(57)【要約】【課題】  バックラッシュが発生せず、精度よく透光性物体の厚さを測定する。【解決手段】  一定速度で回転される回転体３０上に、複数の三角状反射体１７を配置する。レーザ光源１１は平行光より僅かに異ならせたレーザ光を出射し、出射されたレーザ光を三角状反射体１７、固定ミラー１８及び三角状反射体１７で反射させて対物レンズ２１に導き、対物レンズ２１により透光性の測定対象物ＯＢ位置で集光させる。三角状反射体１７の回転によってレーザ光の光路長を変化させることにより、対物レンズ２１による焦点位置をレーザ光の光軸方向に移動させる。フォトディテクタ２４は、測定対象物ＯＢからの反射光を受光して受光信号を出力する。受光信号を用いて、測定対象物ＯＢの表面及び裏面がそれぞれ対物レンズ２１による焦点となる回転体３０の２つの回転角度を検出し、２つの回転角度から測定対象物ＯＢの厚さを計算する。【選択図】図１
2013148507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸回りに回転する回転体と、
前記回転体を前記回転軸回りに回転させる回転手段と、
前記回転手段の回転角度を検出する回転角度検出手段と、
平行光より僅かに異ならせたレーザ光を出射するレーザ光出射器と、
入射したレーザ光を集光させて透光性物体に入射させる対物レンズと、
前記回転体に配置されて入射したレーザ光を反射して入射したレーザ光とは逆方向にレーザ光を出射する回転反射体を含む光学系であって、前記レーザ光出射器から出射されたレーザ光を前記回転反射体で反射させて前記対物レンズに導き、前記回転体の回転に伴う前記回転反射体の回転に応じてレーザ光の光路長を変化させて前記対物レンズによる焦点位置をレーザ光の光軸方向に移動させる光学系と、
前記透光性物体からの反射光を受光し、前記対物レンズによる焦点位置に応じて変化する受光信号を出力する受光器と、
前記受光器によって出力された受光信号の瞬時値と、前記回転角度検出手段によって検出された回転角度とを同じタイミングで入力し、前記受光信号の変化に基づいて透光性物体の表面及び裏面がそれぞれ前記対物レンズによる焦点位置となる第１及び第２の回転角度を検出する焦点検出手段と、
前記焦点検出手段によって検出された第１及び第２の回転角度に基づいて透光性物体の厚さを計算する厚さ計算手段と
を備えたことを特徴とする透光性物体の厚さ測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載した透光性物体の厚さ測定装置において、
前記光学系は、前記レーザ光出射器から出射されたレーザ光を前記回転反射体で反射させた後、固定された反射体で反射させ、先にレーザ光を反射させた前記回転反射体で同じ光路で逆向きに反射させたうえで、前記対物レンズに入射させることを特徴とする透光性物体の厚さ測定装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載した透光性物体の厚さ測定装置において、
前記回転体を平板で構成し、
前記回転反射体は、前記回転体の表面と裏面にそれぞれ等間隔で配置され、裏面の回転反射体は表面の回転反射体間の中央位置に配置されており、
前記光学系は、前記レーザ光出射器から出射されたレーザ光を分岐して、分岐したレーザ光を前記回転体の表面と裏面に配置された回転反射体にそれぞれ入射させることを特徴とする透光性物体の厚さ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を対物レンズで集光して板状又は円筒状の透光性物体に照射し、レーザ光の焦点位置を光軸方向に変化させて、透光性物体からの反射光を検出することで透光性物体の厚さを測定する透光性物体の厚さ測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、レーザ光を対物レンズで集光して板状又は円筒状の透光性物体に照射し、レーザ光の焦点位置を透光性物体に対して相対的に光軸方向に変化させて、透光性物体からの反射光を受光し、この受光信号から透光性物体の厚さを測定する透光性物体の厚さ測定装置は知られている。この測定装置においては、レーザ光の焦点位置が透光性物体の表面と裏面に合致したとき、透光性物体からの反射光の強度がピークとなるため、レーザ光の焦点位置を変化させた際、反射光の受光信号の強度がピークとなるときのレーザ光の２つの焦点位置を検出し、この２つの焦点位置の差を用いて透光性物体の厚さを求めている。
【０００３】
そして、この測定装置においては、レーザ光の焦点位置を変化させる方法として、次の（１）〜（３）の方法のいずれかが用いられている。
（１）下記特許文献１に示されているように、レーザ光源及び対物レンズを備えた光ヘッドを移動させる。
（２）下記特許文献２に示されているように、対物レンズを移動させる。
（３）下記特許文献３に示されているように、測定対象物をセットしたステージを移動させる。
これらの方法においては、レーザ光の焦点位置の変化量は、光ヘッド、対物レンズ及びステージの変化量にそれぞれ等しい。よって、レーザ光の焦点位置の代わりに、反射光の受光信号の強度がピークとなるときの光ヘッド、対物レンズ又はステージの２つの光軸方向位置を検出することで透光性物体の厚さをそれぞれ求めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２１４８２２号公報
【特許文献２】特開２００２−３９７２２号公報
【特許文献３】特開２００６−１９４７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のようにしてレーザ光の焦点位置を変化させる方法では、レーザ光の焦点位置を高速で変化させることは困難であり、測定対象物の厚さ測定箇所が多い場合には、測定に多くの時間を要するという問題がある。また、光ヘッド、対物レンズ又はステージを直線的に往復移動させるため、移動機構にバックラッシュが発生して、測定精度が悪くなったり、測定装置の寿命が短くなったりするという問題もある。さらに、透光性物体が薄い場合には、焦点位置の移動を精度よく検出する必要があり、移動機構を精密にする必要があるため、装置のコストがアップするという問題もある。
【０００６】
本発明は、これらの問題を解決するためになされたもので、その目的は、測定を高速で行うことができ、移動機構にバックラッシュが発生せず、精密な移動機構も不要で精度よく透光性物体の厚さを測定できる透光性物体の厚さ測定装置を提供することにある。なお、下記本発明の各構成要件の記載においては、本発明の理解を容易にするために、後述する実施形態の対応箇所の符号を括弧内に記載しているが、本発明の各構成要件は、この実施形態の符号によって示された対応箇所の構成に限定解釈されるべきものではない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る透光性物体の厚さ測定装置の特徴は、回転軸回りに回転する回転体（３０）と、回転体を回転軸回りに回転させる回転手段（３１）と、  回転手段の回転角度を検出する回転角度検出手段（７５）と、平行光より僅かに異ならせたレーザ光を出射するレーザ光出射器（１１，１２）と、入射したレーザ光を集光させて透光性物体に入射させる対物レンズ（２１）と、回転体に配置されて入射したレーザ光を反射して入射したレーザ光とは逆方向にレーザ光を出射する回転反射体（１７，１０１，１２０）を含む光学系であって、レーザ光出射器から出射されたレーザ光を回転反射体で反射させて対物レンズに導き、回転体の回転に伴う回転反射体の回転に応じてレーザ光の光路長を変化させて対物レンズによる焦点位置をレーザ光の光軸方向に移動させる光学系（１３，１３’，１６〜２０，１０２〜１０６，１１０）と、透光性物体からの反射光を受光し、対物レンズによる焦点位置に応じて変化する受光信号を出力する受光器（２４，７２，７３）と、受光器によって出力された受光信号の瞬時値と、回転角度検出手段によって検出された回転角度とを同じタイミングで入力し、受光信号の変化に基づいて透光性物体の表面及び裏面がそれぞれ対物レンズによる焦点位置となる第１及び第２の回転角度を検出する焦点検出手段（８０，Ｓ２０８〜Ｓ２１６）と、焦点検出手段によって検出された第１及び第２の回転角度に基づいて測定対象物の厚さを計算する厚さ計算手段（８０，Ｓ２１８）とを備えたことにある。
【０００８】
上記のように構成した本発明においては、レーザ光出射器から出射された平行光より僅かに異ならせたレーザ光は、回転反射体で反射して対物レンズに導かれ、対物レンズは入射したレーザ光を集光させて透光性物体に入射させる。回転反射体は回転手段によって回転される回転体と共に回転するので、レーザ光の光路長が回転体及び回転反射体の回転に応じて変化し、これに応じて対物レンズによる焦点位置が移動する。受光器は、透光性物体からの反射光を受光し、対物レンズによる焦点位置に応じて変化する受光信号、特に対物レンズによって透光性物体に照射されるレーザ光の焦点位置が透光性物体の表面及び裏面にあるとき大きく変化する受光信号を出力する。焦点検出手段は、受光器によって出力された受光信号の瞬時値と、回転角度検出手段によって検出された回転角度とを同じタイミングで入力し、この焦点位置に応じて変化する受光信号の変化、すなわち回転角度に応じて変化する受光信号に基づいて、透光性物体の表面及び裏面がそれぞれ対物レンズによる焦点位置となる第１及び第２の回転角度を検出する。そして、厚さ計算出手段により、焦点検出手段によって検出された第１及び第２の回転角度に基づいて、透光性物体の厚さが計算される。
【０００９】
このように、本発明によれば、レーザ光の焦点位置は回転反射体の回転に応じて移動するので、レーザ光の焦点位置を高速で変化させることができて、透光性物体の厚さの測定を高速で行うことができる。また、回転体を回転させることで対物レンズによるレーザ光の焦点位置を変化させているので、バックラッシュの問題はない。さらに、レーザ光の焦点位置の変化に対して回転体の回転角度の変化は大きいので、精密な移動機構がなくても精度よく透光性物体の厚さを測定することができる。
【００１０】
また、本発明の他の特徴は、光学系（１３，１３’，１６〜２０，１０２〜１０６）は、レーザ光出射器から出射されたレーザ光を回転反射体で反射させた後、固定された反射体（１８，１０６）で反射させ、先にレーザ光を反射させた回転反射体で同じ光路で逆向きに反射させたうえで、対物レンズに入射させることにある。
【００１１】
上記のように構成した本発明の他の特徴においては、同じ回転反射体でレーザ光を２回反射させることになる。これにより、本発明の他の特徴によれば、レーザ光の光軸位置が変化しないようにすることができるので、透光性物体の厚さを精度よく測定することができる。
【００１２】
また、本発明の他の特徴は、回転体を平板で構成し、回転反射体（１７，１０１，１２０）は、回転体の表面と裏面にそれぞれ等間隔で配置され、裏面の回転反射体は表面の回転反射体間の中央位置に配置されており、光学系（１３，１６〜２０，１０２〜１０６）は、レーザ光出射器から出射されたレーザ光を分岐して、分岐したレーザ光を回転体の表面と裏面に配置された回転反射体にそれぞれ入射させることにある。  
【００１３】
上記ように構成した本発明の他の特徴においては、レーザ光は、回転体の表面と裏面にそれぞれ等間隔で配置された回転反射体の両者で反射することになる。これにより、本発明の他の特徴によれば、レーザ光が回転反射体で反射しないか、反射しても、所定の光路にならない期間をさらに短くできるので、透光性物体の厚さの測定をさらに高速で行うことができる。
【００１４】
さらに、本発明の実施にあたっては、本発明は、透光性物体の厚さ測定装置の発明に限定されることなく、透光性物体の厚さ測定方法の発明としても実施し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る透光性物体の厚さ測定装置の全体構成図である。
【図２】図１の光ヘッド部分の拡大図である。
【図３】回転体の回転によりレーザ光の焦点位置が変化する様子を示す図である。
【図４Ａ】図１のコントローラによって実行される測定プログラムの前半部分を示すフローチャートである。
【図４Ｂ】前記測定プログラムの後半部分を示すフローチャートである。
【図５】回転体の回転角度に応じて変化する受光信号の変化を示す図である。
【図６】透光性物体の厚さ計算方法を説明するための説明図である。
【図７】上記実施形態の変形例に係る光ヘッドを示す図である。
【図８】図８のＡ−Ａ線に沿って見た光ヘッドの側面図である。
【図９】上記実施形態の他の変形例に係る光ヘッドを示す図である。
【図１０】上記実施形態及び変形例の三角状反射体の変形例に係る反射体の概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態に係る透光性物体の厚さ測定装置について説明すると、図１は同実施形態に係る透光性物体の厚さ測定装置の全体構成を示している。
【００１７】
この透光性物体の厚さ測定装置は、検査対象物ＯＢにレーザ光を照射する光ヘッド１０と、測定対象物ＯＢがセットされるステージ４１を備えてステージ４１を測定対象物ＯＢと共にＸ方向（図示左右方向）及びＹ方向（紙面垂直方向）に移動させる対象物移動機構４０と、光ヘッド１０をＺ方向（図示上下方向）に移動させるヘッド移動機構５０とを備えている。本実施形態においては、測定対象物ＯＢは、ガラス板、透明性樹脂板などの板状の透光性物体である。
【００１８】
対象物移動機構４０は、測定場所に固定される支持台４２を有し、支持台４２上には、Ｙ方向移動部材４３がＹ方向にのみ移動可能に組み付けられている。Ｙ方向移動部材４３上には、Ｘ方向に延設された筒状部材からなる支持部材４４が固定されている。支持部材４４は雄ねじ４５の一端を軸線周りに回転可能に支持しており、雄ねじ４５の他端はＸ方向モータ４６の回転軸に接続されていて、雄ねじ４５はＸ方向モータ４６の回転により軸線周りに回転する。Ｘ方向モータ４６は、図示しない連結部材によりＹ方向移動部材４３に連結されており、Ｙ方向移動部材４３と共に移動する。支持部材４４内には、Ｘ方向移動部材４７がＸ方向にのみ移動可能に収容されている。Ｘ方向移動部材４７内には、雄ねじ４５に螺合したナット（図示省略）が収容されている。このナットは雄ねじ４５との協働によりボールねじ機構を構成するもので、Ｘ方向モータ４６の回転により、Ｘ方向移動部材４７がＸ方向に移動するようになっている。ステージ４１は、平板状に構成されてＸ方向移動部材４７上に固定されている。
【００１９】
支持台４２には、Ｙ方向移動部材４３をＹ方向に移動するためのＹ方向モータ４８が固定されている。Ｙ方向移動部材４３は、ナット（図示省略）を収容しており、このナットと図示しない雄ねじとの螺合により、Ｘ方向モータ４６の回転による前述したＸ方向移動部材４７のＸ方向の移動と同様に、ボールねじ機構によってＹ方向モータ４８の回転によりＹ方向に移動するようになっている。
【００２０】
ヘッド移動機構５０は、測定場所に固定される台座部５１ａと、台座部５１ａから一体的に上方に延設された延設部５１ｂとからなる支持台５１を有する。延設部５１ｂの上端部及び中間部には、側方に延設された一対の支持部材５２，５３が延設部５１ｂと一体的に設けられている。支持部材５２には、Ｚ方向モータ５４が組み付けられている。Ｚ方向モータ５４の回転軸には上下方向に延設された雄ねじ５５の一端が接続され、雄ねじ５５の他端は支持部材５３に軸線周りに回転可能に支持されている。この雄ねじ５５には、Ｚ方向移動部材５６がボールねじ機構を構成するナット（図示省略）を介して組み付けられている。なお、Ｚ方向移動部材５６は、図示しない機構により、Ｚ方向にのみ移動可能である。これにより、Ｚ方向モータ５４の回転により、Ｚ方向移動部材５６はＺ方向に移動する。光ヘッド１０は、このＺ方向移動部材５６と一体的に移動するようにＺ方向移動部材５６に固定されている。
【００２１】
Ｘ方向モータ４６内には、Ｘ方向モータ４６の回転を検出して、その回転を表す回転信号を出力するエンコーダ４６ａが組み込まれている。この回転信号は、Ｘ方向モータ４６が所定の微少角度だけ回転するたびにハイレベルとローレベルとを交互に切替えるパルス列信号であって、回転方向を識別するために互いにπ／２だけ位相のずれたＡ相信号とＢ相信号とで構成される。回転信号は、Ｘ方向位置検出回路６１及びＸ方向フィードモータ制御回路６２に出力される。Ｘ方向位置検出回路６１は、前記回転信号のパルス数をＸ方向モータ４６の回転方向に応じてカウントアップ又はカウントダウンし、そのカウント値からＸ方向モータ４６によるＸ方向移動部材４７のＸ方向位置（すなわち測定対象物ＯＢのＸ方向位置）を検出し、検出したＸ方向位置をＸ方向フィードモータ制御回路６２及び後述するコントローラ８０に出力する。Ｘ方向フィードモータ制御回路６２は、コントローラ８０の指示により、Ｘ方向モータ４６の駆動及び停止を制御する。具体的には、Ｘ方向フィードモータ制御回路６２は、コントローラ８０からＸ方向位置が入力されると、Ｘ方向位置検出回路６１から出力されるＸ方向位置が、コントローラ８０から入力されたＸ方向位置になるまでＸ方向モータ４６を駆動する。このＸ方向モータ４６の駆動時においては、Ｘ方向フィードモータ制御回路６２は、エンコーダ４６ａからの回転信号を用いてＸ方向モータ４６を所定の回転速度で回転させる。
【００２２】
Ｘ方向位置検出回路６１におけるカウント値の初期設定は、電源投入時にコントローラ８０の指示によって行われる。すなわち、コントローラ８０は、電源投入時に、Ｘ方向フィードモータ制御回路６２にＸ方向移動部材４７の初期位置に対応したＸ方向限界位置への移動、及びＸ方向位置検出回路６１に初期設定を指示する。この指示により、Ｘ方向フィードモータ制御回路６２は、Ｘ方向モータ４６を駆動してＸ方向移動部材４７を初期位置に対応したＸ方向限界位置まで移動させる。Ｘ方向位置検出回路６１は、Ｘ方向移動部材４７のＸ方向への移動中、Ｘ方向モータ４６内のエンコーダ４６ａからの回転信号を入力し続けている。そして、Ｘ方向移動部材４７が初期位置に対応したＸ方向限界位置まで達してＸ方向モータ４６の回転が停止すると、Ｘ方向位置検出回路６１はエンコーダ４６ａからの回転信号の入力停止を検出して、カウント値を「０」にリセットする。このとき、Ｘ方向位置検出回路６１は、Ｘ方向フィードモータ制御回路６２に出力停止のための信号を出力し、これにより、Ｘ方向フィードモータ制御回路６２はＸ方向モータ４６への駆動信号の出力を停止する。その後、Ｘ方向モータ４６が駆動された際には、Ｘ方向位置検出回路６１は、回転信号のパルス数をＸ方向モータ４６の回転方向に応じてカウントアップ又はカウントダウンし、そのカウント値に基づいてＸ方向移動部材４７のＸ方向位置を計算し、計算したＸ方向位置をＸ方向フィードモータ制御回路６２及びコントローラ８０に出力し続ける。
【００２３】
Ｙ方向モータ４８内には、Ｙ方向モータ４８の回転を検出して、前記Ｘ方向モータ４６と同様に、その回転を表す回転信号を出力するエンコーダ４８ａが組み込まれている。この回転信号は、Ｙ方向位置検出回路６３及びＹ方向フィードモータ制御回路６４に出力される。Ｙ方向位置検出回路６３は、前記回転信号のパルス数をＹ方向モータ４８の回転方向に応じてカウントアップ又はカウントダウンし、そのカウント値からＹ方向モータ４８によるＹ方向移動部材４３のＹ方向位置（すなわち測定対象物ＯＢのＹ方向位置）を検出し、検出したＹ方向位置をＹ方向フィードモータ制御回路６４及びコントローラ８０に出力する。Ｙ方向フィードモータ制御回路６４は、コントローラ８０の指示により、Ｙ方向モータ４８の駆動及び停止を制御する。具体的には、Ｙ方向フィードモータ制御回路６４は、コントローラ８０からＹ方向位置が入力されると、Ｙ方向位置検出回路６３から出力されるＹ方向位置が、コントローラ８０から入力されたＹ方向位置になるまでＹ方向モータ４８を駆動する。
【００２４】
Ｙ方向位置検出回路６３におけるカウント値の初期設定も、電源投入時にコントローラ８０の指示によって行われる。すなわち、コントローラ８０は、電源投入時に、Ｙ方向フィードモータ制御回路６４にＹ方向移動部材４３の初期位置に対応したＹ方向限界位置への移動、及びＹ方向位置検出回路６３に初期設定を指示する。この指示により、Ｙ方向フィードモータ制御回路６４は、Ｙ方向モータ４８を駆動してＹ方向移動部材４３を初期位置に対応したＹ方向限界位置まで移動させる。Ｙ方向位置検出回路６３は、Ｙ方向移動部材４３のＹ方向への移動中、Ｙ方向モータ４８内のエンコーダ４８ａからの回転信号を入力し続けている。そして、Ｙ方向移動部材４３が初期位置に対応したＹ方向限界位置まで達してＹ方向モータ４８の回転が停止すると、Ｙ方向位置検出回路６３はエンコーダ４８ａからの回転信号の入力停止を検出して、カウント値を「０」にリセットする。このとき、Ｙ方向位置検出回路６３は、Ｙ方向フィードモータ制御回路６４に出力停止のための信号を出力し、これにより、Ｙ方向フィードモータ制御回路６４はＹ方向モータ４８への駆動信号の出力を停止する。その後に、Ｙ方向モータ４８が駆動された際には、Ｙ方向位置検出回路６３は、回転信号のパルス数をＹ方向モータ４８の回転方向に応じてカウントアップ又はカウントダウンし、そのカウント値に基づいてＹ方向移動部材４３のＹ方向位置を計算し、計算したＹ方向位置をＹ方向フィードモータ制御回路６４及びコントローラ８０に出力し続ける。
【００２５】
Ｚ方向モータ５４内には、Ｚ方向モータ５４の回転を検出して、前記Ｘ方向モータ４６と同様に、その回転を表す回転信号を出力するエンコーダ５４ａが組み込まれている。この回転信号は、Ｚ方向位置検出回路６５及びＺ方向フィードモータ制御回路６６に出力される。Ｚ方向位置検出回路６５は、前記回転信号のパルス数をＺ方向モータ５４の回転方向に応じてカウントアップ又はカウントダウンし、そのカウント値からＺ方向モータ５４によるＺ方向移動部材５６のＺ方向位置（すなわち光ヘッド１０のＺ方向位置）を検出し、検出したＺ方向位置をＺ方向フィードモータ制御回路６６及びコントローラ８０に出力する。Ｚ方向フィードモータ制御回路６６は、コントローラ８０の指示により、Ｚ方向モータ５４の駆動及び停止を制御する。具体的には、Ｚ方向フィードモータ制御回路６６は、コントローラ８０からＺ方向位置が入力されると、Ｚ方向位置検出回路６５から出力されるＺ方向位置が、コントローラ８０から入力されたＺ方向位置になるまでＺ方向モータ５４を駆動する。また、移動方向と移動速度が入力されると、エンコーダ５４ａからの回転信号を用いてＺ方向モータ５４を入力した移動速度になるように回転させる。また、移動停止指令が入力されると、Ｚ方向モータ５４の回転を停止させる。
【００２６】
Ｚ方向位置検出回路６５におけるカウント値の初期設定も、電源投入時にコントローラ８０の指示によって行われる。すなわち、コントローラ８０は、電源投入時に、Ｚ方向フィードモータ制御回路６６にＺ方向移動部材５６の初期位置に対応したＺ方向限界位置への移動、及びＺ方向位置検出回路６５に初期設定を指示する。この指示により、Ｚ方向フィードモータ制御回路６６は、Ｚ方向モータ５４を駆動してＺ方向移動部材５６を初期位置に対応したＺ方向限界位置まで移動させる。Ｚ方向位置検出回路６５は、Ｚ方向移動部材５６のＺ方向への移動中、Ｚ方向モータ５４内のエンコーダ５４ａからの回転信号を入力し続けている。そして、Ｚ方向移動部材５６が初期位置に対応したＺ方向限界位置まで達してＺ方向モータ５４の回転が停止すると、Ｚ方向位置検出回路６５はエンコーダ５４ａからの回転信号の入力停止を検出して、カウント値を「０」にリセットする。このとき、Ｚ方向位置検出回路６５は、Ｚ方向フィードモータ制御回路６６に出力停止のための信号を出力し、これにより、Ｚ方向フィードモータ制御回路６６はＺ方向モータ５４への駆動信号の出力を停止する。その後に、Ｚ方向モータ５４が駆動された際には、Ｚ方向位置検出回路６５は、回転信号のパルス数をＺ方向モータ５４の回転方向に応じてカウントアップ又はカウントダウンし、そのカウント値に基づいてＺ方向移動部材５６のＺ方向位置を計算し、計算したＺ方向位置をＺ方向フィードモータ制御回路６６及びコントローラ８０に出力し続ける。
【００２７】
光ヘッド１０は、図１及び図２に示すように、レーザ駆動回路７１によって駆動されるレーザ光源１１を備えている。レーザ光源１１から出射されたレーザ光は、コリメートレンズ１２を介して偏光ビームスプリッタ１３に導かれる。なお、コリメートレンズ１２を透過したレーザ光は、光路長の変化に応じて後述する対物レンズ２１によるレーザ光の焦点位置を変化させるために、平行光から僅かにずらして僅かに拡散するレーザ光になるように調整されている。そして、レーザ光源１１及びコリメートレンズ１２が本発明のレーザ光照射器を構成する。偏光ビームスプリッタ１３は、大部分のレーザ光を反射し、一部の少ないレーザ光を透過して集光レンズ１４に導く。集光レンズ１４は入射したレーザ光をフォトセンサ１５に導く。フォトセンサ１５は、受光したレーザ光の強度に応じた信号をレーザ駆動回路７１に出力する。レーザ駆動回路７１は、コントローラ８０により駆動制御され、フォトセンサ１５からのレーザ光の強度に応じた信号を用いてレーザ光源１１をフィードバック制御して常に一定強度のレーザ光をレーザ光源１１から出射させる。
【００２８】
一方、偏光ビームスプリッタ１３で反射された大部分のレーザ光は、１／４波長板１６によって円偏光にされ、回転によりレーザ光の光路長を変化させる、すなわちレーザ光の焦点位置をレーザ光の光軸方向に変化させるための三角状反射体１７に導かれる。なお、この三角状反射体１７については、詳しく後述する。三角状反射体１７は、入射したレーザ光を反射して入射したレーザ光とは逆方向にレーザ光を出射し、出射したレーザ光を固定ミラー１８に導く。固定ミラー１８は、入射したレーザ光を反射して三角状反射体１７に導き、三角状反射体１７は、入射したレーザ光を反射して入射したレーザ光とは逆方向にレーザ光を出射し、出射されたレーザ光は、ふたたび１／４波長板１６を透過して偏光ビームスプリッタ１３に導かれる。１／４波長板１６は、円偏光されたレーザ光を直線偏光にして偏光ビームスプリッタ１３に導く。この場合、１／４波長板１６によって直線偏光にされたレーザ光はレーザ光源１１から出射されたレーザ光とは９０度偏光方向が異なるので、偏光ビームスプリッタ１３は入射したレーザ光を透過して偏光ビームスプリッタ１９に導く。偏光ビームスプリッタ１９は、この入射したレーザ光を透過するように構成されているので、この入射したレーザ光を透過して１／４波長板２０に導く。
【００２９】
１／４波長板２０は、入射したレーザ光を円偏光にして、対物レンズ２１に導く。対物レンズ２１は、入射したレーザ光を測定対象物ＯＢ上に集光する。測定対象物ＯＢは、この入射したレーザ光を反射する。測定対象物ＯＢで反射されたレーザ光は、対物レンズ２１を介して１／４波長板２０にふたたび導かれ、１／４波長板２０は、円偏光にされたレーザ光を直線偏光にして偏光ビームスプリッタ１９に導く。この場合、１／４波長板２０によって直線偏光にされたレーザ光は偏光ビームスプリッタ１３を透過した前記レーザ光とは９０度偏光方向が異なるので、偏光ビームスプリッタ１９は入射したレーザ光を反射して、集光レンズ２２及びシリンドリカルレンズ２３を介してフォトディテクタ２４に導く。この場合、シリンドリカルレンズ２３は、透過した反射光に非点収差を生じさせ、レーザ光の測定対象物ＯＢに対する焦点位置が変化すると、フォトディテクタ２４上に形成されるレーザ光の形状は変化する。フォトディテクタ２４は、分割線で区切られた４つの同一正方形状の受光素子からなる４分割受光素子によって構成されており、フォトディテクタ２４の各受光素子は受光量に比例した強度の電気信号Ａ〜Ｄをそれぞれ検出信号として信号生成回路７２に出力する。
【００３０】
信号生成回路７２は、コントローラ８０によって制御され、コントローラ８０からＳＵＭ（サム）信号の生成が指示された状態では、フォトディテクタ２４からの検出信号Ａ〜Ｄを用いた演算Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄの実行によりＳＵＭ信号（ＳＵＭ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）をＡ／Ｄ変換器７３に出力する。一方、コントローラ８０からＦＥ（フォーカスエラー）信号の生成が指示された状態では、フォトディテクタ２４からの検出信号Ａ〜Ｄを用いた演算(Ａ＋Ｃ)−(Ｂ＋Ｄ)の実行によりＦＥ信号（ＦＥ＝(Ａ＋Ｃ)−(Ｂ＋Ｄ)）をＡ／Ｄ変換器７３に出力する。
【００３１】
信号生成回路７２にて生成されるＳＵＭ信号は、図５の実線で示すように、焦点位置が測定対象物ＯＢの表面又は裏面に合致したときに、ピークを生ずる信号である。また、信号生成回路７２にて生成されるＦＥ信号は、図５の破線で示すように、焦点位置が測定対象物ＯＢの表面又は裏面に合致したときに、Ｓ字信号がゼロクロスする信号である。なお、図５において、回転角度は、詳しくは後述するように、レーザ光の焦点位置をレーザ光の光軸方向に変化させる回転体３０（三角状反射体１７）の回転角度を示す。Ａ／Ｄ変換器７３は、コントローラ８０からの指示により、予め設定された時間間隔ごとに、信号生成回路７２からの入力信号の瞬時値をＡ／Ｄ変換してコントローラ８０に出力する。
【００３２】
光ヘッド１０は、スピンドルモータ３１によって回転駆動される円盤状の回転体３０を備えている。なお、スピンドルモータ３１は、実際には回転体３０の裏面側に設けられている。回転体３０には、５つの三角状反射体１７が周方向に７２度間隔で回転体３０の上面に対して垂直になるように配置されている。三角状反射体１７は、２枚の反射体を反射面側にて互いに９０度の角度をもって交差させており、一対の反射面の法線ベクトルの合成ベクトルが回転体３０の回転方向になる向きに設定されている。また、この三角状反射体１７は、入射したレーザ光を反射して入射したレーザ光とは逆方向（入射したレーザ光の光軸と平行であって、入射したレーザ光とは反対方向）にレーザ光を出射するもので、入射するレーザ光の光軸は、２枚の反射体の両反射面に垂直な平面（回転体３０の上面）に対して平行となるように設定されている。
【００３３】
スピンドルモータ３１は、スピンドルモータ制御回路７４により駆動制御されて、回転体３０をその中心軸周りに回転駆動する。スピンドルモータ３１内には、前記Ｘ方向モータ４６と同様に、その回転を表す回転信号を出力するエンコーダ３１ａが組み込まれている。また、エンコーダ３１ａは、回転体３０の回転位置が予め決められた基準回転位置に来るごとにインデックス信号Indexも出力する。スピンドルモータ制御回路７４は、コントローラ８０の指示により作動開始し、エンコーダ３１ａからの回転信号の単位時間当たりのパルス数が設定値になるようにスピンドルモータ３１を回転制御することで、スピンドルモータ１１を一定回転速度で回転させる。
【００３４】
エンコーダ３１ａから出力されるインデックス信号Index及び回転信号は回転角度検出回路７５に供給される。回転角度検出回路７５は、コントローラ８０により指示されて、スピンドルモータ３１（すなわち回転体３０）の基準回転位置からの回転角度θを検出して、検出した検出回転角度θをコントローラ８０に出力する。この回転角度θの検出においては、回転信号のパルス数をカウントするとともに、インデックス信号Indexの入力によりカウント値を「０」にリセットすることにより、インデックス信号Indexが入力する回転位置を「０」とした回転角度θをカウント値に応じて出力する。
【００３５】
コントローラ８０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、大容量記憶装置などを備えたマイクロコンピュータを主要部とした電子制御装置であり、大容量記憶装置に記憶された図４Ａ及び図４Ｂに示す測定プログラムを実行する。コントローラ８０には、作業者が各種パラメータ、作業指示などを入力するための入力装置８１と、作業者に対して各種の設定状況、作動状況、測定結果などを視覚的に知らせるための表示装置８２とが接続されている。
【００３６】
上記のように構成した透光性物体の厚さ測定装置の動作を説明する前に、測定対象物ＯＢの厚さを測定する原理について説明しておく。レーザ光源１１から出射されて三角状反射体１７及び固定ミラー１８により反射された反射光が、対物レンズ２１により焦点を結ぶ状態で、図３に示すように、回転体３０の回転によって三角状反射体１７の回転位置がＳ１からＳ２に変位すると、焦点位置はレーザ光の光軸方向にＦ１からＦ２に変位する。すなわち、回転体３０が回転することによって偏光ビームスプリッタ１３から固定ミラー１８までの光路長は変化し、レーザ光は僅かに拡散するレーザ光であるので、対物レンズ２１によって集光されるレーザ光の焦点位置は、光路長が長いときには対物レンズ２１に近づく方向に移動し、前記光路長が短いときには対物レンズ２１から遠ざかる方向に移動する。
【００３７】
このような回転体３０（三角状反射体１７）の回転による光路長変化により焦点位置を移動させると、信号生成回路７２から出力されるＳＵＭ信号は、図５の実線で示すように、回転体３０の回転角度に応じて変化して、焦点位置が測定対象物ＯＢの表面位置及び裏面位置になったときにピークとなる信号になる。また、信号生成回路７２から出力されるＦＥ信号は、図５の破線で示すように、回転体３０の回転角度に応じて変化して、焦点位置が測定対象物ＯＢの表面位置及び裏面位置になったときにゼロクロスする信号になる。焦点位置は回転体３０の回転角度に対応するので、回転体３０の回転角度θに対応した焦点位置を表す焦点位置データを予め記憶しておけば、ＳＵＭ信号の２つのピーク位置（又はＦＥ信号の２つのゼロクロス位置）に対応した回転角度θ１、θ２を焦点位置にそれぞれ変換し、２つの焦点位置の差を用いて測定対象物ＯＢの厚さを求めることができる。なお、この焦点位置は、例えば、図５の実線及び破線カーブの開始位置（後述する測定開始回転角度θｓ）を「０」とし、回転体３０（すなわち三角状反射体１７）の回転に伴う焦点位置の移動距離を回転角度θに対応させた値である。そして、この回転体３０の回転角度を焦点位置に変換するために、焦点位置を回転角度θに対応させて記憶した焦点位置変換テーブルがコントローラ８０に予め用意されている。
【００３８】
ただし、焦点位置が測定対象物ＯＢの裏面位置である場合には、空気の屈折率Ｎａと、測定対象物ＯＢの屈折率Ｎｂとの相違により、焦点位置は実質的には図６のＸ１位置となる。したがって、この実質的な焦点位置Ｘ１を考慮した、測定対象物ＯＢの表面位置及び裏面位置に対応した焦点位置の差ｄを用いて、測定対象物ＯＢの厚さｔを下記式１〜３を用いて計算する。
ｔ＝ｄ・(tanφ１/ tanφ２)  …式１
φ１＝sin-1(ＮＡ/Ｎａ)  …式２  
φ２＝sin-1(ＮＡ/Ｎｂ)  …式３
なお、ＮＡは対物レンズ２１の開口数であり、前記式２，３は下記式４，５から導かれる。
ＮＡ＝Ｎａ・sinφ１  …式４
sinφ１／sinφ２＝Ｎｂ／Ｎａ  …式５
【００３９】
また、三角状反射体１７で反射したレーザ光が対物レンズ２１に達しない状態においては、すなわち測定対象物ＯＢの厚さ測定が不可能である回転体３０の回転状態においては、回転体３０の回転角度θに対する焦点位置データはコントローラ８０には記憶されていない。そして、測定可能となる測定開始付近及び測定不可能となる終了付近の回転角度θは、測定開始回転角度θｓ及び測定終了回転角度θｅとしてコントローラ８０に記憶されている。本実施形態では、５つの三角状反射体１７が回転体３０上に配置されているので、５組の測定開始回転角度θｓ及び測定終了回転角度θｅがコントローラ８０に記憶されている。
【００４０】
次に、上記のように構成した透光性物体の厚さ測定装置の動作について説明する。まず、作業者は、測定対象物ＯＢをステージ４１上にセットして、表示装置８２を見ながら、入力装置を用いて次の測定条件（１）〜（３）をコントローラ８０に入力する。
（１）１つ又は複数の測定位置（Ｘ方向位置検出回路６１及びＹ方向位置検出回路６３が検出するＸ，Ｙ座標値）
（２）測定対象物ＯＢの屈折率
（３）測定に使用する信号（ＳＵＭ信号又はＦＥ信号）
なお、同一種類の複数の測定対象物ＯＢを測定する場合においては、既に入力されている測定条件を入力する必要はない。
【００４１】
その後、作業者は、入力装置８１を用いて測定開始をコントローラ８０に指示する。コントローラ８０は、この測定開始の指示に応答して、図４Ａの測定プログラムをステップＳ１００にて開始する。なお、この状態では、測定装置の電源は投入されており、ステージ４１及び光ヘッド１０は駆動限界位置に位置している。
【００４２】
測定プログラムの実行開始後、コントローラ８０は、ステップＳ１０２にて変数ｎを「０」に初期設定するとともに、変数ｐを「１」に初期設定する。変数ｎは、回転体３０の微小回転角度ごとに回転角度検出回路７５によって検出される回転角度θ(ｎ)及び信号生成回路７２によって生成される信号の瞬時値Ｓ(ｎ)（ＳＵＭ信号又はＦＥ信号の瞬時値）を指定するための変数である。変数ｐは、測定対象物ＯＢの測定位置を指定するための変数である。
【００４３】
前記ステップＳ１０２の処理後、コントローラ８０は、ステップＳ１０４にて、測定対象物ＯＢの初期測定位置への移動をＸ方向フィードモータ制御回路６２及びＹ方向フィードモータ制御回路６４に指示する。この指示に応答して、Ｘ方向フィードモータ制御回路６２は、Ｘ方向位置検出回路６１によって検出されるＸ方向位置を用いてＸ方向モータ４６の回転を制御することにより、光ヘッド１０によるレーザ光のＸ方向の照射位置が前記入力したＸ方向測定位置（１つの測定位置を入力した場合には入力したＸ方向測定位置、複数の測定位置を入力した場合には入力した１つ目のＸ方向測定位置）になるように、測定対象物ＯＢをステージ４１と共にＸ方向に移動する。また、前記指示に応答して、Ｙ方向フィードモータ制御回路６４は、Ｙ方向位置検出回路６３によって検出されるＹ方向位置を用いてＹ方向モータ４８の回転を制御することにより、光ヘッド１０によるレーザ光のＹ方向の照射位置が前記入力したＹ方向測定位置（１つの測定位置を入力した場合には入力したＹ方向測定位置、複数の測定位置を入力した場合には入力した１つ目のＹ方向測定位置）になるように、測定対象物ＯＢをステージ４１と共にＹ方向に移動する。
【００４４】
次に、コントローラ８０は、ステップＳ１０６にて、スピンドルモータ制御回路７４に回転開始を指示する。この指示に応答して、スピンドルモータ制御回路７４は、エンコーダ３１ａからの回転信号を用いて、スピンドルモータ３１を一定速度で回転させ始める。これにより、回転体３０及び三角状反射体１７は一定速度で図３の矢印方向に回転し始める。次に、コントローラ８０は、ステップＳ１０８にて、光ヘッド１０の基準測定位置への移動をＺ方向フィードモータ制御回路６６に指示する。この指示に応答して、Ｚ方向フィードモータ制御回路６６は、Ｚ方向位置検出回路６５によって検出されるＺ方向位置を用いてＺ方向モータ５４の回転を制御することにより、光ヘッド１０を基準測定位置まで移動する。この基準測定位置は、回転体３０上の三角状反射体１７の回転による光路長変化に対応した焦点移動範囲（図６の矢印Ａ０参照）の中央位置が、測定対象物ＯＢがない場合にステージ４１の表面位置に合致するような位置に設定されている。すなわち、レーザ光の焦点移動範囲が図６の矢印Ａ０で示す状態になる光ヘッド１０のＺ方向の位置である。
【００４５】
前記ステップＳ１０８の処理後、コントローラ８０は、ステップＳ１１０にて、レーザ駆動回路７１にレーザ光の照射開始を指示する。これに応答して、レーザ駆動回路７１は、フォトセンサ１５からの受光信号を用いてレーザ光源１１を駆動制御して、レーザ光源１１に一定強度のレーザ光を出射させ始める。この状態では、回転体３０上の三角状反射体１７の回転によりレーザ光の光路長が変化し、レーザ光による焦点位置は図６の矢印Ａ０の範囲内で変化し始める。次に、コントローラ８０は、ステップＳ１１２にて、信号生成回路７２、Ａ／Ｄ変換器７３及び回転角度検出回路７５に作動開始を指示する。なお、信号生成回路７２には、この作動開始の指示と同時に、ＳＵＭ信号及びＦＥ信号のいずれかの生成も指示する。信号生成回路７２は、この指示に応答して作動を開始し、フォトディテクタ２４からの検出信号Ａ〜Ｄを用いて指示されたＳＵＭ信号又はＦＥ信号を生成して、生成信号をＡ／Ｄ変換器７３に出力し始める。Ａ／Ｄ変換器７３も、前記指示に応答して作動を開始し、信号生成回路７２からの生成信号の瞬時値をＡ／Ｄ変換してコントローラ８０に出力し始める。回転角度検出回路７５も、前記指示に応答して作動を開始し、回転体３０の回転角度θをコントローラ８０に出力し始める。
【００４６】
前記ステップＳ１１２の処理後、コントローラ８０は、ステップＳ１２０〜１５０の処理により、光ヘッド１０を低速で上方に移動させて、ＳＵＭ信号の２つのピーク位置又はＦＥ信号（Ｓ字信号）の２つのゼロクロス位置が測定に適した位置になった状態で、光ヘッド１０を停止させる処理を行う。この測定に適している位置とは、三角状反射体１７の回転による光路長の変化範囲が測定に適したものとなる位置、すなわち、図６の矢印Ａ１で示すように、レーザ光の焦点移動範囲の中央位置が測定対象物ＯＢの表面位置と実質的な裏面位置（図６のＸ１位置）の中央位置に合致する位置である。
【００４７】
ステップＳ１２０においては、コントローラ８０は、回転角度検出回路７５から回転体３０の回転角度θを入力する。次に、コントローラ８０は、ステップＳ１２２にて、入力した検出回転角度θと測定開始回転角度θｓとの差の絶対値｜θ−θｓ｜が予め決められた微小値である許容値以下であるかを判定する。この場合の測定開始回転角度θｓは、前述したように５つの三角状反射体１７にそれぞれ対応した５つの測定開始回転角度θｓの全てであり、ステップＳ１２２においては、検出回転角度θといずれか１つの測定開始回転角度θｓとの差の絶対値｜θ−θｓ｜が許容値以下となったかが判定される。検出回転角度θがいずれの測定開始回転角度θｓとも離れていて、前記絶対値｜θ−θｓ｜が許容値よりも大きければ、「Ｎｏ」との判定の基に、コントローラ８０はステップＳ１２０，Ｓ１２２の循環処理を繰返し実行し続ける。
【００４８】
５つの三角状反射体１７のいずれか１つが測定可能な回転角度まで達して、検出回転角度θがいずれか１つの測定開始回転角度θｓにほぼ一致して、それらの差の絶対値｜θ−θｓ｜以下になると、コントローラ８０は、ステップＳ１２２にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ１２４にて、Ｚ方向フィードモータ制御回路６６に対して光ヘッド１０の上方への低速移動を指示する。この指示に応答して、Ｚ方向フィードモータ制御回路６６は、エンコーダ５４ａからの回転信号を用いて、Ｚ方向モータ５４を低速で回転させ、光ヘッド１０を低速で上方に移動させ始める。
【００４９】
前記ステップＳ１２４の処理後、コントローラ８０は、ステップＳ１２６にて内蔵のタイマに時間計測を開始させ、ステップＳ１２８にて計測時間が予め決められた微小時間Δｔに変数ｎを乗算した時間ｎ・Δｔを経過しているか否かを判定する。計測時間が時間ｎ・Δｔを経過していなければ、コントローラ８０はステップＳ１２８にて「Ｎｏ」と判定し続ける。しかし、この場合、変数ｎは「０」であるので、前記ステップＳ１２６の処理後、即座にステップＳ１２８にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１３０に進む。ステップＳ１３０においては、回転角度検出回路７５から回転体３０の検出回転角度θと、Ａ／Ｄ変換器７３から信号生成回路７２による生成信号（ＳＵＭ信号又はＦＥ信号）をＡ／Ｄ変換した信号瞬時値Ｓとを同一タイミングで入力して、回転角度θ(ｎ)及び信号瞬時値Ｓ(ｎ)として記憶する。
【００５０】
次に、コントローラ８０は、ステップＳ１３２にて、前記記憶した回転角度θ(ｎ)と測定終了回転角度θｅとの差の絶対値｜θ−θｅ｜が許容値以下となったかを判定する。この場合の測定終了回転角度θｅは、前記ステップＳ１２２の判定処理によって「Ｙｅｓ」と判定された測定開始回転角度θｓに対応した角度、すなわち前記測定開始回転角度θｓによって規定された三角状反射体１７に関する測定終了回転角度θｅである。この場合、回転角度θ(ｎ)は前記測定終了回転角度θｅとは離れているので、コントローラ８０は、ステップＳ１３２にて「Ｎｏ」と判定してステップＳ１３４に進む。
【００５１】
ステップＳ１３４においては、コントローラ８０は、Ｚ方向位置検出回路６５からＺ方向位置を入力する。そして、コントローラ８０は、ステップＳ１３６にて、入力したＺ方向位置が予め決められた測定限界位置以下であるか否かを判定する。測定限界位置とは、レーザ光の焦点位置の移動範囲が測定対象物ＯＢの表面と裏面の位置を含むことが不可能になる光ヘッド１０の位置であり、具体的には、光ヘッド１０が、基準測定位置から、前述した式１の焦点位置の差ｄに焦点位置移動範囲を代入したときの厚さｔ（移動範囲によって規定される測定可能な最大厚さ）から焦点移動範囲の１／２を減算した値だけ、上方に移動した位置である。この場合、光ヘッド１０は、基準測定位置から上方へ移動し始めた直後であるので、コントローラ８０は、ステップＳ１３６にて「Ｙｅｓ」すなわち前記入力したＺ方向位置は測定限界位置以下であると判定して、ステップＳ１３８にて変数ｎに「１」を加算して、ステップＳ１２８に戻る。
【００５２】
ステップＳ１２８においては、コントローラ８０は、計測時間が時間ｎ・Δｔを経過したか否かをふたたび判定する。計測時間が時間ｎ・Δｔを経過すると、コントローラ８０は、前述したステップＳ１３０〜Ｓ１３８の処理を実行して，ふたたびステップＳ１２８に戻る。そして、回転角度θが測定終了回転角度θｅにほぼ等しくなるまで、コントローラ８０は、ステップＳ１３２における「Ｎｏ」すなわち回転角度θと測定終了回転角度θｅとの差の絶対値｜θ−θｅ｜が許容値以下でないとの判定の基に、微小時間Δｔごとに、ステップＳ１２６〜Ｓ１３８からなる循環処理を繰返し実行して、回転角度θ(ｎ)及び信号瞬時値Ｓ(ｎ)を蓄積する。なお、このステップＳ１２８〜Ｓ１３８の循環処理による回転角度θ(ｎ)及び信号瞬時値Ｓ(ｎ)の蓄積中には、光ヘッド１０は低速移動であるので、光ヘッド１０の上下方向位置はほとんど変化しない。
【００５３】
前記ステップＳ１２８〜Ｓ１３８からなる循環処理中、回転角度θ(ｎ)が測定終了回転角度θｅにほぼ等しくなると、コントローラ８０は、ステップＳ１３２にて「Ｙｅｓ」すなわち回転角度θと測定終了回転角度θｅとの差の絶対値｜θ−θｅ｜が許容値以下であると判定して、ステップＳ１４０に進む。ステップＳ１４０においては、コントローラ８０は、次の処理（１）（２）により、信号生成回路７２による生成信号の２つのピーク又はゼロクロス間の中央位置に対応した中央回転角度θcenを検出する。
（１）まず、蓄積した信号瞬時値Ｓ(ｎ)及び回転角度θ(ｎ)を用いて、回転角度θ(ｎ)に応じて変化する信号瞬時値Ｓ(ｎ)の変化カーブ（信号生成回路７２による生成信号の変化カーブ）の２つのピーク位置又はゼロクロス位置の回転角度θ１，θ２を検出する。
（２）次に、検出した２つの回転角度θ１，θ２を平均して、回転角度θ１，θ２間の中央回転角度θcenを計算する。なお、中央回転角度θcenが計算できない場合には、中央回転角度θcenを「０」に設定する。
【００５４】
前記ステップＳ１４０の処理後、コントローラ８０は、ステップＳ１４２にて前記計算した中央回転角度θcenが予め決められた所定範囲内の角度であるか否かを判定する。なお、この所定範囲内の角度とは、前記２つのピーク又はゼロクロスの中央位置が、図５に示すように、回転角度の変化範囲のほぼ中央に位置する状態である。いま、光ヘッド１０を基準測定位置から上方へ移動し始めた直後であれば、レーザ光の焦点移動範囲は図６のＡ０に近い状態にあるので、中央回転角度θcenが予め決められた前記所定範囲内にはない。したがって、この場合には、コントローラ８０は、ステップＳ１４２にて「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ１４４にて回転角度検出回路７５から検出回転角度θを入力し、ステップＳ１４６にて、前述したステップＳ１２２と同様に、検出した回転角度θと測定開始回転角度θｓとの差の絶対値｜θ−θｓ｜が微小な許容値以下であるかを判定する。この判定処理は、次の三角状反射体１７（すなわち、回転体３０の回転方向に対して後方に位置する三角状反射体１７）が測定可能な回転角度に達したか否かを判定する処理である。
【００５５】
この場合、次の三角状反射体１７が測定可能な回転角度に達せず、検出回転角度θと測定開始回転角度θｓとの差の絶対値｜θ−θｓ｜が微小な許容値よりも大きければ、コントローラ８０は、ステップＳ１４６にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ１４４，Ｓ１４６の循環処理を繰返し実行し続ける。そして、次の三角状反射体１７が測定可能な回転角度まで達して、検出した回転角度θがいずれか１つの測定開始回転角度θｓにほぼ一致して、それらの差の絶対値｜θ−θｓ｜が許容値以下になると、コントローラ８０は、ステップＳ１４６にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１４８，Ｓ１５０の処理を実行してステップＳ１２８に戻る。ステップＳ１４８においては変数ｎが「０」に初期設定され、ステップＳ１５０においては前記内蔵のタイマによる計測時間が「０」にリセットされる。
【００５６】
ステップＳ１２８に戻されると、コントローラ８０は、前述したステップＳ１２８〜Ｓ１３８の循環処理及びステップＳ１４０，Ｓ１４２の処理をふたたび実行する。そして、中央回転角度θcenが予め決められた前記所定範囲内に入るまで、コントローラ８０は、ステップＳ１４２にて「Ｎｏ」と判定して、前述したステップＳ１２８〜Ｓ１５０の処理を繰り返し実行し続ける。このステップＳ１２８〜Ｓ１５０の処理中、中央回転角度θcenが前記所定範囲内に入ると、コントローラ８０は、ステップＳ１４２にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１５２にてＺ方向フィードモータ制御回路６６に光ヘッド１０の移動停止を指示して、図４ＢのステップＳ２００に進む。この指示に応答して、Ｚ方向フィードモータ制御回路６６は、Ｚ方向モータ５４の回転を停止させて、光ヘッド１０の上方への移動を停止させる。この状態では、信号生成回路７２にて生成されるＳＵＭ信号又はＦＥ信号は、図５に示すように変化するようになり、２つのピーク又はゼロクロス間の中央位置がレーザ光の焦点移動範囲のほぼ中央位置なる。その結果、焦点移動範囲内において測定対象物ＯＢの表面位置及び裏面位置（実質的には図６のＸ１位置）をレーザ光の焦点位置と合致させることが充分に可能となり、信号生成回路７２による生成信号に測定対象物ＯＢの表面位置及び裏面位置に対応させてピーク又はゼロクロスを発生させることが充分に可能となる。
【００５７】
一方、ステップＳ１２８〜Ｓ１５０からなる循環処理中、中央回転角度θcenが予め決められた前記所定範囲内に入ることなく、ステップＳ１３４の処理によって入力したＺ方向位置が前記測定限界位置を超えると、コントローラ８０は、ステップＳ１３６で「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ１５４にて表示装置８２に「測定不可」であることを表示して、図４ＢのステップＳ２４０に進む。この状態は、測定対象物ＯＢの厚さの測定が不可能であり、作業者は表示装置８２の表示により測定が不可能であることを認識できる。この場合、測定対象物ＯＢのステージ４１へのセットが不適切である、測定対象物ＯＢが厚過ぎるなどの理由により、測定対象物ＯＢの厚さの測定が不可能であるので、図４ＢのステップＳ２４０〜Ｓ２４８の処理後のステップＳ２５０での測定プログラムの実行終了後、作業者は、測定対象物ＯＢをステージ４１にセットし直して測定を再開するか、測定を中止する。
【００５８】
図４ＢのステップＳ２００においては、コントローラ８０は、変数ｎを「０」に初期設定する。次に、コントローラ８０は、前述したステップＳ１２０，Ｓ１２２と同様なステップＳ２０２，Ｓ２０４の処理より、５つの三角状反射体１７のいずれか１つが測定可能な回転角度に達するまで待つ。そして、５つの三角状反射体１７のいずれか１つが測定可能な回転角度に達して、検出回転角度θがいずれか１つの測定開始回転角度θｓにほぼ一致すると、コントローラ８０は、ステップＳ２０４にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ２０６にて内蔵のタイマによる計測時間を「０」にリセットして、ステップＳ２０８〜Ｓ２１４からなる循環処理を実行する。
【００５９】
ステップＳ２０８〜Ｓ２１４からなる循環処理は、前述したステップＳ１２８〜Ｓ１３２，Ｓ１３８の処理と同じ処理であり、この循環処理により、コントローラ８０は微小時間Δｔごとに回転角度θ(ｎ)及び信号瞬時値Ｓ(ｎ)を蓄積する。そして、回転角度検出回路７５によって検出された回転体３０の回転角度θ（回転角度θ(ｎ)に等しい）が測定終了回転角度θｅにほぼ等しくなると、コントローラ８０は、ステップＳ２１２にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ２１６に進む。
【００６０】
ステップＳ２１６においては、コントローラ８０は、蓄積した回転角度θ(ｎ)及び信号瞬時値Ｓ(ｎ)を用いて、回転角度θ(ｎ)に応じて変化する信号瞬時値Ｓ(ｎ)の変化カーブ（信号生成回路７２による生成信号の変化カーブ）の２つのピーク位置又はゼロクロス位置の回転角度θ１，θ２を検出する（図５参照）。次に、コントローラ８０は、ステップＳ２１８にて、次のようにして測定対象物ＯＢの厚さｔを計算する。
（１）まず、予め用意されている焦点位置変換テーブルを参照して、前記回転角度θ１，θ２を焦点位置を表す２つの焦点位置にそれぞれ変換する。
（２）次に、２つの焦点位置の距離の差を焦点位置の差ｄとして計算する。
（３）次に、この焦点位置の差ｄと、予め記憶されている空気の屈折率Ｎａ及び対物レンズ２１の開口数ＮＡと、前記測定プログラムの開始前に入力した測定対象物ＯＢの屈折率Ｎｂとを用いて、上記式１〜３の演算の実行により厚さｔを計算する。
【００６１】
前記ステップＳ２１８の処理後、コントローラ８０は、ステップＳ２２０にて前記計算された厚さｔを表す厚さデータが所定数（例えば、５個）に達したか否かを判定する。この場合、厚さデータ数は「１」であるので、コントローラ８０は、ステップＳ２２０にて「Ｎｏ」と判定して、前述したステップＳ１２０，Ｓ１２２と同様なステップＳ２２２，Ｓ２２４の処理より、次の三角状反射体１７（すなわち、回転体３０の回転方向に対して後方に位置する三角状反射体１７）が測定可能な回転角度に達するまで待つ。そして、次の三角状反射体１７が測定可能な回転角度に達して、検出回転角度θが次の測定開始回転角度θｓにほぼ一致すると、コントローラ８０は、ステップＳ２２４にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ２２６にて変数ｎを「０」に初期設定し、ステップＳ２２８にて内蔵のタイマによる計測時間を「０」にリセットし、ステップＳ２０８に戻して、前述したステップＳ２０８〜Ｓ２２８からなる循環処理を繰返し実行する。
【００６２】
ステップＳ２０８〜Ｓ２２８からなる循環処理中、厚さデータ数が所定数に達すると、コントローラ８０は、ステップＳ２２０にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ２３０以降に進む。ステップＳ２３０においては、所定数の厚さデータにより表された測定対象物ＯＢの厚さｔの平均値を計算して、平均値を測定対象物ＯＢの厚さｔ(ｐ)として記憶する。次に、コントローラ８０は、ステップＳ２３２にて、測定結果としての厚さｔ(ｐ)を表示装置８２に表示する。これにより、作業者は、測定対象物ＯＢの厚さｔを視覚的に認識できる。前記ステップＳ２３２の処理後、コントローラ８０は、ステップＳ２３４にて次の測定位置が指定されているか否かを判定する。
【００６３】
前記測定プログラムの開始前に、１つの測定位置しか入力されていない場合には、コントローラ８０は、ステップＳ２３４にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ２４０以降に進む。一方、複数の測定位置が入力されている場合には、コントローラ８０は、ステップＳ２３４にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ２３６に進む。ステップＳ２３６においては、コントローラ８０は、測定対象物ＯＢの次の測定位置への移動をＸ方向フィードモータ制御回路６２及びＹ方向フィードモータ制御回路６４に指示する。この指示に応答して、Ｘ方向フィードモータ制御回路６２は、Ｘ方向位置検出回路６１によって検出されるＸ方向位置を用いてＸ方向モータ４６の回転を制御することにより、光ヘッド１０によるレーザ光のＸ方向の照射位置が次の測定位置であるＸ方向測定位置になるように、測定対象物ＯＢをステージ４１と共にＸ方向に移動する。また、前記指示に応答して、Ｙ方向フィードモータ制御回路６４は、Ｙ方向位置検出回路６３によって検出されるＹ方向位置を用いてＹ方向モータ４８の回転を制御することにより、光ヘッド１０によるレーザ光のＹ方向の照射位置が次の測定位置であるＹ方向測定位置になるように、測定対象物ＯＢをステージ４１と共にＹ方向に移動する。
【００６４】
前記ステップＳ２３６の処理後、コントローラ８０は、ステップＳ２３８にて変数ｐに「１」を加算して、ステップＳ２００に戻る。そして、コントローラ８０は、前述したステップＳ２００〜２３８の処理を最後の測定位置の測定が終了するまで実行し、最後の測定位置の測定が終了した時点で、ステップＳ２３４にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ２４０に進む。このステップＳ２００〜２３８の処理により、測定対象物ＯＢの厚さｔが測定位置ごとに計算されて、測定対象物ＯＢの厚さｔ(ｐ)（ｐ＝１，２・・）として記憶されるとともに、表示装置８２に表示される。
【００６５】
次に、ステップＳ２４０以降の処理について説明する。コントローラ８０は、ステップＳ２４０にて、信号生成回路７２、Ａ／Ｄ変換器７３及び回転角度検出回路７５に作動停止を指示する。これらの停止指示に応答して、信号生成回路７２はＳＵＭ信号又はＦＥ信号の生成動作を停止し、Ａ／Ｄ変換器７３はＡ／Ｄ変換動作及び信号瞬時値Ｓの出力動作を停止し、回転角度検出回路７５は回転体３０の回転角度の検出動作を停止する。次に、コントローラ８０は、ステップＳ２４２にてレーザ駆動回路７１にレーザ光の照射停止を指示し、ステップＳ２４４にてスピンドルモータ制御回路７４にスピンドルモータ３１の回転停止を指示する。これらの停止指示に応答して、レーザ駆動回路７１はレーザ光源１１によるレーザ光の出射を停止させ、スピンドルモータ制御回路７４はスピンドルモータ３１の回転動作を停止させる。
【００６６】
次に、コントローラ８０は、ステップＳ２４６にてＺ方向フィードモータ制御回路６６に光ヘッド１０の駆動限界位置への移動を指示する。この移動指示により、Ｚ方向フィードモータ制御回路６６はＺ方向モータ５４を回転動作させて、Ｚ方向位置検出回路６５との協働により、光ヘッド１０をＺ方向の駆動限界位置まで移動する。前記ステップＳ２４６の処理後、コントローラ８０は、ステップＳ２４８にてＸ方向フィードモータ制御回路６２及びＹ方向フィードモータ制御回路６４にステージ４１の駆動限界位置への移動を指示し、ステップＳ２５０にてこの測定プログラムの実行を終了する。この移動指示により、Ｘ方向フィードモータ制御回路６２は、Ｘ方向モータ４６を回転動作させて、Ｘ方向位置検出回路６１との協働により、Ｘ方向移動部材４７をＸ方向の駆動限界位置まで移動する。また、Ｙ方向フィードモータ制御回路６４は、Ｙ方向モータ４８を回転動作させて、Ｙ方向位置検出回路６３との協働により、Ｙ方向移動部材４３をＹ方向の駆動限界位置まで移動する。これにより、ステージ４１が駆動限界位置まで移動されることになる。
【００６７】
このような測定対象物ＯＢの厚さの測定が終了すると、作業者は、測定対象物ＯＢをステージ４１から取り外して、次に測定すべき測定対象物ＯＢが存在すれば、次の測定対象物ＯＢをステージ４１上にセットして、必要な測定条件をコントローラ８０に入力して、図４Ａ及び図４Ｂの測定プログラムの実行をふたたび開始させる。
【００６８】
上記説明のように、上記実施形態によれば、三角状反射体１７の回転によってレーザ光の光路長を変更することにより、対物レンズ２１による焦点位置を移動させて、測定対象物ＯＢの表面及び裏面に焦点が位置する回転体３０の回転角度θ１，θ２を検出し、この回転角度θ１，θ２を用いて焦点位置の差ｄを検出し、この差ｄを用いて測定対象物ＯＢの厚さが計算される。そして、三角状反射体１７の回転によりレーザ光の焦点位置を高速で変化させることができるので、測定を高速で行うことができる。また、回転体３０を回転させることで対物レンズ２１によるレーザ光の焦点位置を変化させているので、バックラッシュの問題はない。さらに、レーザ光の焦点位置の変化に対して回転体３０の回転角度の変化は大きいので、精密な移動機構がなくても精度よく測定対象物ＯＢの厚さを測定することができる。
【００６９】
また、レーザ光は、三角状反射体１７で反射した後、固定ミラー１８で反射し、同じ光路で逆向きに同じ三角状反射体１７で反射したうえで対物レンズ２１に入射する。このように同じ三角状反射体１７でレーザ光を２回反射させることで、レーザ光の光軸位置が変化しないようにすることができ、測定対象物Ｂの厚さを精度よく測定することができる。
【００７０】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００７１】
上記実施形態においては、回転体３０に７２度間隔で三角状反射体１７を配置したが、回転体３０が回転したとき、１つの三角状反射体１７で光路長が変化するのは、図３に示すように、回転角度が約２０度変化する期間であり、光路長が変化しない期間はこれより長くある。この光路長が変化しない期間を短くするために、光ヘッド１０を次のように変形してもよい。この変形例に係る光ヘッド１０は、図７の平面図及び図８の側面図に示すように、回転体３０の表面に三角状反射体１７を配置することに加えて、回転体３０の裏面にも三角状反射体１７と同じ構成の三角状反射体１０１を配置している。この三角状反射体１０１は、周方向において、隣接した２つの三角状反射体１７の中央位置（三角状反射体１７から３６度離れた位置）に配置されている。
【００７２】
そして、この光ヘッド１０は、上記実施形態の偏光ビームスプリッタ１３に代えて、コリメートレンズ１２から入射するレーザ光の大部分を透過し、一部の少ないレーザ光を反射する偏光ビームスプリッタ１３’を備えている。偏光ビームスプリッタ１３’で反射されたレーザ光は、上記実施形態と同様な集光レンズ１４を介してフォトセンサ１５に導かれる。偏光ビームスプリッタ１３’を透過したレーザ光は、１／４波長板１６を介してハーフミラー１０２で透過レーザ光と反射レーザ光に分岐され、透過レーザ光は立ち上げミラー１０３によって反射されて、三角状反射体１７及び固定ミラー１８に導かれる。三角状反射体１７及び固定ミラー１８は、上記実施形態の場合と同様に、入射レーザ光を反射して、立ち上げミラー１０３、ハーフミラー１０２及び１／４波長板１６を介して偏光ビームスプリッタ１３’に導く。偏光ビームスプリッタ１３’に入射したレーザ光は、１／４波長板１６によって前述の透過したレーザ光に対して９０度偏光方向が異なるので、偏光ビームスプリッタ１３’によって反射されて、偏光ビームスプリッタ１９に導かれる。この場合、偏光ビームスプリッタ１３’は入射した大部分のレーザ光を偏光ビームスプリッタ１９に向けて反射する。
【００７３】
一方、偏光ビームスプリッタ１３’を透過して１／４波長板１６を介してハーフミラー１０２に入射し、ハーフミラー１０２によって反射されたレーザ光は、立ち上げミラー１０４に導かれる。立ち上げミラー１０４は、入射したレーザ光を反射して、立ち上げミラー１０５に導く。立ち上げミラー１０５は、入射したレーザ光を反射して、三角状反射体１０１に導く。三角状反射体１０１は、前記三角状反射体１７と同様に、所定の回転角度位置（回転体３０が測定可能な回転角度にある状態）にあるとき、入射したレーザ光を固定ミラー１０６に導く。固定ミラー１０６は、上記実施形態における固定ミラー１０６と同様に構成され、入射したレーザ光を三角状反射体１０１に向けて反射し、三角状反射体１０１はこの反射されたレーザ光をふたたび反射して、立ち上げミラー１０５に導く。立ち上げミラー１０５は、入射したレーザ光をふたたび反射して立ち上げミラー１０４に導く。立ち上げミラー１０４は、入射したレーザ光をふたたび反射してハーフミラー１０２に導く。ハーフミラー１０２は、入射したレーザ光をふたたび反射して、１／４波長板１６を介して偏光ビームスプリッタ１３’に導く。この場合も、偏光ビームスプリッタ１３’に入射したレーザ光は、１／４波長板１６によって前述の透過したレーザ光に対して９０度偏光方向が異なるので、偏光ビームスプリッタ１３’によって反射されて、偏光ビームスプリッタ１９に導かれる。なお、この場合も、偏光ビームスプリッタ１３’は入射した大部分のレーザ光を偏光ビームスプリッタ１９に向けて反射する。
【００７４】
このように構成した変形例に係る透光性物体の厚さ測定装置においては、ハーフミラー１０２で反射されたレーザ光の光路長は、透過したレーザ光に比べて長くなるので、この光路長の相違を是正するために、固定ミラー１８と固定ミラー１０６との光軸方向位置を異ならせて、ハーフミラー１０２にレーザ光が戻ったときの光路長は、レーザ光を反射した三角状反射体１７，１０１の回転位置が同一であるとき同一長さになるようにしている。なお、この変形例において、その他の構成に関しては、上記実施形態の場合と同様であり、上記実施形態と同一の符号を用いてその説明を省略する。そして、コントローラ８０が実行する測定プログラムに関しても、三角状反射体１０１を設けた分だけ、測定開始回転角度θｓと測定終了回転角度θｅを変更するのみで、上記実施形態と同様な測定プログラムを使用できる。
【００７５】
このように構成した変形例によれば、周方向に３６度間隔で三角状反射体１７，１０１が配置され、光路長は約２０度変化する期間でそれぞれ変化するので、光路長が変化しない期間を短くすることができ、測定をより高速に行うことができる。
【００７６】
また、上記実施形態では、レーザ光を三角状反射体１７で２回反射させたが、測定対象物ＯＢに入射するレーザ光の光軸の直角方向にレーザ光が移動することを許容できるならば、レーザ光を三角状反射体１７で１回のみ反射させるように変形してもよい。この変形例は、図９に示すように、偏光ビームスプリッタ１３、１／４波長板１６及び固定ミラー１８を省略し、コリメートレンズ１２と三角状反射体１７との間のレーザ光路に、ミラー１１０を設けている。また、集光レンズ１４及びフォトセンサ１５は、偏光ビームスプリッタ１９に入射して、偏光ビームスプリッタ１９で反射する一部のレーザ光を入射するようにしている。なお、この変形例においても、その他の構成に関しては、上記実施形態の場合と同様であり、上記実施形態と同一の符号を用いてその説明を省略する。そして、コントローラ８０が実行する測定プログラムに関しても、上記実施形態と同様な測定プログラムを使用できる。この変形例によれば、部品点数を上記実施形態の場合よりも減らすことができ、測定装置の製造コストを上記実施形態の場合に比べて抑えることができる。
【００７７】
また、上記実施形態及び変形例では、図４ＢのステップＳ２１０で回転角度θを信号瞬時値Ｓと共に入力して回転角度θ(ｎ)として信号瞬時値Ｓ(ｎ)と共に記憶するようにした。しかし、これに代えて又は加えて、回転角度θを入力する際に、回転角度θを焦点位置変換テーブルを用いて焦点位置ＦＰに変換して、焦点位置ＦＰ(ｎ)として記憶しておくようにしてもよい。そして、この場合には、ステップＳ２１６においては、焦点位置ＦＰ(ｎ)に応じて変化する信号瞬時値Ｓ(ｎ)の変化カーブの２つのピーク位置又はゼロクロス位置の焦点位置ＦＰ１，ＦＰ２を検出することになり、次のステップＳ２１８においては、前記（１）回転角度θ１，θ２を焦点位置を表す２つの焦点位置にそれぞれ変換する処理が不要となる。この場合、焦点位置変換テーブルをコントローラ８０内に設けておいてもよいが、入力した全ての回転角度θを焦点位置ＦＰに変換することになってコントローラ８０による多くの処理時間が必要となるので、焦点位置変換テーブルを回転角度検出回路７５とコントローラ８０との間の回路内に設けておき、前記回転角度θの焦点位置ＦＰへの変換をハード回路によって処理して、処理時間の短縮を図るとよい。なお、この焦点位置ＦＰは、実質的に回転体３０及び三角状反射体１７の回転角度θと同等な物理量である。
【００７８】
また、この変形例において、回転角度θ(ｎ)を記憶する処理に代えて焦点位置ＦＰ(ｎ)を記憶するようにした場合、回転角度θ(ｎ)が存在しなくなるので、ステップＳ２１２の測定終了回転角度θｅの判定においては、焦点位置ＦＰ(ｎ)と測定終了回転角度θｅに対応した焦点位置との差が許容値以下であるかを判定するようにする。さらに、図４ＡのステップＳ１２０，Ｓ１２２，Ｓ１３０，Ｓ１３２，Ｓ１４４，Ｓ１４６及び図４ＢのステップＳ２０２、Ｓ２０４，Ｓ２２２，Ｓ２２４の処理においても、回転角度θに代えて前述の焦点位置ＦＰを用いることもできる。この場合も、測定終了回転角度θｅに代えて測定終了回転角度θｅに対応した焦点位置を用いるとともに、測定開始回転角度θｓに代えて測定開始回転角度θｓに対応した焦点位置を用いるようにする。
【００７９】
また、上記実施形態及び変形例では、回転体３０の表面に５つの三角状反射体１７を配置するようにした。しかし、光路長が変化しない期間を長くしてもよければ、回転体３０の表面に４つ以下の三角状反射体１７を配置するようにしてもよい。この変形例によれば、三角状反射体１７の個数を減らすことができ、測定装置の製造コストを上記実施形態及び変形例の場合に比べて抑えることができる。
【００８０】
また、上記実施形態及び変形例では、ステージ４１をガラス板、透明性樹脂板などの測定対象物ＯＢの厚さを測定するために利用するようにした。しかし、測定対象物ＯＢの形状が円筒状のような別の形状であっても、その形状に合ったステージ４１を用意すれば、前記別の形状の測定対象物ＯＢの厚さも測定できる。さらに、ステージ４１でなくても、測定対象物ＯＢの一端部を摘まんで移動させる機構を利用することもできる。
【００８１】
また、上記実施形態及び変形例では、三角状反射体１７,１０１を２つのミラーを９０度の角度をもって合わせるもので構成したが、レーザ光を同様に反射させることができれば、どのような反射体を用いてもよい。例えば、９０度の角度をなす２つの反射面を有するプリズムを２つの反射面が回転体３０の上面に対して垂直になるように回転体３０の上面に固定し、プリズムの２つの面を反射面として利用してもよい。この場合も、プリズムの２つの反射面の法線ベクトルの合成ベクトルを回転体３０の回転方向になる向きに設定するとともに、入射するレーザ光の光軸を前記２つの反射面に垂直な平面に対して平行になるように設定する。
【００８２】
また、上記実施形態及び変形例では、入射したレーザ光を入射方向と逆方向に出射する三角状反射体１７，１０１又はプリズムを回転体３０に配置するとともに、入射するレーザ光の光軸が三角状反射体１７，１０１又はプリズムの２つの反射面に垂直な平面に対して平行になるように設定した。しかし、この三角状反射体１７，１０１又はプリズムの機能は、入射したレーザ光を反射して入射したレーザ光とは逆方向にレーザ光を出射することにあり、入射したレーザ光を反射して入射したレーザ光とは逆方向にレーザ光を出射する反射体であれば、いかなる反射体を用いてもよい。例えば、図１０に示すように、３つの反射面１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃがそれぞれ互いに９０度の角度をなすレトロリフレクタ（レトロ反射体）１２０を用いることもできる。この場合、レトロリフレクタ１２０を、３つの反射面１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの法線ベクトルの合成ベクトルの方向（３つの反射面１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの交点を頂点とした３角錐の垂線方向）が回転体３０の回転方向になるように回転体３０に配置すればよい。この変形例においては、入射したレーザ光は、図示一点鎖線で示すように、反射面１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの順に反射され、反射されたレーザ光は、反射面１２０ａに対するレーザ光の入射方向とは無関係に、常に入射したレーザ光と平行である逆方向に出射される。したがって、レーザ光の光軸を前記三角状反射体１７，１０１又はプリズムのように２つの反射面に垂直な平面に対して正確に平行に設定しなくても、レトロリフレクタ１２０から出射されるレーザ光はレトロリフレクタ１２０に入射したレーザ光に対して正確に逆方向になる。その結果、レトロリフレクタ１２０に入射するレーザ光の光軸を、上記実施形態又は変形例における三角状反射体１７，１０１又はプリズムの場合のように、回転体３０の上面に対して正確に平行になるように調整する手間を省くことができる。
【００８３】
また、上記実施形態及び変形例では、ステージ４１をＸ，Ｙ方向に移動させるようにしたが、これに代えて、光ヘッド１０をＸ，Ｙ方向に移動させてもよい。また、上記実施形態及び変形例では、光ヘッド１０をＺ方向に移動させるようにしたが、これに代えて、ステージ４１をＺ方向に移動させるようにしてもよい。
【００８４】
さらに、上記実施形態及び変形例では、レーザ光源１１から出射されるレーザ光を僅かに拡散するレーザ光としたが、このレーザ光は平行でなければよく、僅かに集光するレーザ光を用いるようにしてもよい。なお、この場合、三角状反射体１７，１０１が上記実施形態と同じ方向に回転した場合、焦点位置の変化方向は上記実施形態とは逆になる。
【符号の説明】
【００８５】
１０…光ヘッド、１１…レーザ光源、１７，１０１…三角状反射体、１８，１０６…固定ミラー、２１…対物レンズ、２４…フォトディテクタ、３０…回転体、３１…スピンドルモータ、４０…対象物移動機構、４１…ステージ、４６…Ｘ方向モータ、４８…Ｙ方向モータ、５０…ヘッド移動機構、５４…Ｚ方向モータ、６１…Ｘ方向位置検出回路、６２…Ｘ方向フィードモータ制御回路、６３…Ｙ方向位置検出回路、６４…Ｙ方向フィードモータ制御回路、６５…Ｚ方向位置検出回路、６６…Ｚ方向フィードモータ制御回路、７２…信号生成回路、７４…スピンドルモータ制御回路、７５…回転角度検出回路、８０…コントローラ
【図１】
2013148507.tif 000003
【図２】
2013148507.tif 000004
【図３】
2013148507.tif 000005
【図４Ａ】
2013148507.tif 000006
【図４Ｂ】
2013148507.tif 000007
【図５】
2013148507.tif 000008
【図６】
2013148507.tif 000009
【図７】
2013148507.tif 000010
【図８】
2013148507.tif 000011
【図９】
2013148507.tif 000012
【図１０】
2013148507.tif 000013