JP2000055626A - 板厚測定方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生産ラインに容易に組み込めて、透過性を有
する測定対象板の板厚を高速かつ正確に非接触で測定で
きる板厚測定方法およびその装置を提供する。 【解決手段】 集束性の強い平行光を光源の発射点から
入射光として発して受光部で直接受光するときの受光点
を基準受光点とし、透過性を有する測定対象板を一方の
面の任意の入射点に所定角度の入射角で入射光が入射さ
れるように挿入した場合の、入射光がスネルの法則に従
って透過して他方の面の透過点から所定角度の発射角で
発射される透過光を受光するときの受光点を測定受光点
とし、発射点から基準受光点までの光路を基準光路と
し、発射点から入射点および透過点を介して測定受光点
に至るまでの光路を測定光路として、光源と受光部との
間に測定対象板を挿入し、そのときの測定光路と基準光
路の相違に基づいて、測定対象板の板厚を求めることを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば液晶パネル
の基板ガラスなどの、板厚として高精度を要求される透
明板または半透明板を測定対象物として、その板厚を測
定する板厚測定方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の板厚測定装置としては、
マイクロメータ等の接触式のものの他、非接触式のもの
としては、空気マイクロメータ、静電容量センサ等を利
用したものが知られている。例えばマイクロメータで
は、測定プローブを所定の力で測定対象物（測定対象
板）に接触させて、その板厚を測定する。

【０００３】また、空気マイクロメータでは、測定対象
板を平らな定盤面に置いて、先細のノズル先端から吹き
出す空気その他のガスの流量・圧力等に基づいて、測定
対象板の板厚を求める。また、静電容量センサでは、対
向する一対の測定電極間のギャップ（測定面間ギャッ
プ）内に測定対象板を挿入して、挿入前後の静電容量の
変化に基づいて、または、測定対象板と各測定電極との
間の各静電容量に基づいて、板厚を求める。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、例えば接触式
のものでは、測定対象板に粉塵等の汚染や傷等の変形を
与える。また、空気マイクロメータでは、定盤面との接
触により同様の問題が生じ、また、ガス圧等により振動
等を与えて正確に測定できないこともある。また、静電
容量センサでは、静電容量に基づく測定のため、測定ギ
ャップや測定面間ギャップが制限され、大きな板厚を測
定できない。

【０００５】また、上述した従来の板厚測定装置では、
いずれも基本的に抜き取り検査が必要となり、また、高
速で測定できないので、測定対象板の生産工程（生産ラ
イン）の自動化（生産工程中の測定）に適さない。

【０００６】例えば液晶パネル用ガラス基板は、その生
産ラインにおいて、溶融状態のガラスを坩堝の細長いス
リットから引き出す方法（いわゆるダウンドロー法）
や、溶融状態のガラスを坩堝から流し出し冷えて固まっ
た部分をローラーで引き下げる方法（いわゆるヒュージ
ョン法）などにより作製されるが、これらの場合の板厚
は、坩堝の温度、ローラーの回転速度、ガラスの粘度等
に対して敏感に反応する。したがって、上述のような抜
き取り検査では対応できず、所望の板厚が高速かつ正確
に測定できない。

【０００７】また、上記のヒュージョン法においては、
測定対象板が坩堝から数メートル以上ぶら下がった格好
になっており、数センチメートルオーダーで常時揺れて
いるため、この程度板厚方向に揺れていても板厚を正確
に測定する必要がある。

【０００８】本発明は、生産ラインに容易に組み込むこ
とができ、透過性を有する測定対象板の板厚を高速かつ
正確に非接触で測定できる板厚測定方法およびその装置
を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の板厚
測定方法は、集束性の強い平行光を光源の発射点から入
射光として発して受光部で直接受光するときの受光点を
基準受光点とし、透過性を有する測定対象板の表裏２面
のうちの一方の面の任意の入射点に所定角度の入射角で
前記入射光が入射されるように前記測定対象板を挿入し
た場合の、前記入射光がスネルの法則に従って前記測定
対象板を透過して前記表裏２面のうちの他方の面の透過
点から前記所定角度の発射角で発射される透過光を受光
するときの前記受光部の受光点を測定受光点とし、前記
発射点から前記基準受光点までの光路を基準光路とし、
前記測定対象板を挿入したときの前記発射点から前記入
射点および前記透過点を介して前記測定受光点に至るま
での光路を測定光路として、前記光源と前記受光部との
間に前記測定対象板を挿入し、前記光源から前記入射光
を発して、前記受光部で前記透過光を受光するととも
に、そのときの前記測定光路と前記基準光路の相違に基
づいて、前記測定対象板の板厚を求めることを特徴とす
る。

【００１０】本発明の請求項１２の板厚測定装置は、集
束性の強い平行光を発する光源と、透過光を受光する受
光部と、前記光源を制御するとともに、前記受光部の受
光結果に基づいて、前記光源と前記受光部との間に挿入
された透過性を有する測定対象板の板厚を求める制御部
と、を備え、前記制御部は、集束性の強い平行光を光源
の発射点から入射光として発して受光部で直接受光する
ときの受光点を基準受光点とし、前記測定対象板の表裏
２面のうちの一方の面の任意の入射点に所定角度の入射
角で前記入射光が入射されるように前記測定対象板を挿
入した場合の、前記入射光がスネルの法則に従って前記
測定対象板を透過して前記表裏２面のうちの他方の面の
透過点から前記所定角度の発射角で発射される透過光を
受光するときの前記受光部の受光点を測定受光点とし、
前記発射点から前記基準受光点までの光路を基準光路と
し、前記測定対象板を挿入したときの前記発射点から前
記入射点および前記透過点を介して前記測定受光点に至
るまでの光路を測定光路として、前記光源と前記受光部
との間に前記測定対象板を挿入し、前記光源から前記入
射光を発して、前記受光部で前記透過光を受光するとと
もに、そのときの前記測定光路と前記基準光路の相違に
基づいて、前記測定対象板の板厚を求めることを特徴と
する。

【００１１】この板厚測定方法およびその装置では、光
源と受光部との間に測定対象板を挿入し、光源から入射
光を発して受光部で透過光を受光し、そのときの測定光
路と基準光路の相違に基づいて、測定対象板の板厚を求
めるので、測定対象板を挿入するいわゆる測定部には、
光源と受光部があれば良い。

【００１２】すなわち、測定対象板の板厚に対して測定
光路と基準光路の相違に基づく所定の関係を有する受光
結果さえ得られれば、その受光結果から板厚を求める機
能（制御部の機能）は、測定対象板の生産工程（生産ラ
イン）の制御部の一部の機能を兼用して構成可能なの
で、生産ラインに容易に組み込むことができる。

【００１３】また、基本的に光学的測定なので、測定は
高速で行うことができ、非接触測定のため測定対象板に
汚染や変形等を与える心配がない。また、光路の相違に
基づく測定なので、ガス圧等に基づく測定のように、測
定対象板に振動等の力学的作用を及ぼすことがない。

【００１４】また、透過光を受光できれば測定可能なの
で、光源と受光部との間の距離を任意に設定でき、ガス
圧や静電容量等に基づく測定とは異なり、大きな板厚も
測定できる。

【００１５】また、所定角度の入射角で入射されるよう
に測定対象板を挿入する限り、測定対象板内の光路（屈
折角、光路長等）は変わらないので、挿入位置による光
路差（光路長の差）はなく、また、平行光を利用するの
で、基準受光点から測定受光点までの距離（測定対象板
挿入時の受光点の変位）も変わらない。

【００１６】すなわち、測定光路と基準光路の相違に基
づいて、上記の受光点の変位や光路差等を利用して、測
定対象板の板厚を求めることができるが、いずれの場合
も、測定対象板の挿入位置によって測定結果が変わるこ
とがないので、たとえ測定対象板が生産ラインにおいて
測定時に板厚方向に揺れていても、正確に板厚を測定で
きる。

【００１７】したがって、この板厚測定方法およびその
装置では、生産ラインに容易に組み込むことができ、透
過性を有する測定対象板の板厚を高速かつ正確に非接触
で測定できる。

【００１８】請求項１の板厚測定方法において、前記測
定対象板を挿入したときの前記基準受光点から前記測定
受光点への受光点変位を利用して、前記測定対象板の板
厚を求めることが好ましい。

【００１９】請求項１２の板厚測定装置において、前記
測定対象板を挿入したときの前記基準受光点から前記測
定受光点への受光点変位を利用して、前記測定対象板の
板厚を求めることが好ましい。

【００２０】測定対象板を挿入したときに、受光部の受
光点は、挿入前の基準受光点から測定受光点へ変位す
る。この板厚測定方法およびその装置では、受光部の受
光点変位を利用して、この測定対象板の板厚を求めるこ
とにより、請求項１で上述の各種利点が得られる。

【００２１】請求項２の板厚測定方法において、前記所
定角度をθとし、測定環境となる前記光源および前記受
光部と前記測定対象板の間にある媒体の屈折率をｎｉと
し、前記測定対象板の屈折率をｎｔとし、その比である
屈折率比をｎ＝ｎｔ／ｎｉとし、前記測定対象物の板厚
をｄとし、前記受光点変位をｘとしたとき、

【数１】 となる変位係数ｕを利用して、前記受光点変位ｘから前
記板厚ｄを求めることが好ましい。

【００２２】請求項１３の板厚測定装置において、前記
所定角度をθとし、測定環境となる前記光源および前記
受光部と前記測定対象板の間にある媒体の屈折率をｎｉ
とし、前記測定対象板の屈折率をｎｔとし、その比であ
る屈折率比をｎ＝ｎｔ／ｎｉとし、前記測定対象物の板
厚をｄとし、前記受光点変位をｘとしたとき、

【数１】 となる変位係数ｕを利用して、前記受光点変位ｘから前
記板厚ｄを求めることが好ましい。

【００２３】この板厚測定方法およびその装置では、変
位係数ｕを利用することにより、受光点変位ｘから容易
に板厚ｄを求められる。なお、この場合、変位係数ｕ
は、上記「数１」に示すように、入射角や発射角となる
所定角度θが固定値であれば、すなわち基準光路に対し
て所定角度θで測定対象板を挿入しさえすれば、屈折率
比ｎにより決定される。また、この屈折率比ｎも測定環
境の媒体が一般的な空気であれば、ｎｉ＝１からｎ＝ｎ
ｔとなり、測定対象板の屈折率ｎｔそのものとなる。ま
た、同じ屈折率ｎｔの測定対象物の板厚を測定する場
合、この屈折率ｎｔも固定値のため、変位係数ｎも固定
値となる。

【００２４】請求項３の板厚測定方法において、前記測
定対象板の屈折率ｎｔが固定値の場合、前記変位係数ｕ
またはその逆数１／ｕを固定値として記憶しておき、前
記受光部の受光結果から前記受光点変位ｘを求め、前記
板厚ｄをｄ＝ｘ／ｕの関係式から算出することが好まし
い。

【００２５】請求項１４の板厚測定装置において、前記
測定対象板の屈折率ｎｔが固定値の場合、前記変位係数
ｕまたはその逆数１／ｕを固定値として記憶する記憶手
段をさらに備え、前記制御部は、前記受光部の受光結果
から前記受光点変位ｘを求め、前記板厚ｄをｄ＝ｘ／ｕ
の関係式から算出することが好ましい。

【００２６】この板厚測定方法およびその装置では、測
定対象板の屈折率ｎｔが固定値の場合、変位係数ｕまた
はその逆数１／ｕを固定値として記憶しておくので、受
光点変位ｘを求め、ｄ＝ｘ／ｕの関係式から算出するこ
とにより、板厚ｄを容易に求められる。すなわち、測定
対象板の生産ライン等で連続して板厚を測定するような
場合、その測定対象物は、同一の屈折率ｎｔを有するの
で、特に適している。

【００２７】請求項３の板厚測定方法において、前記測
定対象板の屈折率ｎｔが固定値の場合、前記受光点変位
ｘと前記変位係数ｕから前記板厚ｄを求めるためのｄ＝
ｘ／ｕの関係を示す変換テーブルを記憶しておき、前記
受光部の受光結果から前記受光点変位ｘを求め、前記変
換テーブルを参照して前記板厚ｄを求めることが好まし
い。

【００２８】請求項１４の板厚測定装置において、前記
測定対象板の屈折率ｎｔが固定値の場合、前記受光点変
位ｘと前記変位係数ｕから前記板厚ｄを求めるためのｄ
＝ｘ／ｕの関係を示す変換テーブルを記憶する記憶手段
をさらに備え、前記制御部は、前記受光部の受光結果か
ら前記受光点変位ｘを求め、前記変換テーブルを参照し
て前記板厚ｄを求めることが好ましい。

【００２９】この板厚測定方法およびその装置では、測
定対象板の屈折率ｎｔが固定値の場合、受光点変位ｘと
変位係数ｕから前記板厚ｄを求めるためのｄ＝ｘ／ｕの
関係を示す変換テーブルを記憶しておくので、受光点変
位ｘを求め、変換テーブルを参照することにより、板厚
ｄを容易に求められる。すなわち、請求項５や１６と同
様に、測定対象板の生産ライン等で連続して板厚を測定
するような場合に、特に適している。

【００３０】請求項２ないし５のいずれかの板厚測定方
法において、前記受光部は、前記受光点変位を拡大して
受光するための変位拡大手段を有することが好ましい。

【００３１】請求項１３ないし１６のいずれかの板厚測
定装置において、前記受光部は、前記受光点変位を拡大
して受光するための変位拡大手段を有することが好まし
い。

【００３２】この板厚測定方法およびその装置では、受
光点変位を拡大して受光するための変位拡大手段を有す
るので、微小な受光点変位であっても、それを拡大して
検出でき、分解能を向上させることができる。

【００３３】請求項１ないし６のいずれかの板厚測定方
法において、前記光源は、レーザ光を発するレーザ光源
であることが好ましい。

【００３４】請求項１２ないし１７のいずれかの板厚測
定装置において、前記光源は、レーザ光を発するレーザ
光源であることが好ましい。

【００３５】この板厚測定方法およびその装置では、光
源から発する入射光としてレーザ光を利用できるので、
光量を大きくして高密度の照射ができ、帯域幅を広げる
ことができ、基準光路や測定光路とそれ以外との光量の
差が顕著となるばかりでなく、他の光の影響や光路にお
ける光の減衰等も少なくなるので、大きな板厚ｄを測定
できる他、受光部では、より高い分解能や広範囲のリニ
アリティを確保し易くなる。

【００３６】なお、レーザ光源としては、ルビーレー
ザ、ガラスレーザ、ＹＡＧレーザ等の固体レーザでも、
アルゴンレーザ、金属イオンレーザ等のガスレーザで
も、ラマンレーザ、ダイレーザ等の液体レーザでも、適
用は可能であるが、小型化等のためには、レーザダイオ
ード等の半導体レーザが好ましい。

【００３７】請求項１ないし７のいずれかの板厚測定方
法において、前記光源および前記受光部をそれぞれ第１
光源および第１受光部とし、前記第１光源から前記第１
受光部に至る前記基準光路および前記測定光路をそれぞ
れ第１基準光路および第１測定光路とし、所定条件を満
足する仮想平面を所定対称面として、それぞれ前記第１
光源および前記第１受光部と面対称の関係となるように
配設された光源および受光部をそれぞれ第２光源および
第２受光部とし、前記第２光源から前記第２受光部に至
る前記基準光路および前記測定光路をそれぞれ第２基準
光路および第２測定光路としたときに、前記所定条件
は、前記第１光源からの入射光の入射角が前記所定角度
となるように前記測定対称板を挿入した場合に、その測
定対称板に対する前記第２光源からの入射光の入射角が
同一の前記所定角度となることであり、前記第２光源お
よび前記第２受光部をさらに備えることにより、前記第
１基準光路と前記第１測定光路の相違に基づいて求めら
れる第１板厚と、前記第２基準光路と前記第２測定光路
の相違に基づいて求められる第２板厚との平均を、前記
測定対象板の板厚として求めることが好ましい。

【００３８】請求項１２ないし１８のいずれかの板厚測
定装置において、前記光源および前記受光部をそれぞれ
第１光源および第１受光部とし、前記第１光源から前記
第１受光部に至る前記基準光路および前記測定光路をそ
れぞれ第１基準光路および第１測定光路とし、所定条件
を満足する仮想平面を所定対称面として、それぞれ前記
第１光源および前記第１受光部と面対称の関係となるよ
うに配設された光源および受光部をそれぞれ第２光源お
よび第２受光部とし、前記第２光源から前記第２受光部
に至る前記基準光路および前記測定光路をそれぞれ第２
基準光路および第２測定光路としたときに、前記所定条
件は、前記第１光源からの入射光の入射角が前記所定角
度となるように前記測定対称板を挿入した場合に、その
測定対称板に対する前記第２光源からの入射光の入射角
が同一の前記所定角度となることであり、前記第２光源
および前記第２受光部をさらに備え、前記制御部は、前
記第１光源と前記第２光源を制御するとともに、前記第
１基準光路と前記第１測定光路の相違に基づいて前記第
１受光部の受光結果から求められる第１板厚と、前記第
２基準光路と前記第２測定光路の相違に基づいて前記第
２受光部の受光結果から求められる第２板厚との平均
を、前記測定対象板の板厚として求めることが好まし
い。

【００３９】この板厚測定方法およびその装置では、請
求項１ないし７および請求項１２ないし１８で前述の光
源および受光部を、それぞれ第１光源および第１受光部
とし、所定条件を満足する仮想平面を所定対称面とし
て、それらに面対称の第２光源および第２受光部をさら
に備え、双方のそれぞれから求められる第１板厚と第２
板厚との平均を測定対称板の板厚として求める。

【００４０】この場合の所定対称面は、第１光源側の入
射角が所定角度となるように測定対称板を挿入した場合
に第２光源側の入射角も同一の所定角度となるような仮
想平面なので、測定対称板を正確な挿入角度で挿入する
限り、第１光源側の第１基準光路と第１測定光路の相違
に基づいて求められる第１板厚と、第２光源側の第２基
準光路と第２測定光路の相違に基づいて求められる第２
板厚とは一致し、それらの平均も正確な板厚となる。

【００４１】一方、測定対称板の挿入角度が誤差を含む
場合、上記の第１光源側の入射角および第２光源側の入
射角の一方または双方が誤差を含むことになるので、第
１板厚および第２板厚の一方または双方も誤差を含むこ
とになる。そして、このような場合、２組の測定系で同
様に求められた測定結果を平均することにより、測定結
果の誤差を低減することが可能となる。

【００４２】したがって、この板厚測定方法およびその
装置では、測定対称板の挿入角度の誤差により測定結果
の板厚に誤差が生じてしまうような場合に、２組の測定
系による板厚を平均することにより、測定結果の板厚の
誤差を低減し易くなる。

【００４３】なお、この場合、最終的な板厚（第１板厚
および第２板厚）を求めてから、それらの平均を測定結
果の板厚として求めても良いし、その途中で平均して、
例えば受光点変位や光路差等を利用して板厚を求める場
合の受光点変位や光路差等の平均を求めてから、その平
均値を利用して測定結果となる板厚を求めても良い。ま
た、所定対称面を複数想定して各所定対称面について面
対称の第３、第４等の測定系を設けて、３次元内での角
度誤差による測定誤差をさらに低減することもできる。

【００４４】請求項８の板厚測定方法において、前記第
１基準光路および前記第１測定光路の双方を含む仮想平
面を仮想第１平面とし、この仮想第１平面に対して直交
し、かつ、前記第１光源からの入射光の入射角が前記所
定角度となるように前記測定対称板を挿入した場合の前
記入射点に立てた法線を含む仮想平面を仮想第２平面と
したときに、前記仮想第２平面を前記所定対称面とした
ことが好ましい。

【００４５】請求項１９の板厚測定装置において、前記
第１基準光路および前記第１測定光路の双方を含む仮想
平面を仮想第１平面とし、この仮想第１平面に対して直
交し、かつ、前記第１光源からの入射光の入射角が前記
所定角度となるように前記測定対称板を挿入した場合の
前記入射点に立てた法線を含む仮想平面を仮想第２平面
としたときに、前記仮想第２平面を前記所定対称面とし
たことが好ましい。

【００４６】この板厚測定方法およびその装置では、第
１基準光路および第１測定光路の双方を含む仮想第１平
面に対して直交し、かつ、第１光源からの入射光の入射
角が所定角度となるように測定対称板を挿入した場合の
入射点に立てた法線を含む仮想平面を仮想第２平面とし
て、その仮想第２平面を所定対称面とする。

【００４７】第１光源側の入射角は、仮想第１平面内の
上記法線に対する入射角なので、この仮想第１平面に直
交してその法線を含む仮想第２平面を対称面として、第
１光源側に面対称の第２光源側を設ければ、第２光源側
の入射角は、仮想第１平面内で上記法線を対称線として
第１光源側の入射角と線対称になる。すなわち、この仮
想第２平面は所定対称面としての所定条件を満足する。

【００４８】そして、この場合、測定対称板の面に立て
た任意の法線が上記法線に平行になるように、その測定
対称板が挿入されれば、第１光源側と第２光源側の入射
角が一致するが、仮想第１平面内で角度誤差を有するよ
うに挿入されれば、その角度誤差分だけ第１光源側およ
び第２光源側の一方の入射角が小さくなり、その分だけ
他方の入射角が大きくなる。

【００４９】すなわち、測定対称板が仮想第１平面内で
角度誤差を有するように挿入された場合、双方の測定系
の各入射角の増減は逆の関係となるので、それによる受
光点変位や光路差等の増減も逆の関係となり、それらか
ら求められる第１板厚と第２板厚の増減も逆の関係とな
る。

【００５０】したがって、この板厚測定方法およびその
装置では、測定対称板が仮想第１平面内で角度誤差を有
するように挿入された場合に、２組の測定系の測定結果
を平均して、第１板厚と第２板厚の平均を測定対称板の
板厚として求めることにより、その測定結果の誤差を低
減することができる。

【００５１】請求項８の板厚測定方法において、前記第
１基準光路および前記第１測定光路の双方を含む仮想平
面を仮想第１平面とし、この仮想第１平面に対して直交
し、かつ、前記第１光源からの入射光の入射角が前記所
定角度となるように前記測定対称板を挿入した場合の前
記入射点に立てた法線を含む仮想平面を仮想第２平面と
し、前記仮想第１平面および前記仮想第２平面の双方に
直交する仮想平面を仮想第３平面としたときに、前記仮
想第３平面を前記所定対称面としたことが好ましい。

【００５２】請求項１９の板厚測定装置において、前記
第１基準光路および前記第１測定光路の双方を含む仮想
平面を仮想第１平面とし、この仮想第１平面に対して直
交し、かつ、前記第１光源からの入射光の入射角が前記
所定角度となるように前記測定対称板を挿入した場合の
前記入射点に立てた法線を含む仮想平面を仮想第２平面
とし、前記仮想第１平面および前記仮想第２平面の双方
に直交する仮想平面を仮想第３平面としたときに、前記
仮想第３平面を前記所定対称面としたことが好ましい。

【００５３】この板厚測定方法およびその装置では、請
求項９および請求項２０で前述の仮想第１平面および仮
想第２平面の双方に直交する仮想平面を仮想第３平面と
して、その仮想第３平面を所定対称面とする。

【００５４】この場合、仮想第３平面と仮想第１平面と
の交線は、仮想第１平面内で前述の法線と直交するの
で、仮想第３平面を対称面として、第１光源側に面対称
の第２光源側を設ければ、第２光源側の入射角は、上記
の交線を対称線として第１光源側の入射角と線対称にな
る。すなわち、この仮想第３平面は所定対称面としての
所定条件を満足する。

【００５５】そして、この場合も、測定対称板が仮想第
１平面内で角度誤差を有するように挿入されれば、その
角度誤差分だけ第１光源側および第２光源側の一方の入
射角が小さくなり、その分だけ他方の入射角が大きくな
り、双方の測定系の各入射角の増減は逆の関係となるの
で、それによる受光点変位や光路差等の増減も逆の関係
となり、それらから求められる第１板厚と第２板厚の増
減も逆の関係となる。

【００５６】したがって、この板厚測定方法およびその
装置では、請求項９および請求項２０で前述の板厚測定
方法およびその装置と同様に、測定対称板が仮想第１平
面内で角度誤差を有するように挿入された場合に、２組
の測定系の測定結果を平均して、第１板厚と第２板厚の
平均を測定対称板の板厚として求めることにより、その
測定結果の誤差を低減することができる。

【００５７】請求項１０の板厚測定方法において、前記
仮想第３平面が、前記第１基準光路の中心点を含むこと
が好ましい。

【００５８】請求項２１の板厚測定装置において、前記
仮想第３平面が、前記第１基準光路の中心点を含むこと
が好ましい。

【００５９】この板厚測定方法およびその装置では、仮
想第３平面が記第１基準光路の中心点を含む。すなわ
ち、この仮想第３平面は、第１基準光路の中心点（第１
光源と第１受光部の相互間の中心点）を（仮想第１平面
との交線上に）含みかつ前述の法線と（仮想第２平面と
の交線上で）直交するので、この仮想第３平面を対称面
として面対称に設けられた第１光源、第１受光部、第２
光源および第２受光部は、それぞれ仮想第３平面からほ
ぼ同一距離となる。これにより、各光源相互間と各受光
部相互間はほぼ同一距離となるので、測定対称板を挿入
する間隙を効率よく設けることができ、生産ラインに組
み込み易くなる。

【００６０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態に係る
板厚測定方法およびその装置を適用した板厚測定装置に
ついて、添付図面を参照しながら詳細に説明する。

【００６１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る板
厚測定装置１の全体構成を示す概略ブロック図であり、
図２は、板厚測定装置１の主に測定部５０の構成と測定
原理を説明する原理説明図である。

【００６２】ただし、後述するように、本発明の板厚測
定方法およびその装置では、いわゆる測定部には、光源
と受光部があれば良く、また、その制御部は、マイコン
やパソコン等と同様の一般的な構成で良いので、測定対
象板の生産工程（生産ライン）の制御部の一部の機能を
兼用して構成できる。そこで、本実施形態でも、図１に
示す制御部２０は、生産ラインの制御部であり、その一
部の機能を板厚測定装置１の制御部ＣＮの機能として兼
用する。

【００６３】図１に示すように、板厚測定装置１は、操
作部１０、制御部２０、測定部５０を備え、外部に測定
結果等を印刷するためのプリンタやプロッタ等の印刷装
置（以下「プリンタ」で代表する）６、ハードディスク
や光磁気ディスク等の外部記憶装置（以下「ハードディ
スク」で代表する）７などを接続できるようになってい
る。

【００６４】操作部１０は、ユーザとのインタフェース
を行うためのブラウン管や液晶等のディスプレイ３、キ
ーボード４、および、マウスやディジタイザやタブレッ
ト等のポインティングディバイス（以下「マウス」で代
表する）５を備えている。

【００６５】ユーザは、ディスプレイ３の操作画面上
で、キーボード４やマウス５により、例えば測定対象物
である平板（測定対象板：ターゲット）Ｔの生産やその
板厚測定のための各種指示やデータを入力したり、入力
結果や処理結果をディスプレイ４の画面に表示して編集
でき、また、板厚測定の結果を、画面表示で確認した
り、プリンタ６に出力して印刷結果により確認できる。
また、この測定結果は、その印刷結果の用紙として、あ
るいはデータとしてハードディスク７に記憶することに
より、保存できる。

【００６６】測定部５０は、レーザ光を発する光源ＬＤ
と、それを受光する受光部ＰＤを備え、その間に生産工
程中の平板状のターゲットＴ、例えば液晶パネル用ガラ
ス基板を生産するために生産工程中のガラス等のターゲ
ットＴが、入射角θが所定角度となるように挿入され、
その板厚ｄを測定する（図２参照）。この構成等につい
ては、さらに詳細に後述する。

【００６７】制御部２０は、ＣＰＵ２１０、ＲＯＭ２２
０、キャラクタジェネレータＲＯＭ（ＣＧ−ＲＯＭ）２
３０、ＲＡＭ２４０、光学系コントローラ（ＯＰＣ）２
５０、Ｉ／Ｏコントローラ（ＩＯＣ）２６０、ハードデ
ィスクドライブ（ＨＤＤ）２７０を備え、互いに内部バ
ス２６０により接続されている。また、この制御部２０
には、電源部２９０が搭載されている。

【００６８】この電源部２９０は、電源ユニット２９１
の他、外部から着脱可能なニッカド、アルカリ等の乾電
池、蓄電池などから成るバッテリ２９２と、ＡＣアダプ
タ接続口２９３とを備え、電源ユニット２９１は、これ
らに接続されて電力の供給を受け、昇圧・降圧や安定化
の処理を行った後、板厚測定装置１の各部に電力を供給
する。

【００６９】ＲＯＭ２２０は、ＣＰＵ２１０で処理する
制御プログラムを記憶する制御プログラム領域２２１の
他、後述の比率ｒ−変位ｘの変換テーブルなどを含む制
御データを記憶する制御データ領域２２２を有してい
る。

【００７０】ＣＧ−ＲＯＭ２３０は、板厚測定装置１の
入力・編集のために用意されている文字、記号、図形等
のフォントデータを記憶していて、文字等を特定するコ
ードデータが与えられたときに、対応するフォントデー
タを出力する。

【００７１】ＲＡＭ２４０は、各種レジスタ群２４１の
他、測定部５０の受光部ＰＤから入力される後述の全光
量ＰＲや光量差ＰＳ、ＰＴなどの各種の測定データを記
憶する変位データ領域２４２、必要に応じて後述の変位
係数ｕやその逆数１／ｕまたはそれらを求めるための数
式や変換テーブルなどの変位係数データを記憶する変位
係数データ領域２４３、板厚測定その他の処理結果デー
タを記憶する処理結果データ領域２４４、各種バッファ
領域２４５などの領域を有している。

【００７２】このＲＡＭ２４０は、キーボード４の図外
の電源キーの操作により電源がオフにされても、記憶し
たデータを保持しておくようにバックアップされてい
て、各種制御処理のための作業領域として使用される。

【００７３】ＩＯＣ２６０には、ＣＰＵ２１０の機能を
補うとともに周辺回路等とのインタフェース信号を取り
扱うための回路が、ゲートアレイやカスタムＬＳＩなど
により構成されて組み込まれている。例えば種々の計時
を行うタイマなどもＩＯＣ２６０内の機能として組み込
まれている。

【００７４】このため、ＩＯＣ２６０は、ディスプレイ
３、キーボード４、マウス５、プリンタ６等と接続さ
れ、キーボード４やマウス５からの各種指示や入力デー
タなどをそのままあるいは加工して内部バス２８０に取
り込むとともに、ＣＰＵ２１０と連動して、ＣＰＵ２１
０等から内部バス２８０に出力されたデータや制御信号
を、そのままあるいは加工してディスプレイ３やプリン
タ６に出力するなど、これらの周辺回路や周辺機器との
間の各種制御信号および各種データの入出力を制御す
る。

【００７５】ＨＤＤ２４は、ＣＰＵ２１０からの指令に
従い、ハードディスク７を制御・駆動して、ハードディ
スク７との間の各種制御信号および各種データの入出力
を制御する。

【００７６】ＯＰＣ２５０には、ＣＰＵ２１の機能を補
うとともに、測定部５０の光学系各部とのインタフェー
ス信号を取り扱うための回路が組み込まれ、光学系各部
を制御し、また、それらとの間の入出力を制御する。

【００７７】例えばＣＰＵ２１０と連動してまたはその
機能を補うことにより、測定部５０の光源ＬＤの発光を
制御したり、受光部ＰＤにより得られる後述の全光量Ｐ
Ｒや光量差ＰＳ、ＰＴなど（に対応する電圧値）を入力
して、後述の受光点変位ｘを求めたり、必要に応じて後
述の屈折率ｎｔや入射角θから数式または変換テーブル
などを参照して変位係数ｕやその逆数１／ｕを求めた
り、それらからターゲットＴの板厚ｄを求めるなど、の
処理を行う。

【００７８】このため、ＯＰＣ２５０は、論理回路セル
の他にアナログ回路等を混在するディジタル／アナログ
混在セルアレイＬＳＩや、複数のベアチップを搭載した
フリップチップ方式等によるチップサイズのマルチチッ
プモジュールなどにより構成され、測定部５０の光学系
各部と接続されて、ＣＰＵ２１０と連動してまたはその
機能を補うことにより、それらを制御し、また、それら
との間の入出力を制御する。

【００７９】そして、ＣＰＵ２１０は、上記の構成によ
り、ＲＯＭ２２０内の制御プログラムに従い、制御デー
タを参照して、ＣＧ−ＲＯＭ２３０からのフォントデー
タやＲＡＭ２４０内の各種データ等を処理し、ＩＯＣ２
６０を介して周辺回路等と各種指示や各種データの授受
を行うとともに、ＯＰＣ２５０を介して測定部５０の光
学系各部を制御することにより、測定結果となるターゲ
ットＴの板厚ｄを求めるなど、板厚測定装置１全体を制
御する。

【００８０】なお、後述するように、光源ＬＤを入射角
θが所定の固定値となるように備え、ターゲットＴの屈
折率ｎｔが固定値であれば、変位係数ｕやその逆数１／
ｕも固定値となるので、ＯＰＣ２５０内に後述の比率ｒ
ｓ、ｒｔ、変位ｘ、板厚ｄ等を求める機能を組み込むこ
とにより、ＯＰＣ２５０のみで制御部ＣＮを構成しても
良い。また、それらの機能を受光部ＬＤ内に組み込み、
測定部５０のみで、板厚測定装置１全体を構成するよう
にもできる。

【００８１】次に、測定部５０の構成と本発明における
板厚測定の測定原理について説明する。

【００８２】図２に示すように、測定部５０は、レーザ
ダイオードを有して入射光（レーザ光）ＬＩを発する光
源ＬＤと、透過光Ｌｂを受光する受光部ＰＤとを有して
いる。

【００８３】図１でも前述のように、これらの他、光源
ＬＤを制御し、受光部ＰＤの受光結果に基づいて、光源
ＬＤと受光部ＰＤとの間に挿入されたターゲット（測定
対象板）Ｔの板厚ｄを求める制御部ＣＮがあれば、本発
明の板厚測定装置を構成できるので、図２では制御部Ｃ
Ｎを仮想線で示し、全体を板厚測定装置１として、以
下、本発明における板厚測定の測定原理について説明す
る。

【００８４】図２に示すように、まず、レーザ光（集束
性の強い平行光）を光源ＬＤの発射点Ｐｇから入射光Ｌ
Ｉとして発して受光部ＰＤで直接受光するときの受光点
を基準受光点Ｐａとする。

【００８５】次に、透過性を有する生産工程中の平板状
のターゲットＴの表裏２面のうちの一方の面（ターゲッ
ト面）Ｔｆの任意の入射点Ｐｉに、その入射点Ｐｉに立
てた法線Ｎに対して所定角度θの入射角θで入射光ＬＩ
が入射されるようにターゲットＴを挿入した場合を考え
る。

【００８６】この場合、光源ＬＤや受光部ＰＤとターゲ
ットＴ間にある媒体の屈折率をｎｉ、すなわち測定部５
０の測定環境における屈折率をｎｉとし（ただし、本実
施形態では空気なので、ｎｉ＝１とする）、ターゲット
Ｔの屈折率をｎｔとし、その比（屈折率比）をｎ＝ｎｔ
／ｎｉ（ただし、ここではｎｉ＝１なのでｎ＝ｎｔ）と
したとき、入射点Ｐｉに入射光ＬＩが入射すると、いわ
ゆるスネルの法則ｎ×ｓｉｎθ＝ｓｉｎφに従って、屈
折角φで透過光ＬｔがターゲットＴ内を透過して表裏２
面のうちの他方の面（ターゲット面）Ｔｒの透過点Ｐｔ
から、その透過点Ｐｔに立てた法線に対して所定角度の
発射角θで発射される。

【００８７】そこで、このときに発射される光を透過光
Ｌｂとし、それを受光するときの受光部ＰＤの受光点を
測定受光点Ｐｂとし、前述した基準受光点Ｐａに到達す
る光を仮に屈折率比ｎ＝１となるターゲットＴを透過し
たものとして、以下、透過光Ｌａと呼ぶ。

【００８８】また、発射点Ｐｇから基準受光点Ｐａまで
の光路を基準光路とし、ターゲットＴを挿入したときの
発射点Ｐｇから入射点Ｐｉおよび透過点Ｐｔを介して測
定受光点Ｐｂに至るまでの光路を測定光路とする。

【００８９】そして、板厚測定装置１では、光源ＬＤと
受光部ＰＤとの間にターゲットＴを挿入し、光源ＬＤか
ら入射光ＬＩを発して、受光部ＰＤで透過光Ｌｂを受光
するとともに、そのときの測定光路と基準光路の相違に
基づいて、ターゲットＴの板厚ｄを求める。

【００９０】特に本実施形態では、ターゲットＴを挿入
したときの基準受光点Ｐａから測定受光点Ｐｂへの受光
点の変位を受光点変位ｘとし、その受光点変位ｘを利用
して板厚ｄを求める。

【００９１】この場合、受光点変位ｘを板厚ｄで規格化
した係数を変位係数ｕ、すなわち受光点変位ｘに対して
ｘ＝ｕ×ｄ（以下「ｕ・ｄ」）あるいはｕ＝ｘ／ｄで表
される変位係数ｕとすると、受光点変位ｘおよび変位係
数ｕはそれぞれ下記の「数２」および「数３」で表され
る（図３および図４のの欄参照）。

【００９２】

【数２】

【００９３】

【数３】

【００９４】そして、さらに上記「数３」にスネルの法
則を適用すると、変位係数ｕは下記の「数１」で表され
る（図３および図４のの欄参照）。

【００９５】

【数１】

【００９６】なお、この場合、変位係数ｕは、上記「数
１」に示すように、入射角や発射角となる所定角度θが
固定値であれば、すなわち基準光路に対して所定角度θ
でターゲットＴを挿入しさえすれば、屈折率比ｎにより
決定される。

【００９７】また、本実施形態では、測定環境の媒体が
一般的な空気なので、その屈折率ｎｉ＝１からこの屈折
率比ｎもｎ＝ｎｔとなり、ターゲットＴの屈折率ｎｔそ
のものとなる。

【００９８】また、例えば前述の液晶パネル用ガラス基
板の生産ラインに板厚測定装置１を適用する場合、同じ
屈折率ｎｔのガラスをターゲットＴとしてその板厚ｄを
測定することになるので、この屈折率ｎｔも固定値のた
め、変位係数ｕも固定値となる。

【００９９】例えば一般的なガラスの屈折率ｎｔ＝１．
５の場合、上記の測定環境では屈折率比ｎ＝１．５とな
り、変位係数ｕは、入射角θに対して、図５に示すよう
に変化する。

【０１００】そこで、例えば、ターゲットＴ（この場合
ガラス）を水平に挿入した場合に入射角θ＝４５°とな
るように、光源ＬＤと受光部ＰＤを（測定部５０に）配
設しておくことにより、同図（の点ｅｘ１）に示すよう
に、変位係数ｕ＝０．３となる。

【０１０１】また、この場合、入射角θが所定角度θ＝
４５°となるようにターゲットＴを水平に挿入する限
り、受光点変位ｘは同じ値となる。

【０１０２】すなわち、板厚測定装置１では、集束性の
強い平行光であるレーザ光を入射光ＬＩとしているの
で、図６に示すように、例えばターゲット面Ｔｆが図示
の仮想の面Ｔｆ１や面Ｔｆ２の位置となるように挿入し
ても、ターゲット面Ｔｒが図示の仮想の面Ｔｒ１や面Ｔ
ｒ２の位置となるように挿入しても、入射角θが所定角
度θ＝４５°となるようにターゲットＴを水平に挿入す
る限り、受光点変位ｘは同じ値となる。

【０１０３】そして、この受光点変位ｘを得るための受
光部ＰＤは、いわゆる（半導体）位置検出素子（ＰＳ
Ｄ）や電荷結合素子（ＣＣＤ）等を利用して構成できる
他、例えばフォトダイオード等あるいは同等の機能を果
たすようにフォトトランジスタ等を有するフォトセンサ
を複数有することにより、構成できる。

【０１０４】例えば、図７（ａ）に示すように、３つの
フォトセンサＰＤＡ、ＰＤＢ、ＰＤＣを有する受光部Ｐ
Ｄを考え、フォトセンサＰＤＡの端を変位ｘの原点とす
ると、変位ｘに対してフォトセンサＰＤＡ、ＰＤＢ、Ｐ
ＤＣのそれぞれの受光量ＰＡ、ＰＢ、ＰＣは図示のよう
に変化するので、これらの値から変位ｘを求められる。
ただし、実際には、基準受光点Ｐａを確定し易いよう
に、例えば受光量ＰＡが最大となるフォトセンサＰＤＡ
の中心位置に相当する変位ｘ＝ｘ０の点を基準受光点Ｐ
ａとし、受光点変位ｘの原点とするのが好ましい。

【０１０５】また、全光量ＰＲ＝ＰＡ＋ＰＢ＋ＰＣや光
量差ＰＳ＝ＰＢ−（ＰＡ＋ＰＣ）、ＰＴ＝ＰＣ−（ＰＡ
＋ＰＢ）を求め、全光量ＰＲに対する光量差ＰＳの比率
ｒｓ＝ＰＳ／ＰＲおよび光量差ＰＴの比率ｒｔ＝ＰＴ／
ＰＲを求めると、同図（ｂ）に示すように、実用範囲Ｗ
Ｒｓ内および実用範囲ＷＲｔ内において、受光点変位ｘ
のほぼ一次関数となる。

【０１０６】そこで、板厚測定装置１の受光部ＰＤは、
受光量ＰＡ、ＰＢ、ＰＣ（に対応する電圧）の加算や減
算などのアナログ回路のみで可能な演算のみ行い、全光
量ＰＲや光量差ＰＳ、ＰＴ（に対応する電圧値）を求め
て、制御部ＣＮに出力する。

【０１０７】なお、上記の考え方を進めて、さらに多く
のフォトセンサを配設して、さらに多くの実用範囲を設
けることもできる。これらの場合、受光点変位ｘに応じ
てその実用範囲を切り替えられるようにすれば、実質的
に作動（測定可能）範囲が広いものとなる。

【０１０８】また、上記の受光部ＰＤの分解能を向上さ
せるために、図８に示すような光学系（変位拡大手段）
を、上述したフォトセンサの前に、挿入しても良い。同
図に示すように、図２で前述の透過光Ｌａは、レンズ４
１の光軸に平行に入射して、それぞれ焦点距離Ｇ１およ
び焦点距離Ｇ２のレンズ４１およびレンズ４２によっ
て、光線Ｌｃとなる。

【０１０９】そして、受光点変位ｘだけ変位した透過光
Ｌｂは、同様にして、光線Ｌｄとなり、受光点変位ｘ
は、焦点距離の比Ｇ２／Ｇ１で拡大され、図示の変位ｙ
となる。すなわち、拡大された変位ｙについて、前述の
受光点変位ｘと同様に扱えるので（図７参照）、微小な
受光点変位ｘであっても、それを拡大して検出でき、分
解能が向上する。

【０１１０】また、光源ＬＤ側も、光源ＬＤからの入射
光（レーザ光）ＬＩが、所定角度θでターゲットＴに入
射されれば良いので、レーザダイオードから成るレーザ
光源と、前述の発射点Ｐｇまでの間にミラー、プリズ
ム、光ファイバ等を挿入して、発射されたレーザ光の光
路を曲げることによって、入射角が所定角度θとなるよ
うにしても良い。

【０１１１】また、例えば回転角度をパルス数により精
密に制御可能なステッピングモータ等から成る駆動源
と、所定の減速ギア機構等を介してその駆動源により回
転するミラー（回転ミラー）やプリズム（回転プリズ
ム）等から成る結合機構とを有することにより、入射光
（レーザ光）ＬＩの入射角θを調整可能にも構成でき
る。

【０１１２】一方、制御部ＣＮでは、図１でも前述のよ
うに、上記の図７（ｂ）の比率ｒ（ｒｓ、ｒｔ）から受
光部変位ｘを求めるための比率ｒ−変位ｘの変換テーブ
ルを記憶しておき、受光部ＰＤで得られる全光量ＰＲや
光量差ＰＳ、ＰＴ（実際にはこれらに対応する電圧値）
を入力して、比率ｒｓ、ｒｔを求め、比率ｒ−変位ｘの
変換テーブルを参照して受光点変位ｘを求め、板厚ｄを
求める。

【０１１３】また、ターゲットＴの屈折率ｎｔが固定値
の場合（例えば前述のガラスの場合、屈折率ｎｔ＝１．
５から屈折率比ｎ＝１．５）、前述の「数１」で表され
る変位係数ｕ（例えば前述の例ではｕ＝０．３）または
その逆数１／ｕを固定値として記憶しておき、上述の受
光点変位ｘと変位係数ｕまたはその逆数１／ｕを利用し
て、板厚ｄをｄ＝ｘ／ｕの関係式から算出する。

【０１１４】なお、逆数１／ｕの場合、板厚ｄ＝ｘ／ｕ
が乗算で求められ、除算より簡易かつ高速に求められる
ので、より好ましい。また、算出する代わりに、受光点
変位ｘと変位係数ｕまたはその逆数１／ｕから板厚ｄを
求めるためのｄ＝ｘ／ｕの関係を示す変換テーブルを記
憶しておき、その変換テーブルを参照して板厚ｄを求め
ることもできる。

【０１１５】これらの場合、板厚ｄ＝ｘ／ｕの関係式か
ら算出したり、変換テーブルを参照したりするだけです
むので、板厚ｄを容易に求めることができる。

【０１１６】なお、前述の入射角θを調整可能な場合な
どでは、図１で前述の操作部１０において入射角θを指
定できるようにしても良い。また、上述の場合、ターゲ
ットＴとして例えばガラス基板等の同一の屈折率ｎｔと
したが、異なる屈折率ｎｔのターゲットＴを扱う場合
に、その屈折率ｎｔを操作部１０において指定できるよ
うにしても良い。

【０１１７】これらの場合も、入力・指定された屈折率
ｎｔや入射角θに基づいて、前述の「数１」の関係式か
ら算出したり、それに相当する例えば図５で前述のよう
な関係を示す変換テーブルを種々の屈折率比ｎについて
記憶しておいて、それを参照することにより、変位係数
ｕやその逆数１／ｕを求めたり、それらからターゲット
Ｔの板厚ｄを求めるなど、の処理を容易に行うことがで
きる。

【０１１８】上述のように、板厚測定装置１では、光源
ＬＤと受光部ＰＤとの間にターゲット（測定対象板）Ｔ
を挿入し、光源ＬＤから入射光ＬＩを発して受光部ＰＤ
で透過光Ｌｂを受光し、そのときの測定光路と基準光路
の相違に基づいて、ターゲットＴの板厚ｄを求めるの
で、ターゲットＴを挿入するいわゆる測定部５０には、
光源ＬＤと受光部ＰＤがあれば良い。

【０１１９】すなわち、ターゲットＴの板厚ｄに対して
測定光路と基準光路の相違に基づく所定の関係を有する
受光結果さえ得られれば、その受光結果から板厚ｄを求
める機能（制御部の機能）は、ターゲットＴの生産工程
（生産ライン）の制御部２０の一部の機能を兼用して構
成可能なので、生産ラインに容易に組み込むことができ
る。

【０１２０】また、基本的に光学的測定なので、測定は
高速で行うことができ、非接触測定のためターゲットＴ
に汚染や変形等を与える心配がない。また、光路の相違
に基づく測定なので、ガス圧等に基づく測定のように、
ターゲットＴに振動等の力学的作用を及ぼすことがな
い。

【０１２１】また、透過光Ｌｂを受光できれば測定可能
なので、光源ＬＤと受光部ＰＤとの間の距離を任意に設
定でき、ガス圧や静電容量等に基づく測定とは異なり、
大きな板厚ｄも測定できる。

【０１２２】特に上述のように、光源ＬＤから発射する
入射光ＬＩとしてレーザ光を利用する場合、光量を大き
くして高密度の照射ができ、帯域幅を広げることがで
き、基準光路や測定光路（例えば図２で前述の発射点Ｐ
ｇ−透過点Ｐｔ−測定受光点Ｐｂ：入射光（レーザ光）
ＬＩ、透過光Ｌｔ、透過光Ｌｂの光路）とそれ以外との
光量の差が顕著となるばかりでなく、他の光の影響や光
路における光の減衰等も少なくなるので、大きな板厚ｄ
を測定できる他、受光部ＰＤ（図７参照）では、より高
い分解能や広範囲のリニアリティを確保し易くなる。

【０１２３】また、所定角度θの入射角で入射されるよ
うにターゲットＴを挿入する限り、ターゲットＴ内の光
路（屈折角、光路長等）は変わらない（図６参照）の
で、挿入位置による光路差（光路長の差）はなく、ま
た、レーザ光（平行光）を利用するので、基準受光点Ｐ
ａから測定受光点Ｐｂまでの距離（受光点変位ｘ）も変
わらない。

【０１２４】なお、上述の実施形態では、測定光路と基
準光路の相違に基づいて、受光点変位ｘを利用して、タ
ーゲットＴの板厚ｄを求めたが、光路差等を利用して
（例えば基準光路のときと比較した測定光路における位
相差等により）、板厚ｄを求めることもできる。

【０１２５】すなわち、いずれの場合も、ターゲットＴ
の挿入位置によって測定結果が変わることがないので、
たとえターゲットＴが生産ラインにおいて測定時に板厚
方向に揺れていても、正確に板厚ｄを測定できる。

【０１２６】したがって、この板厚測定装置１では、生
産ラインに容易に組み込むことができ、透過性を有する
ターゲット（測定対象板）Ｔの板厚ｄを高速かつ正確に
非接触で測定できる。

【０１２７】特にターゲットＴの生産ライン等で連続し
て板厚ｄを測定するような場合、ターゲットＴが同一の
屈折率ｎｔを有することになるが、この板厚測定装置１
では、そのような場合、板厚ｄ＝ｘ／ｕの関係式から算
出したり、変換テーブルを参照したりするだけで、板厚
ｄを容易に求められるので、特に適している。

【０１２８】なお、光源ＬＤのレーザ光源としては、ル
ビーレーザ、ガラスレーザ、ＹＡＧレーザ等の固体レー
ザでも、アルゴンレーザ、金属イオンレーザ等のガスレ
ーザでも、ラマンレーザ、ダイレーザ等の液体レーザで
も、適用は可能であるが、生産ラインの測定部５０の設
けるには、小型のレーザ光源が適しており、小型化等の
ためには、上述の実施形態のように、レーザダイオード
等の半導体レーザが好ましい。

【０１２９】一方、上述の実施形態では、所定角度θの
入射角θ（および発射角θ）となるようにターゲットＴ
を挿入する例について説明したが、ターゲットＴが角度
Δθの誤差を持って挿入されると、板厚ｄを求めるため
の受光点変位ｘにも、誤差Δｘが含まれることになる。
このことは、光路差に基づいて板厚ｄを求める場合もそ
の光路長に誤差が含まれることになるので、同様とな
る。

【０１３０】例えば受光点変位ｘに基づく場合の変位誤
差Δｘを、前述の受光点変位ｘと同様に板厚ｄにより規
格化して、規格化変位誤差（変位係数誤差）Δｕ＝Δｘ
／ｄで示すと、図５で前述の入射角θ＝４５°の場合の
角度誤差Δθに対して、図９に示すようになる。この場
合、同図に示すように、例えば約±５°の角度誤差Δθ
に対して変位係数誤差Δｕは約５％（Δｕ＝０．０５）
となる。すなわち、これらに基づいて求める板厚ｄも測
定誤差を有することになる。

【０１３１】そこで、以下、第２の実施形態として、上
述のような測定誤差を低減可能な板厚測定装置１につい
て説明する。

【０１３２】図１０は、前述の実施形態の図２に対応す
る説明図である。同図に示すように、この板厚測定装置
１では、図２で前述の光源ＬＤおよび受光部ＰＤを区別
し易いように（符号「〜」を「〜１」に変えて図示し）
それぞれ第１光源ＬＤ１および第１受光部ＰＤ１とした
ときに、これらに面対称の第２光源ＬＤ２および第２受
光部ＰＤ２をさらに備えている。ただし、これらを制御
する制御部ＣＮの図示は、省略している。

【０１３３】以下、さらに正確に詳述する。まず、図２
で前述の基準光路（Ｐｇ−Ｐａ）および測定光路（Ｐｇ
−Ｐｉ−Ｐｔ−Ｐｂ）に対応して、図１０に示すよう
に、第１光源ＬＤ１から第１受光部ＰＤ１に至る基準光
路（Ｐｇ１−Ｐａ１）および測定光路（Ｐｇ１−Ｐｉ１
−Ｐｔ１−Ｐｂ１）をそれぞれ第１基準光路および第１
測定光路とし、この第１基準光路および第１測定光路の
双方を含む仮想平面を仮想第１平面とする。

【０１３４】また、この仮想第１平面に対して直交し、
かつ、第１光源ＬＤ１からの入射光ＬＩ１の入射角θ１
が図２で前述の所定角度θとなるようにターゲット（測
定対称板）Ｔを挿入した場合の入射点Ｐｉに立てた法線
Ｎを含む仮想平面を仮想第２平面とする。この第２実施
形態における板厚測定装置１では、この仮想第２平面を
面対称の対称面（所定対称面）とする。

【０１３５】この場合、第１光源ＬＤ１からの入射光Ｌ
Ｉ１の入射角θ１は、仮想第１平面内の法線Ｎに対する
入射角なので、この仮想第１平面に直交して法線Ｎを含
む仮想第２平面を対称面として、第１光源ＬＤ１側（第
１光源ＬＤ１および第１受光部ＰＤ１）の測定系に面対
称の第２光源ＬＤ２側（第２光源ＬＤ２および第２受光
部ＰＤ２）の測定系を設けることにより、第２光源ＬＤ
２からの入射光ＬＩ２の入射角θ２は、仮想第１平面内
で法線Ｎを対称線として入射光ＬＩ１の入射角θ１と線
対称になる。

【０１３６】そして、この場合、ターゲット面Ｔｆに立
てた任意の法線が上記法線Ｎに平行になるように（図２
や図６で前述の例と同様に、例えば水平に）、ターゲッ
トＴが挿入されれば、入射角θ１と入射角θ２が一致す
る（θ１＝θ２＝θ）が、仮想第１平面内で角度誤差Δ
θを有するように挿入されれば、その角度誤差Δθ分だ
け入射角θ１と入射角θ２の一方が小さくなり、その分
だけ他方が大きくなる。

【０１３７】すなわち、ターゲットＴが仮想第１平面内
で角度誤差Δθを有するように挿入された場合、第１光
源ＬＤ１側の測定系と第２光源ＬＤ２側の測定系の双方
の測定系の各入射角θ１、θ２の増減は逆の関係となる
ので、それによる受光点変位ｘ１、ｘ２の増減も逆の関
係となり、それぞれから求められる第１板厚ｄ１＝ｘ１
／ｕと第２板厚ｄ２＝ｘ２／ｕの増減も逆の関係とな
る。

【０１３８】ここで、前述の図９に合わせて、例えば受
光点変位ｘ１側の誤差を変位誤差Δｘ１、その変位係数
誤差を変位係数誤差Δｕ１＝Δｘ１／ｄで示し、入射角
θ１が大きくなる方向を角度誤差Δθの正（＋）側と
し、同様に、受光点変位ｘ２側について、変位誤差Δｘ
２、その変位係数誤差Δｕ２＝Δｘ２／ｄとし、受光点
変位ｘ１と受光点変位ｘ２の平均値となる受光点変位ｘ
０＝（ｘ１＋ｘ２）／２について、変位誤差Δｘ０、そ
の変位係数誤差Δｕ０＝Δｘ０／ｄとすると、図５で前
述の入射角θ＝４５°の場合の角度誤差Δθに対して、
図１１に示すようになる。

【０１３９】そして、この場合、同図に示すように、例
えば約±５°の角度誤差Δθに対して変位係数誤差Δｕ
０は０．３％以内（Δｕ０≦０．００３）となる。

【０１４０】したがって、この板厚測定装置１では、タ
ーゲット（測定対称板）Ｔが仮想第１平面内で角度誤差
Δθを有するように挿入された場合に、第１光源ＬＤ１
側と第２光源ＬＤ２側の２組の測定系の測定結果である
受光点変位ｘ１と受光点変位ｘ２とを平均して、第１板
厚ｄ１＝ｘ１／ｕと第２板厚ｄ２＝ｘ２／ｕの平均の板
厚ｄ０＝ｘ０／ｕ＝（ｘ１＋ｘ２）／ｕを、ターゲット
Ｔの板厚ｄ＝ｄ０として求めることにより、その測定結
果の誤差を低減することができる。

【０１４１】なお、この場合、上記の各式からも分かる
ように、最終的な板厚（第１板厚ｄ１および第２板厚ｄ
２）を求めてから、それらの平均ｄ０を測定結果の板厚
ｄとして求めても良いし、その途中で平均して、例えば
受光点変位ｘ１、ｘ２の平均ｘ０を求めてから、その平
均値ｘ０を利用して測定結果となる板厚ｄ＝ｘ０／ｕを
求めても良い。

【０１４２】また、前述の（第１の）実施形態でも述べ
たように、測定光路と基準光路の相違に基づいて、光路
差等を利用して（例えば基準光路のときと比較した測定
光路における位相差等により）、板厚ｄを求めることも
できる。そして、この場合も、その途中で平均して、例
えば光路差等の平均を求めてから、その平均値を利用し
て測定結果となる板厚を求めても良い。

【０１４３】また、上述の第２の実施形態では、面対称
の対称面として、上述した仮想第２平面を想定したが、
例えば仮想第１平面と仮想第２平面の間にあり、双方に
４５°で上述した法線Ｎを含む仮想平面を対称面とすれ
ば、第２光源側の測定系はその基準光路（第１基準光
路）や測定光路（第２測定光路）が仮想第２平面内に含
まれる測定系となる。

【０１４４】また、例えば仮想第２平面を第１所定対称
面として、第１光源ＬＤ１の第１測定系に面対称の第２
測定系、上記の仮想第１平面と仮想第２平面の双方に４
５°の仮想平面を第２所定対称面として面対称の第３測
定系、その第３測定系に仮想第１平面を対称面として面
対称の第４測定系など、所定対称面を複数想定して、第
１光源ＬＤ１の第１測定系を基本とする各所定対称面に
ついて面対称の第２、第３、第４等の測定系を設けて、
３次元内での角度誤差による測定誤差をさらに低減する
こともできる。

【０１４５】また、その場合、仮想第１平面内の角度誤
差ばかりでなく、仮想第２平面内の角度誤差等も低減で
きるように、受光部ＰＤ等（ＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３、
……等）としても、１次元的な（例えばＸ軸方向の）受
光点変位等ばかりでなく、２次元的な（例えばＸ軸とＹ
軸方向に要素をもつベクトルとして）受光点変位等を検
出できるものが好ましい。

【０１４６】ここで、上述の板厚測定装置１のように少
なくとも２組の面対称の測定系を備えた板厚測定装置１
の構成・作用・効果等を、以下に整理しておく。

【０１４７】例えば、第１の実施形態における板厚測定
装置１の光源ＬＤおよび受光部ＰＤを、それぞれ第１光
源ＬＤ１および第１受光部ＰＤ１とし、所定条件を満足
する仮想平面を所定対称面として、それらに面対称の第
２光源ＬＤ２および第２受光部ＰＤ２をさらに備え、双
方のそれぞれから求められる第１板厚ｄ１と第２板厚ｄ
２との平均をターゲット（測定対称板）Ｔの板厚ｄとし
て求める。

【０１４８】この場合の所定対称面として要求される所
定条件は、第１光源ＬＤ１からの入射光ＬＩ１の入射角
θ１が所定角度θとなるようにターゲットＴを挿入した
場合に、そのターゲットＴに対する第２光源ＬＤ２から
の入射光ＬＩ２の入射角θ２が同一の所定角度θとなる
ことである。

【０１４９】すなわち、この場合の所定対称面は、第１
光源ＬＤ１側の入射角θ１が所定角度θとなるようにタ
ーゲット（測定対称板）Ｔを挿入した場合に第２光源Ｌ
Ｄ２側の入射角θ２も同一の所定角度θとなるような仮
想平面なので、ターゲットＴを正確な挿入角度で挿入す
る限り、第１光源ＬＤ１側の第１基準光路と第１測定光
路の相違に基づいて求められる第１板厚ｄ１と、第２光
源ＬＤ２側の第２基準光路と第２測定光路の相違に基づ
いて求められる第２板厚ｄ２とは一致し、それらの平均
ｄ０も正確な板厚ｄ（＝ｄ０＝ｄ１＝ｄ２）となる。

【０１５０】一方、ターゲットＴの挿入角度が誤差Δθ
を含む場合、上記の第１光源ＬＤ１側の入射角θ１およ
び第２光源ＬＤ２側の入射角θ２の一方または双方が誤
差を含むことになるので、第１板厚ｄ１および第２板厚
ｄ２の一方または双方も誤差を含むことになる。そし
て、このような場合、２組の測定系で同様に求められた
測定結果を平均することにより、測定結果の誤差を低減
することが可能となる。

【０１５１】したがって、上述のような板厚測定装置１
（板厚測定方法およびその装置）では、ターゲット（測
定対称板）Ｔの挿入角度の誤差Δθにより測定結果の板
厚（ｄ１またはｄ２等）に誤差が生じてしまうような場
合に、２組の測定系による板厚を平均することにより、
測定結果の板厚の誤差を低減し易くなる。

【０１５２】なお、従来の技術や第１の実施形態で例と
して挙げた液晶パネル用ガラス基板は、前述のように、
生産ラインにおいてぶら下がった格好になっていて、そ
の場合、ターゲットＴ（この場合、生産中のガラス基
板）を挿入するときの角度誤差Δθは、主に前述の仮想
第１平面内の角度誤差Δθとなるので、前述の第２の実
施形態と同様に、仮想第１平面内の角度誤差Δθを低減
できる板厚測定装置１の別の例について、第３の実施形
態として、以下に説明しておく。

【０１５３】図１２に示すように、第３の実施形態にお
ける板厚測定装置１では、図１０で前述の仮想第１平面
および仮想第２平面の双方に直交する仮想平面を仮想第
３平面として、その仮想第３平面を所定対称面とする。

【０１５４】この場合、仮想第３平面と仮想第１平面と
の交線Ｍは、仮想第１平面内で前述の法線Ｎと直交する
ので、仮想第３平面を対称面として、第１光源ＬＤ１側
（の測定系）に面対称の第２光源ＬＤ２側（の測定系）
を設ければ、第２光源ＬＤ２側の入射角θ２は、上記の
交線Ｍを対称線として第１光源ＬＤ１側の入射角θ１と
線対称になる。

【０１５５】すなわち、この場合、図示のように、第１
光源ＬＤ１からの（入射点Ｐｉ１に入射される）入射光
ＬＩ１の入射角θ１が所定角度θとなるようにターゲッ
トＴを挿入した場合に、そのターゲットＴに対する第２
光源ＬＤ２からの（ただし反対側の面Ｔｒの入射点Ｐｉ
２に入射される）入射光ＬＩ２の入射角θ２が同一の所
定角度θとなるので、上記の仮想第３平面は所定対称面
としての所定条件を満足する。

【０１５６】そして、この場合も、ターゲットＴが仮想
第１平面内で角度誤差Δθを有するように挿入されれ
ば、その角度誤差Δθ分だけ第１光源ＬＤ１側および第
２光源ＬＤ２側の一方の入射角が小さくなり、その分だ
け他方の入射角が大きくなり、双方の測定系の各入射角
の増減は逆の関係となるので、それによる受光点変位や
光路差等の増減も逆の関係となり、それらから求められ
る第１板厚ｄ１と第２板厚ｄ２の増減も逆の関係とな
る。

【０１５７】したがって、この板厚測定装置１でも、図
９等で前述の板厚測定装置１と同様に、ターゲット（測
定対称板）Ｔが仮想第１平面内で角度誤差Δθを有する
ように挿入された場合に、２組の測定系の測定結果（受
光点変位ｘ１、ｘ２等）を平均して、第１板厚ｄ１と第
２板厚ｄ２の平均ｄ０をターゲットＴの板厚ｄ＝ｄ０と
して求めることにより、その測定結果の誤差を低減する
ことができる。

【０１５８】なお、上述の板厚測定装置１の場合、例え
ば図１２に図示のように、仮想第３平面が第１基準光路
（Ｐｇ１−Ｐａ１）の中心点を含むことが好ましい。

【０１５９】すなわち、この場合、仮想第３平面は、第
１基準光路（Ｐｇ１−Ｐａ１）の中心点（第１光源ＬＤ
１と第１受光部ＰＤ１の相互間の中心点）を（仮想第１
平面との交線Ｍ上に）含みかつ前述の法線Ｎと（仮想第
２平面との交線上で）直交するので、この仮想第３平面
を対称面として面対称に設けられた第１光源ＬＤ１、第
１受光部ＰＤ１、第２光源ＬＤ２および第２受光部ＰＤ
２は、それぞれ仮想第３平面からほぼ同一距離となる。

【０１６０】これにより、同図に図示のように、各光源
相互間（ＬＤ１−ＬＤ２間）と各受光部相互間（ＰＤ１
−ＰＤ２間）は、ほぼ同一距離となるので、ターゲット
（測定対称板）Ｔを挿入する間隙を効率よく設けること
ができ、生産ライン（の例えば測定部５０）に組み込み
易くなる。

【０１６１】なお、第１の実施形態に係る板厚測定装置
１を応用して第２および第３の実施形態の板厚測定装置
１を構成したように、これらを任意に組み合わせること
により、任意の構成の板厚測定装置１を構成できる。も
ちろん、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、適
宜変更が可能である。

【０１６２】

【発明の効果】上述のように、本発明の板厚測定方法お
よびその装置によれば、生産ラインに容易に組み込むこ
とができ、透過性を有する測定対象板の板厚を高速かつ
正確に非接触で測定できる、などの効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る板厚測定装置の
全体構成を示す概略ブロック図である。

【図２】図１の板厚測定装置の主に測定部の構成と測定
原理を説明する原理説明図である。

【図３】図２に対応して数１を導くための参考図であ
る。

【図４】図３から導かれる関係式の一覧を示す参考図で
ある。

【図５】一般的なガラスの場合の数１に対応する変位係
数の入射角に対する相関図である。

【図６】ターゲットの挿入位置が変化したときの受光点
変位について説明するための、図２に対応する説明図で
ある。

【図７】受光部の構成の一例とそれによる受光点変位の
測定原理の説明図である。

【図８】受光点変位を拡大して検出する構成の一例を示
す説明図である。

【図９】図５の入射角４５度の場合の、ターゲットの挿
入角度が変化したときの変位係数誤差の角度誤差に対す
る相関図である。

【図１０】第２の実施形態についての図２と同様の原理
説明図である。

【図１１】図１０に対応させた、図９と同様の相関図で
ある。

【図１２】第３の実施形態についての図２と同様の原理
説明図である。

【符号の説明】

１ 板厚測定装置 ２０ 制御部 ５０ 測定部 ＣＮ 制御部 ｄ 板厚 ＬＤ 光源 ＬＤ１ 第１光源 ＬＤ２ 第２光源 ＬＩ、ＬＩ１、ＬＩ２ …… 入射光 Ｎ 法線 Ｐａ、Ｐａ１、Ｐａ２ …… 基準受光点 Ｐｂ、Ｐｂ１、Ｐｂ２ …… 測定受光点 ＰＤ 受光部 ＰＤ１ 第１受光部 ＰＤ２ 第２受光部 Ｐｇ、Ｐｇ１、Ｐｇ２ …… 発射点 Ｐｉ、Ｐｉ１、Ｐｉ２ …… 入射点 Ｐｔ、Ｐｔ１、Ｐｔ２ …… 透過点 Ｔ ターゲット（測定対象板） ｘ、ｘ１、ｘ２ …… 受光点変位 θ 入射角、発射角、所定角度 θ１、θ２ …… 入射角

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 集束性の強い平行光を光源の発射点から
   入射光として発して受光部で直接受光するときの受光点
   を基準受光点とし、 透過性を有する測定対象板の表裏２面のうちの一方の面
   の任意の入射点に所定角度の入射角で前記入射光が入射
   されるように前記測定対象板を挿入した場合の、前記入
   射光がスネルの法則に従って前記測定対象板を透過して
   前記表裏２面のうちの他方の面の透過点から前記所定角
   度の発射角で発射される透過光を受光するときの前記受
   光部の受光点を測定受光点とし、 前記発射点から前記基準受光点までの光路を基準光路と
   し、 前記測定対象板を挿入したときの前記発射点から前記入
   射点および前記透過点を介して前記測定受光点に至るま
   での光路を測定光路として、 前記光源と前記受光部との間に前記測定対象板を挿入
   し、前記光源から前記入射光を発して、前記受光部で前
   記透過光を受光するとともに、そのときの前記測定光路
   と前記基準光路の相違に基づいて、前記測定対象板の板
   厚を求めることを特徴とする板厚測定方法。
2. 【請求項２】 前記測定対象板を挿入したときの前記基
   準受光点から前記測定受光点への受光点変位を利用し
   て、前記測定対象板の板厚を求めることを特徴とする、
   請求項１に記載の板厚測定方法。
3. 【請求項３】 前記所定角度をθとし、測定環境となる
   前記光源および前記受光部と前記測定対象板の間にある
   媒体の屈折率をｎｉとし、前記測定対象板の屈折率をｎ
   ｔとし、その比である屈折率比をｎ＝ｎｔ／ｎｉとし、
   前記測定対象物の板厚をｄとし、前記受光点変位をｘと
   したとき、 【数１】 となる変位係数ｕを利用して、前記受光点変位ｘから前
   記板厚ｄを求めることを特徴とする、請求項２に記載の
   板厚測定方法。
4. 【請求項４】 前記測定対象板の屈折率ｎｔが固定値の
   場合、前記変位係数ｕまたはその逆数１／ｕを固定値と
   して記憶しておき、前記受光部の受光結果から前記受光
   点変位ｘを求め、前記板厚ｄをｄ＝ｘ／ｕの関係式から
   算出することを特徴とする、請求項３に記載の板厚測定
   方法。
5. 【請求項５】 前記測定対象板の屈折率ｎｔが固定値の
   場合、前記受光点変位ｘと前記変位係数ｕから前記板厚
   ｄを求めるためのｄ＝ｘ／ｕの関係を示す変換テーブル
   を記憶しておき、前記受光部の受光結果から前記受光点
   変位ｘを求め、前記変換テーブルを参照して前記板厚ｄ
   を求めることを特徴とする、請求項３に記載の板厚測定
   方法。
6. 【請求項６】 前記受光部は、前記受光点変位を拡大し
   て受光するための変位拡大手段を有することを特徴とす
   る、請求項１ないし５のいずれかに記載の板厚測定方
   法。
7. 【請求項７】 前記光源は、レーザ光を発するレーザ光
   源であることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれ
   かに記載の板厚測定方法。
8. 【請求項８】 前記光源および前記受光部をそれぞれ第
   １光源および第１受光部とし、前記第１光源から前記第
   １受光部に至る前記基準光路および前記測定光路をそれ
   ぞれ第１基準光路および第１測定光路とし、所定条件を
   満足する仮想平面を所定対称面として、それぞれ前記第
   １光源および前記第１受光部と面対称の関係となるよう
   に配設された光源および受光部をそれぞれ第２光源およ
   び第２受光部とし、前記第２光源から前記第２受光部に
   至る前記基準光路および前記測定光路をそれぞれ第２基
   準光路および第２測定光路としたときに、 前記所定条件は、前記第１光源からの入射光の入射角が
   前記所定角度となるように前記測定対称板を挿入した場
   合に、その測定対称板に対する前記第２光源からの入射
   光の入射角が同一の前記所定角度となることであり、 前記第２光源および前記第２受光部をさらに備えること
   により、前記第１基準光路と前記第１測定光路の相違に
   基づいて求められる第１板厚と、前記第２基準光路と前
   記第２測定光路の相違に基づいて求められる第２板厚と
   の平均を、前記測定対象板の板厚として求めることを特
   徴とする、請求項１ないし７のいずれかに記載の板厚測
   定方法。
9. 【請求項９】 前記第１基準光路および前記第１測定光
   路の双方を含む仮想平面を仮想第１平面とし、この仮想
   第１平面に対して直交し、かつ、前記第１光源からの入
   射光の入射角が前記所定角度となるように前記測定対称
   板を挿入した場合の前記入射点に立てた法線を含む仮想
   平面を仮想第２平面としたときに、 前記仮想第２平面を前記所定対称面としたことを特徴と
   する、請求項８に記載の板厚測定方法。
10. 【請求項１０】 前記第１基準光路および前記第１測定
    光路の双方を含む仮想平面を仮想第１平面とし、この仮
    想第１平面に対して直交し、かつ、前記第１光源からの
    入射光の入射角が前記所定角度となるように前記測定対
    称板を挿入した場合の前記入射点に立てた法線を含む仮
    想平面を仮想第２平面とし、前記仮想第１平面および前
    記仮想第２平面の双方に直交する仮想平面を仮想第３平
    面としたときに、 前記仮想第３平面を前記所定対称面としたことを特徴と
    する、請求項８に記載の板厚測定方法。
11. 【請求項１１】 前記仮想第３平面が、前記第１基準光
    路の中心点を含むことを特徴とする、請求項１０に記載
    の板厚測定方法。
12. 【請求項１２】 集束性の強い平行光を発する光源と、 透過光を受光する受光部と、 前記光源を制御するとともに、前記受光部の受光結果に
    基づいて、前記光源と前記受光部との間に挿入された透
    過性を有する測定対象板の板厚を求める制御部と、を備
    え、 前記制御部は、 集束性の強い平行光を光源の発射点から入射光として発
    して受光部で直接受光するときの受光点を基準受光点と
    し、 前記測定対象板の表裏２面のうちの一方の面の任意の入
    射点に所定角度の入射角で前記入射光が入射されるよう
    に前記測定対象板を挿入した場合の、前記入射光がスネ
    ルの法則に従って前記測定対象板を透過して前記表裏２
    面のうちの他方の面の透過点から前記所定角度の発射角
    で発射される透過光を受光するときの前記受光部の受光
    点を測定受光点とし、 前記発射点から前記基準受光点までの光路を基準光路と
    し、 前記測定対象板を挿入したときの前記発射点から前記入
    射点および前記透過点を介して前記測定受光点に至るま
    での光路を測定光路として、 前記光源と前記受光部との間に前記測定対象板を挿入
    し、前記光源から前記入射光を発して、前記受光部で前
    記透過光を受光するとともに、そのときの前記測定光路
    と前記基準光路の相違に基づいて、前記測定対象板の板
    厚を求めることを特徴とする板厚測定装置。
13. 【請求項１３】 前記測定対象板を挿入したときの前記
    基準受光点から前記測定受光点への受光点変位を利用し
    て、前記測定対象板の板厚を求めることを特徴とする、
    請求項１２に記載の板厚測定装置。
14. 【請求項１４】 前記所定角度をθとし、測定環境とな
    る前記光源および前記受光部と前記測定対象板の間にあ
    る媒体の屈折率をｎｉとし、前記測定対象板の屈折率を
    ｎｔとし、その比である屈折率比をｎ＝ｎｔ／ｎｉと
    し、前記測定対象物の板厚をｄとし、前記受光点変位を
    ｘとしたとき、 【数１】 となる変位係数ｕを利用して、前記受光点変位ｘから前
    記板厚ｄを求めることを特徴とする、請求項１３に記載
    の板厚測定装置。
15. 【請求項１５】 前記測定対象板の屈折率ｎｔが固定値
    の場合、前記変位係数ｕまたはその逆数１／ｕを固定値
    として記憶する記憶手段をさらに備え、 前記制御部は、前記受光部の受光結果から前記受光点変
    位ｘを求め、前記板厚ｄをｄ＝ｘ／ｕの関係式から算出
    することを特徴とする、請求項１４に記載の板厚測定装
    置。
16. 【請求項１６】 前記測定対象板の屈折率ｎｔが固定値
    の場合、前記受光点変位ｘと前記変位係数ｕから前記板
    厚ｄを求めるためのｄ＝ｘ／ｕの関係を示す変換テーブ
    ルを記憶する記憶手段をさらに備え、 前記制御部は、前記受光部の受光結果から前記受光点変
    位ｘを求め、前記変換テーブルを参照して前記板厚ｄを
    求めることを特徴とする、請求項１４に記載の板厚測定
    装置。
17. 【請求項１７】 前記受光部は、前記受光点変位を拡大
    して受光するための変位拡大手段を有することを特徴と
    する、請求項１２ないし１６のいずれかに記載の板厚測
    定装置。
18. 【請求項１８】 前記光源は、レーザ光を発するレーザ
    光源であることを特徴とする、請求項１２ないし１７の
    いずれかに記載の板厚測定装置。
19. 【請求項１９】 前記光源および前記受光部をそれぞれ
    第１光源および第１受光部とし、前記第１光源から前記
    第１受光部に至る前記基準光路および前記測定光路をそ
    れぞれ第１基準光路および第１測定光路とし、所定条件
    を満足する仮想平面を所定対称面として、それぞれ前記
    第１光源および前記第１受光部と面対称の関係となるよ
    うに配設された光源および受光部をそれぞれ第２光源お
    よび第２受光部とし、前記第２光源から前記第２受光部
    に至る前記基準光路および前記測定光路をそれぞれ第２
    基準光路および第２測定光路としたときに、 前記所定条件は、前記第１光源からの入射光の入射角が
    前記所定角度となるように前記測定対称板を挿入した場
    合に、その測定対称板に対する前記第２光源からの入射
    光の入射角が同一の前記所定角度となることであり、 前記第２光源および前記第２受光部をさらに備え、 前記制御部は、 前記第１光源と前記第２光源を制御するとともに、 前記第１基準光路と前記第１測定光路の相違に基づいて
    前記第１受光部の受光結果から求められる第１板厚と、
    前記第２基準光路と前記第２測定光路の相違に基づいて
    前記第２受光部の受光結果から求められる第２板厚との
    平均を、前記測定対象板の板厚として求めることを特徴
    とする、請求項１２ないし１８のいずれかに記載の板厚
    測定装置。
20. 【請求項２０】 前記第１基準光路および前記第１測定
    光路の双方を含む仮想平面を仮想第１平面とし、この仮
    想第１平面に対して直交し、かつ、前記第１光源からの
    入射光の入射角が前記所定角度となるように前記測定対
    称板を挿入した場合の前記入射点に立てた法線を含む仮
    想平面を仮想第２平面としたときに、前記仮想第２平面
    を前記所定対称面としたことを特徴とする、請求項１９
    に記載の板厚測定装置。
21. 【請求項２１】 前記第１基準光路および前記第１測定
    光路の双方を含む仮想平面を仮想第１平面とし、この仮
    想第１平面に対して直交し、かつ、前記第１光源からの
    入射光の入射角が前記所定角度となるように前記測定対
    称板を挿入した場合の前記入射点に立てた法線を含む仮
    想平面を仮想第２平面とし、前記仮想第１平面および前
    記仮想第２平面の双方に直交する仮想平面を仮想第３平
    面としたときに、 前記仮想第３平面を前記所定対称面としたことを特徴と
    する、請求項１９に記載の板厚測定装置。
22. 【請求項２２】 前記仮想第３平面が、前記第１基準光
    路の中心点を含むことを特徴とする、請求項２１に記載
    の板厚測定装置。