようになっている。
【００５０】
また、測定制御部２６には、端末５が接続され、端末５を介して、操作者が測定に関する操作入力を行ったり、測定結果の表示を表示させたりすることができるようになっている。
端末５は、操作者が操作入力を行うため、例えば、キーボード、マウス、操作ボタン等の操作入力手段を備える操作部５ａと、測定制御部２６が行う制御や演算結果に関する情報を文字や画像等によって表示する表示部５ｂとを備える。
【００５１】
次に、厚さ測定装置１の動作について説明する。
図５は、本発明の第２の実施形態の厚さ測定装置の光検出部の光強度信号の一例を示す模式的なグラフである。横軸は光強度が測定された時の反射ミラーの位置、縦軸は光強度である。
【００５２】
厚さ測定装置１によって、被検体５０の厚さ測定を行うには、まず、被検体５０の厚さが測定可能な参照機構ユニット４を選択して、装置本体部２に装着する。
すなわち、図４に示すように、参照機構ユニット４の第１の係合部４９、通信コネクタ４８、光コネクタ４７が、それぞれ、装置本体部２内の第２の係合部２４、通信コネクタ２８、光コネクタ２３と略対向するように参照機構ユニット４を水平に保持する。そして、保持板４２の右端部および左端部を、奥側端面４２Ｂ側から着脱ガイド２７Ｒ、２７Ｌの各スリット２７ａに嵌め込み、参照機構ユニット４を開口部２ｂ内に挿入していく。
参照機構ユニット４は、着脱ガイド２７Ｒ、２７Ｌの各受け面２７ｂを滑って奥側に移動し、これにより、参照機構ユニット４のＺ軸方向の位置と、Ｘ軸方向の位置とがスリット２７ａによって規制される。このため、参照機構ユニット４の第１の係合部４９は、第２の係合部２４と係合可能な範囲に位置規制されつつ挿入されていく。
【００５３】
第１の係合部４９が第２の係合部２４と係合可能な位置まで押し込まれると、第２の係合部２４が第１の係合部４９に係合し始める。これにより、保持板４２が、徐々に位置決めされていく。
このとき、第１の係合部４９に対して一定の位置関係にある光コネクタ４７、通信コネクタ４８は、それぞれ第２の係合部２４に対して同様の位置関係にある光コネクタ２３、通信コネクタ２８に対して、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に位置決めされて、互いに正対していく。
さらに、参照機構ユニット４を押し込むと、対をなす光コネクタ４７、２３と、通信コネクタ４８、２８とが、Ｙ軸方向に嵌合し始め、それぞれの接続が進行する。
固定板４０が、着脱ガイド２７Ｒ、２７Ｌの各係止端面２７ｄに当接されると、第１の係合部４９、第２の係合部２４の係合が終了するとともに、Ｙ軸方向の接続位置が所定の接続位置になって、参照機構ユニット４の接続が完了する。
この状態で、固定ねじ４１の雌ねじ部２７ｃに螺合して、固定板４０を着脱ガイド２７Ｒ、２７Ｌに固定する。
これにより、参照機構ユニット４の装着が完了する。
【００５４】
次に、操作者は厚さ測定装置１を起動し、図２に示すように、被検体５０に向けて測定ヘッド部３を位置合わせする。
厚さ測定装置１が起動されると、光源部２０から光束Ｌが出射される。また、測定制御部２６を介して移動部４３の位置が初期化され、参照光束Ｌｒの光路長が、予め決められた基準光路長に設定される。
【００５５】
図２に示すように、光源部２０から出射された光束Ｌは、光ファイバ２１ａを通ってオプティカルカプラ２１に入射し、測定光束Ｌｍと参照光束Ｌｒとに分割される。
測定光束Ｌｍは、光ファイバ２１ｂ、３ａを通じて、測定ヘッド部３の集光レンズ３ｃから集光光束として出射される。なお、測定ヘッド部３は、例えば、測定光束Ｌｍが厚さの測定部位の表面５０ａに集光するように位置合わせしておく。
測定光束Ｌｍは、被検体５０の表面５０ａや裏面５０ｂで反射され、集光レンズ３ｃの開口角の範囲の反射光束が、反射光束Ｌｍ’として、集光レンズ３ｃによって集光され、光ファイバ３ａに光結合される。
反射光束Ｌｍ’は、光ファイバ３ａ、２１ｂを介して、オプティカルカプラ２１に入射する。
【００５６】
一方、参照光束Ｌｒは、光ファイバ２１ｃの端面から出射されると、光コネクタ２３、４７によって接続された光ファイバ４６ａのファイバ端面に入射し、光ファイバ４６ａの他端側のファイバ端面から、光入出射部４６内に出射される。
光入出射部４６に出射した参照光束Ｌｒは、コリメートレンズ４６ｂによって平行光束化されて、光入出射部４６から出射され、反射ミラー４５で反射されてコリメートレンズ４６ｂに再入射する。
再入射した参照光束Ｌｒは、コリメートレンズ４６ｂで集光されて光ファイバ４６ａのファイバ端面に光結合され、光ファイバ４６ａ、２１ｃを介して、オプティカルカプラ２１に入射する。
【００５７】
オプティカルカプラ２１に入射した、反射光束Ｌｍ’、参照光束Ｌｒは、オプティカルカプラ２１によって合成されて合成光束Ｌｃとして、光ファイバ２１ｄに導光される。
このため、オプティカルカプラ２１は、反射光束Ｌｍ’と参照光束Ｌｒとを合成して合成光束Ｌｃを形成する光束合成部を構成している。
この合成光束Ｌｃは、光ファイバ２１ｄを通って、光検出部２５に入射する。
【００５８】
操作者が操作部５ａから測定開始を操作入力すると、測定制御部２６は、移動部４３を駆動して、反射ミラー４５を、参照光束Ｌｒの光軸に沿う方向に動かすとともに、光検出部２５から送出される光強度信号を取得するとともに、位置検出部４４から反射ミラー４５の移動位置の情報を取得する。
このとき、合成光束Ｌｃのうち、参照光束Ｌｒの光路長が、反射ミラー４５の移動位置に応じて変化する。
一方、合成光束Ｌｃにおける反射光束Ｌｍ’には、被検体５０の表面５０ａ、裏面５０ｂで反射された光束成分が含まれているため、参照光束Ｌｒの光路長がこれらの反射面の位置に相当する光路長に一致する位置を中心として、コヒーレンス長に対応する範囲で干渉が起こり、光強度信号が振動する。
【００５９】
例えば、反射ミラー４５の位置と光強度信号との関係をグラフにプロットすると、図５に主要部を示すような振動波形を伴った光強度信号のグラフが得られる。
光強度信号は、反射ミラー４５の位置ｄ１、ｄ２の近傍でそれぞれ一群の振動波形が現れる。すなわち、干渉によって光強度が増大した光強度の最大ピーク値Ｉ１、Ｉ２の前後の狭い領域内で振幅が減衰しつつ振動し、それ以外の領域では略一定の光強度が得られる。
位置ｄ１、ｄ２間の距離の２倍は、表面５０ａと裏面５０ｂとの光路長に相当するため、２・（ｄ２−ｄ１）を被検体５０の屈折率ｎで割れば、被検体５０の厚さを算出することができる。
【００６０】
測定制御部２６は、このような光強度信号の波形解析を行って、振動波形ごとに、光強度の最大ピーク値Ｉ１、Ｉ２と、これらの最大ピーク値の反射ミラー４５の位置ｄ１、ｄ２を求め、上記の演算を行うことにより、被検体５０の厚さを算出し、この厚さを光強度信号とともに表示部５ｂに表示する。
以上で、被検体５０の厚さの測定が終了する。
【００６１】
このように、本実施形態の厚さ測定装置１によれば、低コヒーレンス干渉を用いた被検体５０の厚さ測定を行うことができる。
本実施形態の参照機構ユニット４は、上記の装着動作を逆順に行うことにより、装置本体部２から容易に取り外すことができる。
すなわち、参照機構ユニット４において、高精度の位置決めが必要となる光路長変更部６は、保持板４２上に位置調整された状態で固定されており、参照機構ユニット４の着脱に際して、その位置関係が変化することはない。また、ファイバ端面同士の位置合わせが必要となる光ファイバ４６ａと光ファイバ２１ｂとは、光コネクタ４７、２３を挿抜方向に沿って接続することにより、接続時に必要な位置関係に対置される。
このため、参照機構ユニット４の着脱時には、操作者による調整作業が不要となるため、調整技術を有する操作者でなくても、容易に着脱することができる。
また、参照機構ユニット４を繰り返し着脱して使用しても、着脱の繰り返しのみによって、測定精度が変化することはない。
【００６２】
本実施形態によれば、参照機構ユニット４の構成部品に、劣化や故障が発生した場合には、参照機構ユニット４を取り外し、参照機構ユニット４を単位として交換することができる。
したがって、予備の参照機構ユニット４を用意しておくことにより、参照機構ユニット４の構成部品に劣化や故障が発生した場合でも、参照機構ユニット４のみを予備品に交換することで、測定精度が維持された長さ測定を続けることができる。
【００６３】
また、厚さの測定範囲の異なる参照機構ユニット４を複数用意しておくと、参照機構ユニット４を交換するだけで、容易かつ迅速に厚さの測定範囲を変更することができる。このため、１台の厚さ測定装置１であっても、種々の厚さの測定範囲に対応することが可能となる。
このような測定範囲が制限された参照機構ユニット４は、幅広い測定範囲を有する参照機構ユニット４に比べて、測定範囲の大きさに特化して、光路長変更部６の構成を選択することができる。このため、個々の参照機構ユニット４をより簡素かつ安価な構成とすることが可能となる。
また、反射ミラー４５の移動範囲や移動速度の条件によって、可動部の摩耗等の劣化が進行しやすくなる厚さ範囲の測定が多い場合には、そのような測定範囲の参照機構ユニット４のみを必要に応じて交換、修理すればよい。一方、摩耗等の劣化が起こりにくい参照機構ユニット４は、長期間使用できるため、全体としてメンテナンスに要する費用を低減することができる。
【００６４】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態の厚さ測定装置について説明する。
図６は、本発明の第２の実施形態の厚さ測定装置の主要部の構成を説明する模式的な斜視図である。図７は、本発明の第２の実施形態の厚さ測定装置の保持部材および光路長変更部の構成を示す模式的な平面図である。
【００６５】
本実施形態の厚さ測定装置６１（図１参照）は、図６に主要部を示すように、上記第１の実施形態の厚さ測定装置１の参照機構ユニット４、着脱ガイド２７Ｌに代えて、参照機構ユニット６４、可動着脱部６７Ｌを備え、装置本体部２において第２の係合部２４を削除し、移動機構６８、ガイド部材６９を追加したものである。
以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００６６】
参照機構ユニット６４は、図６、７に示すように、上記第１の実施形態の参照機構ユニット４の第１の係合部４９を削除し、光コネクタ４７、通信コネクタ４８を、保持板４２の左端部に移動し、例えば、Ｙ軸負方向側からＹ軸正方向側に向かって、この順に配置したものである。
ただし、光コネクタ４７、通信コネクタ４８の向きは、それぞれの挿抜方向Ｃが、参照機構ユニット４の挿脱方向Ｉと交差する一定方向に向けられている。本実施形態では、挿抜方向Ｃは、挿脱方向Ｉと直交するＸ軸方向に向けられており、Ｘ軸負方向側に、光コネクタ４７、通信コネクタ４８の接続部が向けられている。
【００６７】
可動着脱部６７Ｌは、着脱ガイド２７ＬとＸ軸方向に対向して配置され、Ｙ軸方向に沿って延ばされた棒状部材であり、移動機構６８によって、光コネクタ４７、通信コネクタ４８の挿抜方向Ｃと平行なＸ軸方向に平行移動可能に支持されている。図６では、可動着脱部６７Ｌが、最もＸ軸正方向側に移動した位置と、最もＸ軸負方向側に移動した位置とが、それぞれ実線と二点鎖線とで描かれている。
可動着脱部６７ＬのＹ軸負方向側には、着脱ガイド２７Ｒの係止端面２７ｄとＹ軸方向に整列する位置に、係止端面６７ｄが形成されている。係止端面６７ｄの中心部には、雌ねじ部２７ｃが形成されている。
可動着脱部６７ＬのＸ軸正方向側の側面には、Ｙ軸負方向側からＹ軸正方向側に向かって、光コネクタ２３、通信コネクタ２８がこの順に設けられている。
光コネクタ２３、通信コネクタ２８の向きと配置とは、後述するように参照機構ユニット６４が装置本体部２内に挿入され位置決めされた状態で、参照機構ユニット６４の光コネクタ４７、通信コネクタ４８とそれぞれ対向して接続可能となるように設定されている。
【００６８】
移動機構６８は、可動着脱部６７Ｌを、光コネクタ２３、通信コネクタ２８の挿抜方向Ｃに沿うＸ軸方向に進退させて、コネクタ対をなす光コネクタ２３、４７と、通信コネクタ２８、４８とを着脱可能に挿抜するとともに、装着時に参照機構ユニット６４のＹ軸方向の位置を固定するものである。このため、移動機構６８による可動着脱部６７Ｌの進退方向は、挿抜方向Ｃと一致している。
本実施形態では、移動機構６８の概略構成は、可動着脱部６７ＬをＸ軸方向に移動可能に支持するスライドガイド６８ｂと、スライドガイド６８ｂに支持された可動着脱部６７ＬをＸ軸方向に移動させるための駆動力を発生する駆動部６８ｃと、駆動部６８ｃによる駆動力を可動着脱部６７Ｌに伝達する駆動軸６８ｄとを備える。
移動機構６８は不図示の配線によって測定制御部２６と電気的に接続され、測定制御部２６からの制御信号によって、移動動作が制御されるようになっている。
【００６９】
移動機構６８の構成は、特に限定されないが、一例として、例えば、スライドガイド６８ｂ、駆動部６８ｃ、駆動軸６８ｄがそれぞれ、１軸ステージ、モータ、送りねじからなる構成などを挙げることができる。
【００７０】
ガイド部材６９は、保持板４２の右端部を上記第１の実施形態と同様にして、着脱ガイド２７Ｒに挿入していく際に、保持板４２の左端部の下面を摺動可能に支持し、保持板４２の左端部のＺ軸方向の位置を一定高さに位置決めして支持するものである。
本実施形態では、例えば、摺動性の良好な合成樹脂製の角棒状部材を採用している。
【００７１】
このような構成により、着脱ガイド２７Ｒ、可動着脱部６７Ｌ、移動機構６８、ガイド部材６９、固定板４０、および固定ねじ４１は、保持板４２を装置本体部２に位置合わせして着脱する着脱機構７０（図６参照）を構成している。
【００７２】
このような構成の厚さ測定装置６１は、参照機構ユニット６４の着脱動作が上記第１の実施形態の参照機構ユニット４の着脱動作と異なるのみで、その他の動作は上記第１の実施形態と同様である。
そこで、参照機構ユニット６４の着脱動作について上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００７３】
参照機構ユニット６４を装着するには、操作部５ａから可動着脱部６７ＬをＸ軸負方向側に退避させる操作入力を行う。これにより、測定制御部２６は、移動機構６８の動作を制御して、可動着脱部６７ＬをＸ軸負方向側の位置（図６における二点鎖線参照）に退避させる。
なお、このとき、他の参照機構ユニット６４がすでに装着済みであれば、可動着脱部６７Ｌの移動に伴って、光コネクタ２３、通信コネクタ２８もＸ軸負方向側に移動するため、それぞれの接続が解除される。この場合は、装着済みの参照機構ユニット６４の固定ねじ４１を外し、装置本体部２の挿脱方向Ｉに沿って外部に引き抜くことにより、図６に示す状態となる。
【００７４】
次に、装着する参照機構ユニット６４の光コネクタ４７、通信コネクタ４８を左側に向けて、参照機構ユニット６４を水平に保持する。そして、保持板４２の右端部を奥側端面４２Ｂ側から着脱ガイド２７Ｒのスリット２７ａに嵌め込むとともに、保持板４２の左端部をガイド部材６９上に重ねた状態で、参照機構ユニット６４を開口部２ｂ内に挿入していく。
参照機構ユニット６４は、着脱ガイド２７Ｒの受け面２７ｂと、ガイド部材６９の上面を滑って奥側に移動し、これにより、参照機構ユニット６４のＺ軸方向の位置がスリット２７ａとガイド部材６９とによって、Ｘ軸正方向の位置とがスリット２７ａによって規制されつつ、参照機構ユニット６４が挿入されていく。
【００７５】
固定板４０が、係止端面２７ｄ、６７ｄに当接したら、挿入を停止する。このとき、参照機構ユニット６４はＹ軸方向に位置決めされており、このため、対をなす光コネクタ４７、２３と、通信コネクタ４８、２８とが、それぞれ正対している。
次に、操作者は操作部５ａから接続開始の操作入力を行う。これにより、測定制御部２６は、移動機構６８の動作を制御して、可動着脱部６７ＬをＸ軸正方向に移動する。これにより、光コネクタ４７、２３と、通信コネクタ４８、２８とが接続される。
可動着脱部６７Ｌの移動に伴って、参照機構ユニット６４は、Ｘ軸方向にも位置決めされ、各固定ねじ４１の雄ねじ部４１ｂの位置が、対応する雌ねじ部２７ｃの位置に位置合わせされる。
移動機構６８の動作が終了したら、操作者は固定ねじ４１をねじ込んで、参照機構ユニット６４と装置本体部２とを固定する。
このようにして、参照機構ユニット６４の装着が完了する。
この動作を逆に行えば、参照機構ユニット６４を装置本体部２から取り外すことができる。
【００７６】
本実施形態の厚さ測定装置６１によれば、参照機構ユニット６４の着脱方法が異なるのみで、上記第１の実施形態の厚さ測定装置１と同様に厚さ測定を行うことができる。
また、着脱方法が異なるものの、参照機構ユニット６４を容易に着脱できるため、交換が容易となる。
特に、参照機構ユニット６４は、参照機構ユニット６４の挿脱方向Ｉと交差する挿抜方向Ｃにおいて対をなす光コネクタ２３、４７、通信コネクタ２８、４８を挿抜するため、これらの接続後は、可動着脱部６７Ｌを移動しない限り、参照機構ユニット６４が装置本体部２から外れない。このため、外部振動などに対しても接続の信頼性を高めることができる。このように、本実施形態の可動着脱部６７Ｌは、参照機構ユニット６４を固定する固定部も兼ねている。
【００７７】
なお、上記の各実施形態の説明では、着脱機構の固定部が、ねじ方式の場合の例で説明したが、固定部はねじ方式には限定されない。
例えば、凹凸嵌合による固定や、プッシュプル固定具による固定や、スライドロック、レバーロックによる固定などの機械式の固定部が可能である。また、電磁的に固定および固定解除を行う固定部も可能である。
【００７８】
また、上記第２の実施形態の説明では、可動着脱部６７Ｌを移動機構６８によって、着脱動作を自動化する場合の例で説明した。その際、一例として、装着の完了を操作者が判断して、固定ねじ４１による最終の固定を行うとして説明した。
ただし、装置本体部２に保持板４２の位置を検出するセンサを配置することで、装着の完了も自動的に判定することも可能である。
また、第２の実施形態では、コネクタ対の接続により、保持板４２の引き抜きが困難になるため、コネクタ対は固定部の機能を兼ねることが可能である。よって、固定ねじ４１による固定は省略することも可能である。
また、固定ねじ４１を電気的に作動可能な固定部に代えることにより、固定部による固定を自動化することも可能である。
また、移動機構６８に代えて、例えば、送りねじ、テコ、リンクなどの機械的な可動機構を用いて操作者の操作を伝達して、可動着脱部６７Ｌを移動させる構成としてもよい。また、移動終了後に、ネジ式の固定機構や、ワンタッチでロックする機械式の固定機構などによって、可動機構の位置を固定することも可能である。
【００７９】
また、上記各実施形態では、光路長変更部が、参照光束を反射する参照鏡の位置を変更して光路長を変更する場合の例で説明したが、光路長が変更できれば他の手段を用いて光路長を変更することも可能である。
例えば、参照鏡に代えて、例えば、コーナーキューブ等の平面ミラー以外の反射部材を用いてもよい。
また、光路長は、参照光束の光路中に空気より屈折率が大きい媒質を挿入し、この媒質に満たされた光路の長さを変えることによって、光路長を変更してもよい。
【００８０】
また、上記の各実施形態に説明したすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせを代えたり、削除したりして実施することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１、６１  厚さ測定装置
２  装置本体部
３  測定ヘッド部
３ａ、２１ｂ  光ファイバ
３ｂ  光コネクタ
４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、６４  参照機構ユニット
６、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ  光路長変更部
７、７０  着脱機構
２０  光源部
２１  オプティカルカプラ（光束分割部、光束合成部）
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、４６ａ  光ファイバ
２３、４７  光コネクタ
２４  第２の係合部
２５  光検出部
２６  測定制御部（長さ測定部）
２７Ｒ、２７Ｌ  着脱ガイド
２８、４８  通信コネクタ
２８ａ、４３ａ、４４ａ  配線（通信路）
２９  本体基板
４０  固定板
４１  固定ねじ（固定部）
４２  保持板（保持部材）
４３  移動部
４４  位置検出部（位置情報出力部）
４５  反射ミラー（参照鏡）
４６  光入出射部
４９  第１の係合部
５０  被検体
５０ａ  表面（被検面）
５０ｂ  裏面（被検面）
６７Ｌ  可動着脱部（固定部）
６８  移動機構
６９  ガイド部材
Ｃ  挿抜方向
Ｉ  挿脱方向
Ｌｃ  合成光束
Ｌｍ  測定光束
Ｌｍ’  反射光束
Ｌｒ  参照光束
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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