(57)【要約】【課題】レーザ光の特徴である可干渉性を利用して被測定物の厚みを高精度に測定する厚み測定方法及び厚み測定装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る厚み測定方法及び厚み測定装置によれば、測定光を分割し、第１測定光を被測定物６の第１測定点Ｓ１に照射し、第２測定光を裏面に位置する第２測定点Ｓ２に照射する。そして、これらの干渉光の明部のピーク位置とその位置における干渉光の対称性に基づいて、第１測定光、第２測定光と参照光との光路長が等しくなる反射点の位置を取得する。そして、その位置に基づいて被測定物６の厚みｔを測定する。よって、レーザ光の可干渉性を用いた高精度な厚み測定を行うことができる。【選択図】図１
2011095195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる波長の第１レーザ光と第２レーザ光とを分割点で参照光と測定光に２分割し、
参照光をその光路長を変化させる方向に移動可能な反射点で反射させるとともに当該反射点で反射した参照光と被測定物の測定点で反射した測定光とを干渉させ、その干渉光の強度変化に基づいて被測定物の厚みを測定する厚み測定方法であって、
測定光をさらに測定光分割部で第１測定光と第２測定光とに分割するとともに、
第１測定光及び第２測定光の光路長と参照光の光路長とが等しくなる反射点の位置を原点位置情報として記録する原点取得ステップと、
反射点の位置を移動させながら第１レーザ光と第２レーザ光とを照射して第１レーザ光及び第２レーザ光の第１測定光を被測定物の第１測定点で反射させるとともに第１レーザ光及び第２レーザ光の第２測定光を第１測定点の裏面に位置する第２測定点で反射させ、第１測定点で反射した第１レーザ光及び第２レーザ光の第１測定光と第２測定点で反射した第１レーザ光及び第２レーザ光の第２測定光と反射点で反射した第１レーザ光及び第２レーザ光の参照光との干渉光の強度データを取得するデータ取得ステップと、
前記強度データに対しフーリエ変換を施して各干渉光の周期、位相、振幅を取得するフーリエ変換ステップと、
当該フーリエ変換ステップで得られた各干渉光の周期、位相、振幅が第１測定光のものか第２測定光のものかに識別する識別ステップと、
第１レーザ光の第１測定光と第１レーザ光の参照光とによる第１干渉光の波形と第２レーザ光の第１測定光と第２レーザ光の参照光とによる第２干渉光の波形とを識別ステップで識別した第１測定光による干渉光の周期、位相、振幅から求め、第１干渉光と第２干渉光とが共に強度のピークを取り且つ当該ピーク位置の前後で第１干渉光と第２干渉光の波形が対称となる反射点の位置を第１位置情報として記録するとともに、第１レーザ光の第２測定光と第１レーザ光の参照光とによる第３干渉光の波形と第２レーザ光の第２測定光と第２レーザ光の参照光とによる第４干渉光の波形とを識別ステップで識別した第２測定光による干渉光の周期、位相、振幅から求め、第３干渉光と第４干渉光とが共に強度のピークを取り且つ当該ピーク位置の前後で第３干渉光と第４干渉光の波形が対称となる反射点の位置を第２位置情報として記録する記録ステップと、
前記原点位置情報と第１位置情報と第２位置情報とに基づいて被測定物の厚みを算出する測定ステップと、
を有することを特徴とする厚み測定方法。
【請求項２】
無測定物状態で第１測定光と第２測定光とが同じ光路を互いに逆方向に進んで前記測定光分割部に帰還する光路をとり、
原点取得ステップによる原点位置情報の取得を、
無測定物状態で反射点の位置を移動させながら第１レーザ光と第２レーザ光とを照射して帰還した第１測定光と帰還した第２測定光と反射点で反射した参照光との干渉光の強度データを取得する原点設定時の取得ステップと、
前記強度データに対しフーリエ変換を施して各干渉光の周期、位相、振幅を取得する原点設定時のフーリエ変換ステップと、
第１レーザ光の第１測定光と第１レーザ光の参照光とによる第１干渉光と第２レーザ光の第１測定光と第２レーザ光の参照光とによる第２干渉光と第１レーザ光の第２測定光と第１レーザ光の参照光とによる第３干渉光と第２レーザ光の第２測定光と第２レーザ光の参照光とによる第４干渉光とが共に強度のピークを取り且つ当該ピーク位置の前後で第１干渉光と第２干渉光と第３干渉光と第４干渉光の波形が対称となる反射点の位置を原点位置情報とする原点情報取得ステップと、
により行うことを特徴とする請求項１記載の厚み測定方法。
【請求項３】
波長の異なる２つのレーザ光を出射するレーザ照射手段と、
当該レーザ照射手段から出射したレーザ光を参照光と測定光とに分割する分割部と、
前記参照光を反射するとともに前記参照光の光路長が変化する方向に移動可能な反射部と、
当該反射部の反射点の位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記測定光を第１測定光と第２測定光とに分割する測定光分割部と、
被測定物の配置位置を挟んで対向する位置に設けられ第１測定光を出射する第１出射口と第２測定光を出射する第２出射口と、
第１測定光と第２測定光と参照光とを受光してその干渉光の強度に応じた信号を出力する受光部と、
前記位置情報取得部からの位置情報と前記受光部からの信号とから強度データを作成しさらに所定の演算を行う演算部と、を備え、
請求項１又は請求項２記載の原点取得ステップとデータ取得ステップとフーリエ変換ステップと識別ステップと記録ステップと測定ステップとを行い被測定物の厚みを測定することを特徴とする厚み測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光の干渉を用いて被測定物の厚みを高精度に測定するための厚み測定方法及び厚み測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーザ光を用いたレーザ測距方法は、例えばレーザ光を参照光と測定光とに分割し、その参照光と被測定物で反射された測定光との時間差から両者の光路差を求めることで被測定物までの距離を測定する。このような参照光と測定光との時間差から測距を行う従来のレーザ測距方法では、その測距精度はレーザ光の波長レベル、即ちｎｍ（ナノメートル）オーダーには遠く及ばない。
【０００３】
そこで本願発明者は下記［特許文献１］に示すように、波長の異なる複数のレーザ光を用い、さらにその光路差を変化させることでレーザ光の特徴である可干渉性を利用した高精度のレーザ測距方法及びそのレーザ測距方法を行うレーザ測距装置に関する発明を行った。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公報第２００８／０９９７８８号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
［特許文献１］に開示された発明により被測定物までの距離を高精度に測距することが可能となったが、実用に際しては被測定物までの距離を測距するよりも被測定物の厚みを測定する方が有用である場合が多く、この点に関して更なる改善が望まれる。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、レーザ光の特徴である可干渉性を利用するとともに、被測定物の表面と裏面に位置する２つの測定点に測定光をそれぞれ同時に照射して被測定物の厚みを高精度に測定する厚み測定方法及び厚み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】
【０００７】
本発明は、
（１）異なる波長の第１レーザ光と第２レーザ光とを分割点で参照光と測定光に２分割し、参照光をその光路長を変化させる方向に移動可能な反射点で反射させるとともに当該反射点で反射した参照光と被測定物６の測定点で反射した測定光とを干渉させ、その干渉光の強度変化に基づいて被測定物６の厚みｔを測定する厚み測定方法であって、
測定光をさらに測定光分割部２８で第１測定光と第２測定光とに分割するとともに、
第１測定光及び第２測定光の光路長と参照光の光路長とが等しくなる反射点の位置を原点位置情報として記録する原点取得ステップと、
反射点の位置を移動させながら第１レーザ光と第２レーザ光とを照射して第１レーザ光及び第２レーザ光の第１測定光を被測定物６の第１測定点Ｓ１で反射させるとともに第１レーザ光及び第２レーザ光の第２測定光を第１測定点Ｓ１の裏面に位置する第２測定点Ｓ２で反射させ、第１測定点Ｓ１で反射した第１レーザ光及び第２レーザ光の第１測定光と第２測定点Ｓ２で反射した第１レーザ光及び第２レーザ光の第２測定光と反射点で反射した第１レーザ光及び第２レーザ光の参照光との干渉光の強度データを取得するデータ取得ステップと、
前記強度データに対しフーリエ変換を施して各干渉光の周期、位相、振幅を取得するフーリエ変換ステップと、
当該フーリエ変換ステップで得られた各干渉光の周期、位相、振幅が第１測定光のものか第２測定光のものかに識別する識別ステップと、
第１レーザ光の第１測定光と第１レーザ光の参照光とによる第１干渉光の波形と第２レーザ光の第１測定光と第２レーザ光の参照光とによる第２干渉光の波形とを識別ステップで識別した第１測定光による干渉光の周期、位相、振幅から求め、第１干渉光と第２干渉光とが共に強度のピークを取り且つ当該ピーク位置の前後で第１干渉光と第２干渉光の波形が対称となる反射点の位置を第１位置情報として記録するとともに、第１レーザ光の第２測定光と第１レーザ光の参照光とによる第３干渉光の波形と第２レーザ光の第２測定光と第２レーザ光の参照光とによる第４干渉光の波形とを識別ステップで識別した第２測定光による干渉光の周期、位相、振幅から求め、第３干渉光と第４干渉光とが共に強度のピークを取り且つ当該ピーク位置の前後で第３干渉光と第４干渉光の波形が対称となる反射点の位置を第２位置情報として記録する記録ステップと、
前記原点位置情報と第１位置情報と第２位置情報とに基づいて被測定物６の厚みｔを算出する測定ステップと、
を有することを特徴とする厚み測定方法を提供することにより、上記課題を解決する。
（２）無測定物状態で第１測定光と第２測定光とが同じ光路を互いに逆方向に進んで前記測定光分割部に帰還する光路をとり、
原点取得ステップによる原点位置情報の取得を、
無測定物状態で反射点の位置を移動させながら第１レーザ光と第２レーザ光とを照射して帰還した第１測定光と帰還した第２測定光と反射点で反射した参照光との干渉光の強度データを取得する原点設定時の取得ステップと、
前記強度データに対しフーリエ変換を施して各干渉光の周期、位相、振幅を取得する原点設定時のフーリエ変換ステップと、
第１レーザ光の第１測定光と第１レーザ光の参照光とによる第１干渉光と第２レーザ光の第１測定光と第２レーザ光の参照光とによる第２干渉光と第１レーザ光の第２測定光と第１レーザ光の参照光とによる第３干渉光と第２レーザ光の第２測定光と第２レーザ光の参照光とによる第４干渉光とが共に強度のピークを取り且つ当該ピーク位置の前後で第１干渉光と第２干渉光と第３干渉光と第４干渉光の波形が対称となる反射点の位置を原点位置情報とする原点情報取得ステップと、
により行うことを特徴とする上記（１）記載の厚み測定方法を提供することにより、上記課題を解決する。
（３）波長の異なる２つのレーザ光を出射するレーザ照射手段１０と、当該レーザ照射手段１０から出射したレーザ光を参照光と測定光とに分割する分割部１２と、前記参照光を反射するとともに前記参照光の光路長が変化する方向に移動可能な反射部１４と、当該反射部１４の反射点の位置情報を取得する位置情報取得部２４と、前記測定光を第１測定光と第２測定光とに分割する測定光分割部２８と、被測定物６の配置位置を挟んで対向する位置に設けられ第１測定光を出射する第１出射口１６ａと第２測定光を出射する第２出射口１６ｂと、第１測定光と第２測定光と参照光とを受光してその干渉光の強度に応じた信号を出力する受光部１８と、前記位置情報取得部２４からの位置情報と前記受光部１８からの信号とから強度データを作成しさらに所定の演算を行う演算部２０と、を備え、
上記（１）又は（２）記載の原点取得ステップとデータ取得ステップとフーリエ変換ステップと識別ステップと記録ステップと測定ステップとを行い被測定物６の厚みｔを測定することを特徴とする厚み測定装置５０を提供することにより、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る厚み測定方法及び厚み測定装置によれば、被測定物の厚みを高精度に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る厚み測定装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る厚み測定方法及び厚み測定装置の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１に本発明に係る厚み測定装置５０を示す。尚、図１中の破線はレーザ光の光路を示す。図１に示す本発明に係る厚み測定装置５０は、所定の発振波長の第１レーザ光を出射する第１レーザ照射手段１０ａと、第１レーザ光とは異なる発振波長の第２レーザ光を出射する第２レーザ照射手段１０ｂと、を備えたレーザ照射手段１０を有している。
【００１２】
レーザ照射手段１０の個々のレーザ照射手段（本例における第１レーザ照射手段１０ａ、第２レーザ照射手段１０ｂ）に関しては特に限定はなく、４００ｎｍ〜７５０ｎｍの可視光領域の発振波長を有するヘリウムネオンレーザやアルゴンレーザ、クリプトンイオンレーザ、ヘリウムカドミウムレーザ等のガスレーザ、ルビーレーザやＹＡＧレーザ等の固体レーザ、金属レーザ、半導体レーザ等を用いることができる。中でも特に、半導体レーザを用いることが好ましい。更に、各レーザ照射手段が出射するそれぞれのレーザ光の発振波長は、最大の発振波長を有するレーザ光の発振波長の±１０％〜±５０％の範囲内とすることが好ましく、特に最大の発振波長を有するレーザ光と最小の発振波長を有するレーザ光との発振波長の差が１００ｎｍ以内とすることが好ましい。尚、本例では単一の発振波長のレーザ光を出射するレーザ照射手段（第１レーザ照射手段１０ａ、第２レーザ照射手段１０ｂ）を複数用いた例を示しているが、一つのレーザ照射手段で複数の発振波長のレーザ光を同時に照射可能なものを用いても良い。この場合、後述するミラー４ａ、４ｂは用いる必要はない。
【００１３】
そして、上記の第１レーザ照射手段１０ａから出射した第１レーザ光は、第１レーザ光の光路上に設けられたミラー４ａで反射され分割部１２に向う。また、第２レーザ照射手段１０ｂから出射した第２レーザ光は、第２レーザ光の光路上に設けられたミラー４ｂで反射され第１レーザ光と同一光路上を通り分割部１２に向う。
【００１４】
分割部１２としてはハーフミラーやビームスプリッタ等が用いられ、分割部１２に到達した第１レーザ光及び第２レーザ光は分割部１２の分割点で２分割される。そして、一方は参照光として反射部１４に向かい、もう一方は測定光として測定光分割部２８に向う。尚、これ以降の記載では、参照光、測定光、第１測定光、第２測定光は、特に第１レーザ光、第２レーザ光と限定する記載をしない限り、基本的に第１レーザ光と第２レーザ光とで構成されるものとする。
【００１５】
分割部１２で分割された参照光は反射部１４の反射点にて反射され、分割部１２を通過して受光部１８に到達する。
【００１６】
また、反射部１４には移動手段２２が設置されており、移動手段２２の動作により反射部１４は反射点から分割点までの距離、即ち参照光の光路長が変化する方向に移動する。
【００１７】
位置情報取得部２４は、図示しない装置制御部からの信号を受けて移動手段２２を動作させるとともに、移動手段２２の動作によって変化する反射点の位置情報を演算部２０に出力する。尚、反射部１４と反射点とは固定であり、本願では反射点の絶対位置よりも相対位置が重要であるから、反射点の位置情報は反射部１４の位置情報で間接的に代用することも可能である。尚、移動手段２２としては１ステップで５〜１０ｎｍ程度移動する摺動型超音波モータ等を用いることが好ましい。
【００１８】
また、分割部１２で分割された測定光は測定光分割部２８にて第１測定光と第２測定光とに２分割される。尚、測定光分割部２８としては透過光量と反射光量との比が５０：５０以外のものを用いる。これにより、第１測定光の光量と第２測定光の光量とに差が生じ、後述の識別ステップにおいて第１測定光の干渉光の周期、位相、振幅と第２測定光の干渉光の周期、位相、振幅とをその光量、即ち振幅の値から識別することができる。
【００１９】
測定光分割部２８にて分割された第１測定光は、ミラー４ｃ、ミラー４ｄ、ミラー４ｅで反射され第１出射口１６ａから第２出射口１６ｂに向けて出射する。また、測定光分割部２８で分割された第２測定光はミラー４ｆ、ミラー４ｇで反射され第２出射口１６ｂから第１出射口１６ａに向けて出射する。尚、第１出射口１６ａと第２出射口１６ｂとは対向する位置に設けられ、被測定物６はこの第１出射口１６ａと第２出射口１６ｂとの間に配置される。そして、第１出射口１６ａと第２出射口１６ｂとの間に何も存在しない無測定物状態の場合には、第１出射口１６ａから出射した第１測定光は、第２出射口１６ｂから再度厚み測定装置５０内に入射してミラー４ｇ、ミラー４ｆで反射され測定光分割部２８に帰還する。また、第２出射口１６ｂから出射した第２測定光は第１出射口１６ａから再度厚み測定装置５０内に入射してミラー４ｅ、ミラー４ｄ、ミラー４ｃで反射され測定光分割部２８に帰還する。よって、無測定物状態においては第１測定光と第２測定光とは同じ光路を互いに逆方向に進んで測定光分割部２８に帰還することとなる。尚、測定光分割部２８から第１出射口１６ａまでの第１測定光の光路長と測定光分割部２８から第２出射口１６ｂまでの第２測定光の光路長とは必ずしも完全に等しくする必要は無いが、略同等として無測定物状態における第１測定光及び第２測定光の測定光分割部２８から測定光分割部２８に帰還するまでの光路（即ち、第１測定光における測定光分割部２８→ミラー４ｃ→ミラー４ｄ→ミラー４ｅ→ミラー４ｇ→ミラー４ｆ→測定光分割部２８までの光路）の中間地点Ｐ０を、第１出射口１６ａと第２出射口１６ｂとの間の中間位置近傍とすることが好ましい。
【００２０】
そして、無測定物状態において上記の光路を辿って測定光分割部２８に帰還した第１測定光と第２測定光とは、測定光分割部２８を透過して分割部１２で反射され受光部１８に到達する。また、図１（ｂ）に示すように、第１出射口１６ａと第２出射口１６ｂとの間に被測定物６が存在する場合、第１出射口１６ａから出射した第１測定光は、被測定物６の一方の面上の第１測定点Ｓ１で反射された後、ミラー４ｅ、ミラー４ｄ、ミラー４ｃで反射され測定光分割部２８に帰還する。また、第２出射口１６ｂから出射した第２測定光は、第１測定点Ｓ１の裏面に位置する被測定物６の第２測定点Ｓ２で反射された後、ミラー４ｇ、ミラー４ｆで反射され測定光分割部２８に帰還する。帰還した第１測定光と第２測定光とは同様に測定光分割部２８を透過して分割部１２で反射され受光部１８に到達する。
【００２１】
受光部１８は、これらの第１測定光と第２測定光と反射点で反射した参照光とを受光して、それらの干渉光の強度を電気信号に変換し演算部２０に出力する。
【００２２】
演算部２０は位置情報取得部２４からの位置情報と受光部１８からの干渉光の強度とに基づいて強度データを作成するとともに、後述する演算処理等を行う。
【００２３】
尚、上記の参照光、第１測定光、第２測定光の光路は部分的に光ファイバで置き換えても良い。
【００２４】
次に、本発明に係る厚み測定方法を厚み測定装置５０の動作とともに説明する。
【００２５】
先ず、第１測定光及び第２測定光の光路長と参照光の光路長とが等しくなる反射点の位置（原点位置）を取得して原点位置情報として記録する原点取得ステップを行う。尚、原点位置情報の取得は以下のようにして行うことが好ましい。
【００２６】
先ず、無測定物状態における第１測定光の光路長（分割点→測定光分割部２８→ミラー４ｃ→ミラー４ｄ→ミラー４ｅ→ミラー４ｇ→ミラー４ｆ→測定光分割部２８→分割点→受光部１８間の距離）よりも参照光の光路長（分割点→反射点→分割点→受光部１８間の距離）が若干長くなる位置に反射部１４の反射点を位置させる。
【００２７】
次に、無測定物状態で第１レーザ照射手段１０ａ、第２レーザ照射手段１０ｂを動作させ波長の異なる第１レーザ光及び第２レーザ光を同時に照射する。これにより、参照光は分割点→反射点→分割点→受光部１８の光路をとって受光部１８に到達する。また、第１測定光は分割点→測定光分割部２８→ミラー４ｃ→ミラー４ｄ→ミラー４ｅ→第１出射口１６ａ→第２出射口１６ｂ→ミラー４ｇ→ミラー４ｆ→測定光分割部２８→分割点→受光部１８の光路をとって受光部１８に到達する。また、第２測定光は分割点→測定光分割部２８→ミラー４ｆ→ミラー４ｇ→第２出射口１６ｂ→第１出射口１６ａ→ミラー４ｅ→ミラー４ｄ→ミラー４ｃ→測定光分割部２８→分割点→受光部１８の光路をとって受光部１８に到達する。尚、無測定物状態では第１測定光の光路長と第２測定光の光路長とは等しい。
【００２８】
そして、レーザ光の照射を維持した状態で、位置情報取得部２４が移動手段２２を動作させ反射点を反射部１４ごと参照光の光路長が減少する方向に移動させる。またこれと同時に、位置情報取得部２４は反射点（反射部１４）の位置情報を演算部２０へ出力する。ここで、参照光の光路長が変化すると参照光と第１測定光と第２測定光との光路差が変化するから、受光部１８が受光する干渉光の強度は反射点の移動に伴って変化する。演算部２０は位置情報取得部２４からの位置情報と受光部１８からの干渉光の強度とから反射点の位置と対応する強度のデータ（強度データ）を作成し取得する（原点設定時の取得ステップ）。尚、予め原点位置を大まかに把握しておき、本ステップでの反射点の移動範囲を原点位置前後の所定の範囲内とすることが好ましい。
【００２９】
次に演算部２０は、原点設定時の取得ステップで得られた強度データに対してフーリエ変換を施す。これにより、第１レーザ光の第１測定光と第１レーザ光の参照光とによる第１干渉光と、第２レーザ光の第１測定光と第２レーザ光の参照光とによる第２干渉光と、第１レーザ光の第２測定光と第１レーザ光の参照光とによる第３干渉光と、第２レーザ光の第２測定光と第２レーザ光の参照光とによる第４干渉光のそれぞれの周期、位相、振幅が取得される。ただし、現時点では第１測定光と第２測定光の光路長は等しいから、第１干渉光と第３干渉光の周期、位相、振幅は等しく、第２干渉光と第４干渉光の周期、位相、振幅は等しい。従って、実際には第１レーザ光の第１測定光及び第２測定光と第１レーザ光の参照光とによる第１’干渉光と、第２レーザ光の第１測定光及び第２測定光と第２レーザ光の参照光とによる第２’干渉光のそれぞれの周期、位相、振幅が取得される。（原点設定時のフーリエ変換ステップ）。
【００３０】
そして、第１’干渉光と第２’干渉光の周期、位相、振幅が取得されれば、この周期、位相、振幅から第１’干渉光の波形と第２’干渉光の波形とを求めることができる。ここで、反射点が移動してある特定の位置（原点位置）になると、参照光の光路長と第１測定光及び第２測定光の光路長とが等しくなる。そして、参照光の光路長と測定光の光路長とが等しく光路差が存在しない場合には、どのような発振波長を有するレーザ光であってもその参照光と測定光とは強め合いその干渉光は明部のピークをとる。また、干渉光の波形はこの位置（原点位置）の前後で対称となる。反対に参照光の光路長と測定光の光路長とに光路差が存在する場合には、異なる発振波長を有するレーザ光の干渉光が同時に明部をとるような光路差の値は現実には存在しない。従って、反射点が原点位置に位置する場合には、第１’干渉光と第２’干渉光とが明部のピークをとり、且つ第１’干渉光と第２’干渉光の波形はこの原点位置前後で対称となる。演算部２０はこの原点位置の位置情報を原点位置情報として記録する（原点情報取得ステップ）。尚、特定の干渉光（ここでは第１’干渉光と第２’干渉光）が全て明部のピークをとる位置は一点しか存在しないが、特定の干渉光の明部のピークが狭い範囲に集中する場合が存在する。このような場合、この明部のピークが集中した位置を原点位置（及び後述の第１位置、第２位置）と誤認識する可能性がある。しかしながら、上記のように明部のピークに加え波形の対称性を確認することで、この誤認識を防止することができる。
【００３１】
尚、移動手段２２はモータ等の機械的なものであるから、移動手段２２の精度によっては反射点を原点位置に完全に位置させることが困難な場合がある。しかしながら、フーリエ変換を行って各干渉光の波形を取得すれば、原点位置（及び後述の第１位置、第２位置）の位置情報を正確に取得することができる。
【００３２】
上記の原点位置情報の取得法は最も高精度であり本発明に係る厚み測定装置に好適なものであるが、必ずしもこの方法を用いる必要は無い。尚、原点位置情報の取得は測定毎に行うことが好ましいが、さほど高精度の測定値を必要としない場合にはこの限りではない。
【００３３】
次に、図１（ｂ）に示すように被測定物６を第１出射口１６ａと第２出射口１６ｂとの間に配置する。このとき、被測定物６を中間地点Ｐ０と重なるように配置することが好ましい。被測定物６を中間地点Ｐ０と重ならないように配置すると、測定時の第１測定光の光路長もしくは第２測定光の光路長のいずれか一方が原点位置における参照光の光路長より長くなり他方が短くなる。このよう場合、本願の厚み測定方法においては移動手段２２を測定中に逆動作させて参照光の光路長を増加させる方向と減少させる方向とに移動させる必要が生じる。移動手段２２であるモータ等の機械は、一定方向に動作させる場合においては位置情報と実際の位置とに大きな差は生じないが、逆動作させるとバックラッシュが発生し位置情報と実際の位置とに誤差が生じる。被測定物６を中間地点Ｐ０と重なるように配置すれば、測定時の第１測定光の光路長と第２測定光の光路長とはいずれも原点位置における参照光の光路長より短くなり、反射部１４は原点位置から参照光の光路長を減少させる方向のみに移動すればよく、移動手段２２が逆動作する必要は無い。よって、高精度の厚み測定を行うことができる。尚、移動手段２２に高精度のアクチュエータを用いれば、バックラッシュを含む繰り返し位置精度は約２０ｎｍ程度である。よって、これら移動手段２２のバックラッシュに起因する誤差を許容できる場合には、被測定物６を中間地点Ｐ０と重ならない位置に配置して測定しても良い。尚、以下の説明においては、移動手段２２を逆動作させず一定方向に動作させる例を示す。
【００３４】
次に、被測定物６を配置した状態で第１レーザ光及び第２レーザ光を同時に照射する。このとき第１測定光は、測定光分割部２８→ミラー４ｃ→ミラー４ｄ→ミラー４ｅ→第１出射口１６ａ→第１測定点Ｓ１→第１出射口１６ａ→ミラー４ｅ→ミラー４ｄ→ミラー４ｃ→測定光分割部２８→分割点→受光部１８の光路をとって受光部１８に到達する。また、第２測定光は測定光分割部２８→ミラー４ｆ→ミラー４ｇ→第２出射口１６ｂ→第２測定点Ｓ２→第２出射口１６ｂ→ミラー４ｇ→ミラー４ｆ→測定光分割部２８→分割点→受光部１８の光路をとって受光部１８に到達する。
【００３５】
そして、レーザ光の照射を維持した状態で、位置情報取得部２４が移動手段２２を動作させ反射点を参照光の光路長が減少する方向に移動させる。またこれと同時に、位置情報取得部２４は反射点（反射部１４）の位置情報を演算部２０へ出力する。受光部１８は第１測定点Ｓ１で反射した第１測定光と第２測定点Ｓ２で反射した第２測定光と反射点で反射した参照光との干渉光の強度を電気信号に変換して演算部２０に出力する。演算部２０は位置情報取得部２４からの位置情報と受光部１８からの干渉光の強度とから反射点の位置と対応する強度データを作成し取得する（データ取得ステップ）。
【００３６】
次に演算部２０は、データ取得ステップで得られた強度データに対してフーリエ変換を施す。これにより、第１測定点Ｓ１で反射した第１レーザ光の第１測定光と第１レーザ光の参照光とによる第１干渉光と、第１測定点Ｓ１で反射した第２レーザ光の第１測定光と第２レーザ光の参照光とによる第２干渉光と、第２測定点Ｓ２で反射した第１レーザ光の第２測定光と第１レーザ光の参照光とによる第３干渉光と、第２測定点Ｓ２で反射した第２レーザ光の第２測定光と第２レーザ光の参照光とによる第４干渉光のそれぞれの周期、位相、振幅が取得される（フーリエ変換ステップ）。
【００３７】
次に、演算部２０は、フーリエ変換ステップで得られた各干渉光の振幅の値に注目して、得られた各干渉光の周期、位相、振幅が第１測定光の干渉光によるものか第２測定光の干渉光によるものかを識別する。これにより、第１測定光の干渉光である第１干渉光と第２干渉光の周期、位相、振幅と、第２測定光の干渉光である第３干渉光と第４干渉光の周期、位相、振幅とを判別することができる（識別ステップ）。
【００３８】
そして、第１干渉光と第２干渉光の周期、位相、振幅が識別されれば、この周期、位相、振幅から第１干渉光と第２干渉光の波形とを求めることができる。また第３干渉光と第４干渉光の周期、位相、振幅が識別されれば、この周期、位相、振幅から第３干渉光と第４干渉光の波形とを求めることができる。
【００３９】
ここで、中間地点Ｐ０から第１測定点Ｓ１までの距離をＬ１とし、中間地点Ｐ０から第２測定点Ｓ２までの距離をＬ２とし、仮にＬ１＜Ｌ２とする。そして、反射点が移動して原点位置からの移動量が距離Ｌ１と等しい位置となった場合、参照光の光路長と第１測定光との光路長が等しくなる。前述のように、参照光と測定光の光路長が等しく光路差が存在しない場合、どのような発振波長を有するレーザ光であってもその参照光と測定光とは強め合いその干渉光は明部のピークをとる。さらに、この位置前後でその干渉光の波形は対称となる。よって、反射点が原点位置から距離Ｌ１だけ減少する方向に移動した位置（第１位置）では、第１干渉光と第２干渉光とが明部のピークをとり、また第１干渉光と第２干渉光の波形はこの第１位置の前後で対称となる。演算部２０はこの第１位置の位置情報を第１位置情報として記録する。
【００４０】
次に、反射点がさらに移動して原点位置からの移動量が距離Ｌ２と等しい位置となった場合、参照光の光路長と第２測定光との光路長が等しくなる。この位置（第２位置）では、第３干渉光と第４干渉光とが明部のピークをとり、また第３干渉光と第４干渉光の波形はこの第２位置の前後で対称となる。演算部２０はこの第２位置の位置情報を第２位置情報として記録する（以上、記録ステップ）。
【００４１】
次に演算部２０は、原点取得ステップで得られた原点位置情報と記録ステップで得られた第１位置情報と第２位置情報とから被測定物６の厚みｔを算出する。厚みｔの算出方法は、例えば、原点位置情報の値をＰ０、第１位置情報の値をＰ１、第２位置情報の値をＰ２とし、反射部１４が分割点方向への移動するにつれ位置情報が減少するとしたときに、
ｔ＝Ｌ１＋Ｌ２＝（Ｐ０−Ｐ１）＋（Ｐ０−Ｐ２）
となる。以上が測定ステップに相当する。
【００４２】
尚、被測定物６が中間地点Ｐ０と重なっておらず、例えば第２出射口１６ｂ側にずれていた場合、距離Ｌ１は中間地点Ｐ０から第１測定点Ｓ１までの距離となり、距離Ｌ２は中間地点Ｐ０から第２測定点Ｓ２までの距離、即ち被測定物６の厚みｔ＋Ｌ１となる。この場合、厚みｔは、
ｔ＝Ｌ２−Ｌ１  となるが、
上記の式の（Ｐ０−Ｐ１）の値が負となるから、同様に
ｔ＝Ｌ１＋Ｌ２＝（Ｐ０−Ｐ１）＋（Ｐ０−Ｐ２）  ただし（Ｐ０−Ｐ１）＜０
となる。
【００４３】
以上のように、本発明に係る厚み測定方法及び厚み測定装置によれば、測定光を第１測定光と第２測定光とに分割し、第１測定光を被測定物６の第１測定点Ｓ１に照射し、第２測定光を第１測定点Ｓ１の裏面に位置する第２測定点Ｓ２に照射する。そして、これら第１測定光、第２測定光と参照光との干渉光の明部のピーク位置とその位置における干渉光の対称性に基づいて、第１測定光、第２測定光と参照光との光路長が等しくなる反射点の位置をそれぞれ取得する。そして、その位置に基づいて第１測定点Ｓ１と第２測定点Ｓ２との間の距離、即ち被測定物６の厚みｔを測定する。よって、レーザ光の可干渉性を用いた高精度な厚み測定を行うことができる。
【００４４】
尚、上記で示した厚み測定装置５０は本発明に好適な例であるから、各部の構成、及び各光路等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更して実施することが可能である。
【符号の説明】
【００４５】
６      被測定物
１０    レーザ照射手段
１２    分割部
１４    反射部
１６ａ  第１出射口
１６ｂ  第２出射口
１８    受光部
２０    演算部
２４    位置情報取得部
２８    測定光分割部
５０    厚み測定装置
Ｓ１    第１測定点
Ｓ２    第２測定点
ｔ      （被測定物の）厚み
【図１】
2011095195.tif 000003