JP2012181151A - 透光性板状物体の厚さ測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 透光性板状物体の厚さを全域にわたって短時間で精度よく測定する。
【解決手段】 測定用レーザ光をガラス板Ｇの表面及び裏面で反射させて、反射光をラインセンサ５５に導いてガラス板Ｇの厚さを測定する。測定用レーザ光は、Ｙ軸線回りに回転可能なガルバノミラー４５及びＸ軸線周りに回転可能なガルバノミラー５１を介してガラス板Ｇに照射される。サーボ用レーザ光も、ガルバノミラー４５，５１を介してガラス板Ｇに照射され、反射光はガルバノミラー４５，５１を介して４分割フォトディテクタ６６に導かれる。４分割フォトディテクタ６６により、ガラス板Ｇの表面のＸ軸及びＹ軸線回りの傾きが検出され、この傾きに応じてガルバノミラー４５，５１を駆動するサーボ制御により、測定用レーザ光をガラス板Ｇに対して常に一定方向から入射させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ガラス板などのような透光性板状物体の表面にレーザ光を照射し、透光性板状物体の表面及び裏面からの反射光を受光することで、透光性板状物体の厚さを測定する透光性板状物体の厚さ測定装置に関する。

従来から、ガラス板のような透光性板状物体の厚さが規格通りに作製されているかを検査するために、透光性板状物体の厚さを測定することが行われている。このような測定は透光性板状物体の表面を傷つけないため、非接触で行われることが多く、このための測定装置としては、例えば下記特許文献１に記載されているように、透光性板状物体の表面に対して斜めにレーザ光を照射し、表面と裏面で反射した反射光を受光センサで受光し、受光位置の差から透光性板状物体の厚さを求める装置が多く使用されている。

また、透光性板状物体の厚さを測定する装置としては、これに限らず、例えば下記特許文献２に記載されているように、スーパー・ルミネッセント・ダイオード光源（ＳＬＤ光源）からのレーザ光のように、広波長帯域のレーザ光が異なった箇所で反射した光を干渉させて回折格子に導き、回折格子で波長ごとに分光することで検査対象物の変位を求める装置を採用することもできる。すなわち、透光性板状物体に広波長帯域のレーザ光を照射し、透光性板状物体の表面と裏面での反射光を干渉させて回折格子に導き、回折格子で波長ごとに分光してＣＣＤ等で受光し、受光位置ごとの光強度を取得する。この受光位置ごとの光強度（すなわち、受光曲線）は、反射光の干渉の仕方が異なると異なるため、透光性板状物体の表裏面間の距離（すなわち、厚さ）により異なる。よって、受光曲線を解析することで、透光性板状物体の厚さを求めるというものである。

特開２００９−２２２４２８号公報 特開２０１０−１２１９７７号公報

透光性板状物体の厚さ測定装置がどのような測定方法を採用しようとも、透光性板状物体に照射されたレーザ光の反射光は、レーザ光を解析処理する光学機器内の受光センサの定まった領域で受光される必要がある。そのためには、透光性板状物体の表面に対してレーザ光を常に一定の方向から照射する必要がある。すなわち、透光性板状物体に照射されたレーザ光と透光性板状物体の表面とのなす角度が常に一定であり、かつ透光性板状物体に照射されたレーザ光と透光性板状物体の表面の法線とを含む平面と、透光性板状物体表面とで形成される交線の方向が常に一定になるようにレーザ光を照射する必要がある。これは、前記特許文献１に示されるように透光性板状物体を平板状のテーブルに真空蒸着させ、レーザ光を照射する光学ユニットをこの平板に対して平行に相対的に移動させれば、達成することができる。

しかしながら、透光性板状物体が細長くて湾曲が大きい場合などは、平板状のテーブルに真空蒸着させても、透光性板状物体の表面に平面にならない箇所が存在し、透光性板状物体の表面に対してレーザ光を常に一定の方向から照射することができず、透光性板状物体に照射されたレーザ光の反射光が、レーザ光を解析処理する光学機器内の受光センサの定まった領域で受光されずに、透光性板状物体の厚さが精度よく測定できない箇所が存在するという問題がある。また、何らかの工程上の理由（例えば、透光性板状物体が高温である、透光性板状物体への異物の付着を回避する等の理由）で、平板状のテーブルにセットすることができず、透光性板状物体の一端を掴むのみのときも、透光性板状物体の表面に対してレーザ光を常に一定の方向から照射することができず、透光性板状物体の厚さを精度よく測定できない箇所が生じるという問題がある。

本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、透光性板状物体に対してレーザ光を照射する光ヘッドを相対的に移動して透光性板状物体の全域の厚さを測定する際、透光性板状物体の表面が平面でなかったり、透光性板状物体を平板状のテーブルに吸着せずに測定を行ったりする場合であっても、透光性板状物体に照射されるレーザ光の反射光が光を解析処理する光学機器内の受光センサの定まった領域で常に受光されるようにして、すなわち透光性板状物体の表面に対して常に一定の方向からレーザ光を照射するようにして、透光性板状物体の全域の厚さを精度よく測定することができる透光性板状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、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、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。

上記目的を達成するために、本発明は、測定用レーザ光を透光性板状物体（Ｇ）の表面に所定の方向から照射する測定用レーザ光照射手段（４０，４１，４３，４４，４７，４８，８０，８１，２１０，２２０〜２２３、２３１，２３２）と、透光性板状物体の表面で反射する測定用レーザ光の反射光と透光性板状物体の裏面で反射する測定用レーザ光の反射光とを第１受光センサ（５５，２２６）で受光する測定用レーザ光受光手段（５５，２２６）と、第１受光センサで受光した反射光の受光状態に対応する信号を生成して、前記生成した信号から測定用レーザ光が照射された位置における透光性板状物体の厚さを検出する厚さ検出手段（２００、Ｓ２００，１４０）と、測定用レーザ光照射手段によって照射される測定用レーザ光の透光性板状物体に対する照射位置を、透光性板状物体の表面で変化させるレーザ光照射位置移動手段（１１，３１，１１０，１１４）とを備えた透光性板状物体の厚さ測定装置において、測定用レーザ光の照射光路に設けられて、測定用レーザ光の光軸の方向を異なる第１及び第２軸線周りに変更可能な第１及び第２方向変更光学部品（４５，５１，２３４，２３６）と、サーボ用レーザ光を第１及び第２方向変更光学部品を介して透光性板状物体に対して照射する手段であって、測定用レーザ光の前記透光性板状物体に対する照射位置又はその近傍位置に前記サーボ用レーザ光を対物レンズ（６４，２３９）で集光して照射するサーボ用レーザ光照射手段（６０，６１，６４，２１０，２２０〜２２３，２３１，２３２，,２３９）と、サーボ用レーザ光の反射光を対物レンズ、第１及び第２方向変更光学部品を介して受光して、サーボ用レーザ光の光軸が透光性板状物体の表面とのなす角度の第１及び第２軸線回りの基準値からの第１ずれ量を表す信号を出力する第１ずれ量検出光学手段（６８，２４２）と、第１ずれ量検出光学手段からの信号に基づいて、第１及び第２方向変更光学部品を制御して測定用レーザ光の光軸の方向を第１及び第２軸線周りに変更し、測定用レーザ光を透光性板状物体の表面に対して常に一定方向から入射させる第１サーボ制御手段（１２２，１２５）を設けたことにある。

上記のように構成した本発明においては、測定用レーザ光及びサーボ用レーザ光を、レーザ光の光軸方向を第１及び第２軸線周りにそれぞれ変更可能とする第１及び第２方向変更光学部品（例えば、ガルバノミラー）を介して透光性板状物体の表面に照射し、第１ずれ量検出手段が、サーボ用レーザ光の反射光を対物レンズ、第１及び第２方向変更光学部品を介して受光して、サーボ用レーザ光の光軸が透光性板状物体の表面とのなす角度の第１及び第２軸線回りの基準値からの第１ずれ量を表す信号を出力する。そして、第１サーボ制御手段が、前記第１ずれ量を表す信号に基づいて、第１及び第２方向変更光学部品を制御して測定用レーザ光の光軸の方向を第１及び第２軸線周りに変更し、測定用レーザ光を透光性板状物体の表面に対して常に一定方向から入射させる。これにより、透光性板状物体の表面が平面でなかったり、透光性板状物体を平板状のテーブルに吸着せずに測定を行ったりする場合であっても、すなわち透光性板状物体の表面がたとえ傾いていても、透光性板状物体の表面に対して常に一定の方向からレーザ光を照射するようにして、透光性板状物体に照射されるレーザ光の反射光が光を解析処理する光学機器内の受光センサの定まった領域で常に受光されるようにする。その結果、透光性板状物体の全域の厚さを精度よく測定することができるようになる。

また、本発明の他の特徴は、サーボ用レーザ光の透光性板状物体からの反射光を入射して、対物レンズによるサーボ用レーザ光の焦点位置と、サーボ用レーザ光が照射される透光性板状物体の表面位置とのずれ量を表す信号を出力する第２ずれ量検出光学手段（７２，２４４）と、第２ずれ量検出光学手段からの信号に基づいて、対物レンズによるサーボ用レーザ光の焦点位置が透光性板状物体の表面位置に一致するように、対物レンズをサーボ用レーザ光の光軸方向に駆動制御する第２サーボ手段（１２８）とを設けたことにある。

これによれば、第２サーボ手段は、第２ずれ量検出光学手段によって検出された焦点位置のずれ量を表す信号に基づいて、対物レンズによるサーボ用レーザ光の焦点位置が透光性板状物体の表面に一致するように、対物レンズをサーボ用レーザ光の光軸方向に駆動制御する。したがって、透光性板状物体の傾きをさらに精度よく検出することができるので、測定用レーザ光をさらに高精度で透光性板状物体の表面に対して常に一定の方向から照射するよう制御することができる。

また、本発明の他の特徴は、入射したレーザ光を分割する分割用光学素子（８２）を設け、１つのレーザ光源からのレーザ光を分割用光学素子で分割して、測定用レーザ光とサーボ用レーザ光を生成するようにしたことにある。

これによれば、レーザ光源、光学部品の数及びレーザ駆動回路の数を減らすことができるため、装置の製造コストを抑制することができる。

さらに、本発明の他の特徴は、入射したレーザ光を分割する分割用光学素子（２３３）を設け、１つのレーザ光源（２２０）から出射されたレーザ光を測定用レーザ光とサーボ用レーザ光とに共通のレーザ光として、透光性板状物体の表面の法線方向から対物レンズを介して透光性板状物体の表面に照射し、透光性板状物体の表面及び裏面で反射された測定用レーザ光とサーボ用レーザ光とに共通のレーザ光を分割用光学素子で分割して、測定用レーザ光の反射光とサーボ用レーザ光の反射光を生成するようにしたことにある。

これによっても、レーザ光源、光学部品の数及びレーザ駆動回路の数を減らし、装置の製造コストを抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係る透光性板状物体の厚さ測定装置の全体構成図である。 図１の光ヘッドをガラス板の移動方向（Ｘ軸方向）から見た光ヘッドの構造図である。 図２ＡのＢ−Ｂ線に沿って（Ｚ軸方向から）見た光ヘッドの構造図である。 図１の光ヘッドをＹ軸方向から見た光ヘッドの構造図である。 ガラス板の変位と４分割フォトディテクタに照射された反射光の位置変化との関係を説明するための説明図である。 図1のコントローラによって実行される厚さ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。 前記厚さ測定プログラムの中間部分を示すフローチャートである。 前記厚さ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。 ガラス板における測定点の移動状態を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る測定ヘッドの構造図である。 本発明の第３実施形態に係る透光性板状物体の厚さ測定装置の全体構成図である。 図７の分光ヘッドをＹ軸方向から見た分光ヘッドの構造図である。 図７測定ヘッドをガラス板の移動方向（Ｘ軸方向）から見た測定ヘッドの構造図である。 図８ＢのＣ−Ｃ線に沿って（Ｚ軸方向から）見た測定ヘッドの構造図である。 図７のコントローラによって実行される厚さ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。 前記厚さ測定プログラムの中間部分を示すフローチャートである。 前記厚さ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。

ａ．第１実施形態
以下、本発明の第１実施形態について図面を用いて説明する。図１は、第１実施形態に係る透光性板状物体の厚さ測定装置の全体構成図である。この厚さ測定装置は、ガラス板などのような透光性板状物体の厚さを、レーザ光を透光性板状物体の表面に照射して、透光性板状物体の表面及び裏面からの反射光を受光することにより測定するものである。透光性板状物体は、本実施形態では、ガラス板Ｇである。厚さ測定装置は、ガラス板Ｇを保持して移動させるワーク駆動装置１０と、ガラス板Ｇの厚さを測定するために測定用レーザ光をガラス板Ｇに照射するとともにガラス板Ｇからの反射光を受光する光ヘッド１００と、ワーク駆動装置１０及び光ヘッド１００を支持する支持装置２０を備えている。

支持装置２０は、水平部２０ａ及び垂直部２０ｂからなるＬ字型に一体形成されている。水平部２０ａの図示左端部側には、Ｘ軸方向フィードモータ１１が組み付けられている。Ｘ軸方向フィードモータ１１は、その出力回転軸をＸ軸方向（図面の上下方向）に延設されたスクリューロッド１２の下端に連結させて、回転によりスクリューロッド１２をＸ軸線周りに回転させる。なお、Ｙ軸方向は紙面の垂直方向とし、Ｚ軸方向は図面の左右方向とする。スクリューロッド１２の上端は、垂直部２０ｂの上端にて突出させた突出部に回転可能に支持されている。スクリューロッド１２には、移動体１３がナットを介して螺合されている。移動体１３は、図示しない回転規制機構によってスクリューロッド１２に対する回転が規制され、スクリューロッド１２の回転によりスクリューロッド１２の軸線方向に移動する。すなわち、移動体１３は、スクリューロッド１２との組み合わせによりねじ送り機構を構成している。

Ｘ軸方向フィードモータ１１内には、エンコーダ１１ａが組み込まれている。このエンコーダ１１ａは、Ｘ軸方向フィードモータ１１が所定の微小回転角度だけ回転するたびに、その出力がハイレベルとローレベルとに交互に切り替わるパルス列信号Φ_A，Φ_Bを出力する。なお、パルス列信号Φ_A，Φ_Bは互いにπ／２だけ位相のずれた信号であり、この位相ずれによりＸ軸方向フィードモータ１１の回転方向が判別される。エンコーダ１１ａから出力されるパルス列信号Φ_A，Φ_Bは、Ｘ軸方向フィードモータ制御回路１１０とＸ軸方向位置検出回路１１１に入力される。Ｘ軸方向位置検出回路１１１は、後述するコントローラ２００からの指示により作動開始し、作動開始後、エンコーダ１１ａから出力されるパルス列信号Φ_A，Φ_Bが入力されなくなると移動限界位置を意味する信号をＸ軸方向フィードモータ制御回路１１０に出力し、カウント値を「０」として、以後、エンコーダ１１ａが出力するパルス列信号Φ_A，Φ_Bのパルス数をＸ軸方向フィードモータ１１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する。そして積算したカウント数から移動体１３のＸ軸方向の移動位置を計算してコントローラ２００及びＸ軸方向フィードモータ制御回路１１０に出力する。このカウント値が「０」となる移動限界位置が、移動体１３の移動位置を制御する際の原点位置（本実施形態では上側の移動限界位置）となる。

Ｘ軸方向フィードモータ制御回路１１０は、コントローラ２００からの指示により作動開始し、コントローラ２００から移動位置の設定値を入力すると、Ｘ軸方向位置検出回路１１１から所定時間間隔で出力される移動位置を入力し、入力した移動位置がコントローラ２００から入力した設定値になるまでＸ軸方向フィードモータ制御回路１１０を駆動して移動体１３を移動させる。なお、作動開始直後においては、Ｘ軸方向フィードモータ１１を駆動して移動体１３を移動限界位置方向に移動させ、Ｘ軸方向位置検出回路１１１から移動限界位置を表す信号を入力するとＸ軸方向フィードモータ１１への駆動信号の出力を停止する。その後、Ｘ軸方向位置検出回路１１１から出力される移動位置がコントローラ２００から入力した移動位置の設定値になるまでＸ軸方向フィードモータ１１を駆動して移動体１３を移動させる。

また、Ｘ軸方向フィードモータ制御回路１１０には、移動体１３の移動速度の設定値（設定速度）がコントローラ２００により入力される。そして、コントローラ２００から移動開始の指示を入力すると、エンコーダ１１ａから出力されるパルス列信号Φ_A，Φ_BのＸ軸方向フィードモータ１１の回転方向を含む単位時間当たりのパルス数から移動体１３の移動方向を含む移動速度を計算し、計算した移動速度が設定速度になるようにＸ軸方向フィードモータ１１を駆動制御する。

支持装置２０の水平部２０ａの図示右端部には、Ｚ軸方向フィードモータ２１が組み付けられている。Ｚ軸方向フィードモータ２１は、その出力回転軸をＺ軸方向に延設されたスクリューロッド２２の右端に連結させて、回転によりスクリューロッド２２をＺ軸線周りに回転させる。スクリューロッド２２の左端は、水平部２０ａの上面にて突出させた突出部に回転可能に支持されている。スクリューロッド２２には、支持台２３がナットを介して螺合されている。支持台２３は、スクリューロッド２２に対する回転が規制され、スクリューロッド２２の回転によりスクリューロッド２２の軸線方向に移動する。すなわち、支持台２３は、スクリューロッド２２との組み合わせによりねじ送り機構を構成している。

Ｚ軸方向フィードモータ２１内には、エンコーダ２１ａが組み込まれている。このエンコーダ２１ａも、Ｘ軸方向フィードモータ１１と同様なパルス列信号Φ_A，Φ_Bを出力する。エンコーダ２１ａから出力されるパルス列信号Φ_A，Φ_Bは、Ｚ軸方向フィードモータ制御回路１１２及びＺ軸方向位置検出回路１１３に入力される。Ｚ軸方向位置検出回路１１３は、コントローラ２００からの指示により作動開始し、作動開始後、エンコーダ２１ａから出力されるパルス列信号Φ_A，Φ_Bが入力されなくなると移動限界位置を意味する信号をＺ軸方向フィードモータ制御回路１１２に出力し、カウント値を「０」として、以後、エンコーダ２１ａが出力するパルス列信号Φ_A，Φ_Bのパルス数をＺ軸方向フィードモータ２１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する。そして積算したカウント数から支持台２３の移動位置を計算してコントローラ２００及びＺ軸方向フィードモータ制御回路１１２に出力する。このカウント値が「０」となる移動限界位置が、支持台２３の移動位置を制御する際の原点位置（本実施形態では右側の移動限界位置）となる。

Ｚ軸方向フィードモータ制御回路１１２は、コントローラ２００からの指示により作動開始し、コントローラ２００から移動位置の設定値を入力すると、Ｚ軸方向位置検出回路１１３から所定時間間隔で出力される移動位置を入力し、入力した移動位置がコントローラ２００から入力した設定値になるまでＺ軸方向フィードモータ２１を駆動して支持台２３を移動させる。なお、作動開始直後においては、Ｚ軸方向フィードモータ２１を駆動して支持台２３を移動限界位置方向に移動させ、Ｚ軸方向位置検出回路１１３から移動限界位置を表す信号を入力するとＺ軸方向フィードモータ２１への駆動信号の出力を停止する。その後、Ｚ軸方向位置検出回路１１３から出力される移動位置がコントローラ２００から入力した移動位置の設定値になるまでＺ軸方向フィードモータ２１を駆動して支持台２３を移動させる。

支持台２３の図示前端部には、Ｙ軸方向フィードモータ３１が組み付けられている。Ｙ軸方向フィードモータ３１は、その出力回転軸をＹ軸方向に延設されたスクリューロッド（図示省略）の前端に連結させて、回転によりスクリューロッドをＹ軸線周りに回転させる。スクリューロッドの後端は、支持台２３の後端部に回転可能に支持されている。スクリューロッドには、ヘッドテーブル３２がナットを介して螺合されている。ヘッドテーブル３２は、スクリューロッドに対する回転が規制され、スクリューロッドの回転によりスクリューロッドの軸線方向に移動する。すなわち、ヘッドテーブル３２は、スクリューロッドとの組み合わせによりねじ送り機構を構成している。

Ｙ軸方向フィードモータ３１内には、エンコーダ３１ａが組み込まれている。このエンコーダ３１ａも、Ｘ軸方向フィードモータ１１及びＺ軸方向フィードモータ２１と同様なパルス列信号Φ_A，Φ_Bを出力する。エンコーダ３１ａから出力されるパルス列信号Φ_A，Φ_Bは、Ｙ軸方向フィードモータ制御回路１１４及びＹ軸方向位置検出回路１１５に入力される。Ｙ軸方向位置検出回路１１５は、コントローラ２００からの指示により作動開始し、作動開始後、エンコーダ３１ａから出力されるパルス列信号Φ_A，Φ_Bが入力されなくなると移動限界位置を意味する信号をＹ軸方向フィードモータ制御回路１１４に出力し、カウント値を「０」として、以後、エンコーダ３１ａが出力するパルス列信号Φ_A，Φ_Bのパルス数をＹ軸方向フィードモータ３１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する。そして積算したカウント数からヘッドテーブル３２の移動位置を計算してコントローラ２００及びＹ軸方向フィードモータ制御回路１１４に出力する。このカウント値が「０」となる移動限界位置が、ヘッドテーブル３２の移動位置を制御する際の原点位置（本実施形態では前端側の移動限界位置）となる。

Ｙ軸方向フィードモータ制御回路１１４は、コントローラ２００からの指示により作動開始し、コントローラ２００から移動位置の設定値を入力すると、Ｙ軸方向位置検出回路１１５から所定時間間隔で出力される移動位置を入力し、入力した移動位置がコントローラ２００から入力した設定値になるまでＹ軸方向フィードモータ３１を駆動してヘッドテーブル３２を移動させる。なお、作動開始直後においては、Ｙ軸方向フィードモータ３１を駆動してヘッドテーブル３２を移動限界位置方向に移動させ、Ｙ軸方向位置検出回路１１５から移動限界位置を表す信号を入力するとＹ軸方向フィードモータ３１への駆動信号の出力を停止する。その後、Ｙ軸方向位置検出回路１１５から出力される移動位置がコントローラ２００から入力した移動位置の設定値になるまでＺ軸方向フィードモータ２１を駆動してヘッドテーブル３２を移動させる。

ヘッドテーブル３２上には、光ヘッド１００が固定されている。図１は、平面内に全ての部品を網羅した光ヘッド１００の概念図である。図２Ａ乃至図２Ｃは、この光ヘッド１００を詳細に示しており、図２Ａは光ヘッド１００をガラス板Ｇの移動方向（Ｘ軸方向）から見た図であり、図２Ｂは光ヘッド１００を図２ＡのＢ−Ｂ線に沿って（Ｚ軸方向から）見た図であり、図２Ｃは光ヘッドをＹ軸方向から見た図である。なお、図２Ａ乃至図２Ｃにおいては、見た方向に重なっている部品に関しては適宜省略されている。具体的には、図２Ａでは、後述する測定用レーザ光源４０、ミラー４７、サーボ用レーザ光源６０、ラインセンサ５５、測定用レーザ光及びサーボ用レーザ光がガルバノミラー４５に入射するまでの光路上にある部品、並びにガルバノミラー５１から入射されてガルバノミラー４５で反射された測定用レーザ光及びサーボ用レーザ光の光路上にある部品が省略されている。図２Ｂでは、偏光ビームスプリッタ６２で反射したレーザ光の光路上にある光学部品が省略されている。図２Ｃでは、測定用レーザ光源４０、ラインセンサ５５、及びガルバノミラー４５，５１を除いた測定用レーザ光の光路上にある部品が省略されている。

光ヘッド１００は、測定用レーザ光源４０を有する。測定用レーザ光源４０から出射された測定用レーザ光は、コリメートレンズ４１で平行光に変換され、その大部分がビームスプリッタ４２を通過し、リレーレンズ４３，４４を介してガルバノミラー４５に入射し、ガルバノミラー４５で反射された後、ミラー４７，４８で反射され、ガルバノミラー５１に入射し、ガルバノミラー５１で反射されてガラス板Ｇに照射される。リレーレンズ４３，４４は、測定用レーザ光の断面径を小さくするために利用される。ガルバノミラー４５は、ガルバノミラー５１による反射後の座標軸で見ると、ミラーの平面がＹ軸方向に平行であって、モータ４６の駆動軸に組付けられたＹ軸方向に平行な回転軸を有する。これにより、ガルバノミラー４５は、モータ４６によって正転・逆転駆動されて、入射した測定用レーザ光を反射してその光軸方向をＹ軸線方向周りに変更する。ガルバノミラー５１は、ミラーの平面がＸ軸方向に平行であって、モータ５２の駆動軸に組付けられたＸ軸方向に平行な回転軸を有する。これにより、ガルバノミラー５１は、モータ５２によって正転・逆転駆動されて、入射した測定用レーザ光を反射してその光軸方向をＸ軸線方向周りに変更する。ガラス板Ｇに照射される測定用レーザ光の光軸は、Ｘ−Ｚ平面にほぼ平行で、Ｘ軸方向に対して予め決められた角度だけ傾いている。

一方、ビームスプリッタ４２で反射された一部の測定用レーザ光は、集光レンズ５３によりフォトディテクタ５４の受光面に集光される。フォトディテクタ５４は、受光面に集光された光の強度に応じた受光信号を出力する受光素子である。フォトディテクタ５４からの受光信号は測定用レーザ駆動回路１１６に供給される。測定用レーザ駆動回路１１６は、コントローラ２００によって作動制御され、測定用レーザ光源４０を駆動制御する。この場合、測定用レーザ駆動回路１１６は、フォトディテクタ５４からの受光信号を用いて測定用レーザ光の強度をフィードバック制御するので、測定用レーザ光源４０は常に適正な強度の測定用レーザ光を出射する。

ガラス板Ｇに照射された測定用レーザ光は、まずガラス板Ｇの表面で反射されてガルバノミラー５１に入射し、ガルバノミラー５１にて反射されてラインセンサ５５によって受光される。また、ガラス板Ｇに照射された測定用レーザ光は、ガラス板Ｇの表面で屈折してガラス板Ｇの肉厚部分に侵入し、ガラス板Ｇの裏面で反射してガラス板Ｇの表面に導かれる。ガラス板Ｇの裏面に導かれた測定用レーザ光は、ガラス板Ｇの表面でふたたび屈折して外部に導かれ、ガルバノミラー５１で反射されてラインセンサ５５に到達する。ラインセンサ５５は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の画素が直線に配列された受光素子であり、前記ガラス板Ｇの表面で反射した測定用レーザ光と、ガラス板Ｇの裏面で反射した測定用レーザ光の受光位置はガラス板Ｇの厚さに応じて異なる。

ラインセンサ５５には、センサ信号取出回路１１７が接続されている。センサ信号取出回路１１７は、コントローラ２００により制御されて、予め決められた周期でラインセンサ５５の各画素の信号を導出し、画素ごとに、信号強度に相当するディジタルデータと画素位置のディジタルデータとを対にしてコントローラ２００に出力する。

また、光ヘッド１００は、サーボ用レーザ光源６０を有する。サーボ用レーザ光源６０から出射されたサーボ用レーザ光は、コリメートレンズ６１で平行光に変換され、その大部分が偏光ビームスプリッタ６２を通過してガルバノミラー４５に入射する。ガルバノミラー４５で反射されたサーボ用レーザ光は、ガルバノミラー５１に入射し、ガルバノミラー５１で反射されたレーザ光は、１／４波長板６３及び対物レンズ６４を介してガラス板Ｇの表面に照射される。この場合、ガラス板Ｇの表面に照射されるサーボ用レーザ光の光軸はほぼＺ軸方向であり、サーボ用レーザ光はガラス板Ｇの表面上で集光されて小さな光スポットを形成するように設定されている。

一方、偏光ビームスプリッタ６２で反射されたサーボ用レーザ光源６０からの一部のサーボ用レーザ光は、集光レンズ６５によりフォトディテクタ６６の受光面に集光される。フォトディテクタ６６は、受光面に集光された光の強度に応じた受光信号を出力する受光素子である。フォトディテクタ６６からの受光信号はサーボ用レーザ駆動回路１１８に供給される。サーボ用レーザ駆動回路１１８は、コントローラ２００によって作動制御され、サーボ用レーザ光源６０を駆動制御する。この場合、サーボ用レーザ駆動回路１１８は、フォトディテクタ６６からの受光信号を用いてサーボ用レーザ光の強度をフィードバック制御するので、サーボ用レーザ光源６０は常に適正な強度のサーボ用レーザ光を出射する。

サーボ用レーザ光のガラス板Ｇからの反射光は、対物レンズ６４によって平行光に変換され、１／４波長板６３を介してガルバノミラー５１に入射し、ガルバノミラー５１で反射されてガルバノミラー４５に入射する。ガルバノミラー４５で反射されたレーザ光は、偏光ビームスプリッタ６２に導かれて、偏光ビームスプリッタ６２で反射される。偏光ビームスプリッタ６２で反射されたサーボ用レーザ光の半分は、ビームスプリッタ６７を透過し、残りの半分はビームスプリッタ６７で反射する。ビームスプリッタ６７を透過したサーボ用レーザ光の反射光は、４分割フォトディテクタ６８で受光される。４分割フォトディテクタ６８は、図３に示すように、受光領域がＸ−Ｙ平面において上下左右に４分割された４つの受光素子を備え、その受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに入射したサーボ用レーザ光の強度に比例した検出信号を受光信号ａ，ｂ，ｃ，ｄとしてそれぞれ出力する。

この場合、ガラス板Ｇのサーボ用レーザ光の照射位置（測定箇所）がＸ−Ｙ平面に対して平行であれば、４分割フォトディテクタ６８上に形成される光スポットは、図３（ｂ）に示すように、４分割フォトディテクタ６８の４分割領域の中心に位置し、受光信号ａ，ｂ，ｃ，ｄは等しくなる。一方、ガラス板Ｇの測定箇所がＸ軸線周りに回転又は変形等していてＸ−Ｙ平面に対して平行でない場合には、４分割フォトディテクタ６８上に形成される光スポットは、図３（ａ），（ｃ）に示すように、４分割フォトディテクタ６８の４分割領域の中心から図示左右方向にずれ、受光信号ｃ，ｄが受光信号ａ，ｂより大きくなるか、受光信号ａ，ｂが受光信号ｃ，ｄより大きくなる。また、ガラス板Ｇの測定箇所がＹ軸線周りに回転又は変形等していてＸ−Ｙ平面に対して平行でない場合には、４分割フォトディテクタ６８上に形成される光スポットは、図３（ｄ），（ｅ）に示すように、４分割フォトディテクタ６８の４分割領域の中心から図示上下方向にずれ、受光信号ａ，ｄが受光信号ｂ，ｃより大きくなるか、受光信号ｂ，ｃが受光信号ａ，ｄより大きくなる。

４分割フォトディテクタ６８から出力される受光信号ａ，ｂ，ｃ，ｄは、Ｘ軸周り角度エラー信号生成回路１２１及びＹ軸周り角度エラー信号生成回路１２４に入力される。Ｘ軸周り角度エラー信号生成回路１２１は、受光信号ａ，ｂ，ｃ，ｄを増幅した後、Ｘ軸周り角度エラー信号（ａ＋ｂ）−（ｃ＋ｄ）を演算によって生成する。このＸ軸周り角度エラー信号（ａ＋ｂ）−（ｃ＋ｄ）は、ガラス板Ｇの測定箇所がＸ軸線周りに回転又は変形等していてＸ−Ｙ平面に対して平行でない場合のＸ−Ｙ平面からのずれ量（Ｘ軸周りの傾き角度）を表している（図３(ａ)(ｃ)参照）。このＸ軸周り角度エラー信号（ａ＋ｂ）−（ｃ＋ｄ）は、Ｘ軸周り角度サーボ回路１２２に供給される。Ｘ軸周り角度サーボ回路１２２は、前記Ｘ軸周り角度エラー信号（ａ＋ｂ）−（ｃ＋ｄ）が「０」になるようにＸ軸周り角度サーボ信号を生成して、Ｘ軸周り角度ドライブ回路１２３に出力する。Ｘ軸周り角度ドライブ回路１２３は、このＸ軸周り角度サーボ信号に基づいてモータ５２をサーボ制御して、ガルバノミラー５１をＸ軸周りに回転させる。したがって、Ｘ軸周り角度エラー信号（ａ＋ｂ）−（ｃ＋ｄ）が「０」になるように、ガルバノミラー５１がＸ軸周りに回転制御される。このことは、ガラス板ＧのＸ−Ｙ平面に対する平行のずれが解消されるわけではないが、サーボ用レーザ光及び測定用レーザ光に対するガラス板のＸ軸周りの傾き角度の影響が解消され、サーボ用レーザ光はガラス板Ｇの左右方向に対しては常に一定の角度（例えば、直角）で照射され、かつ測定用レーザ光もガラス板Ｇに常に左右方向に対しては常に一定の角度（例えば、直角）で照射される。

また、Ｙ軸周り角度エラー信号生成回路１２４は、受光信号ａ，ｂ，ｃ，ｄを増幅した後、Ｙ軸周り角度エラー信号（ａ＋ｄ）−（ｂ＋ｃ）を演算によって生成する。このＹ軸周り角度エラー信号（ａ＋ｄ）−（ｂ＋ｃ）は、ガラス板Ｇの測定箇所がＹ軸線周りに回転又は変形等していてＸ−Ｙ平面に対して平行でない場合のＸ−Ｙ平面からのずれ量を表している（図３(ｄ)(ｅ)参照）。このＹ軸周り角度エラー信号（ａ＋ｄ）−（ｂ＋ｃ）は、Ｙ軸周り角度サーボ回路１２５に供給される。Ｙ軸周り角度サーボ回路１２５は、前記Ｙ軸周り角度エラー信号（ａ＋ｄ）−（ｂ＋ｃ）が「０」になるようにＹ軸周り角度サーボ信号を生成して、Ｙ軸周り角度ドライブ回路１２６に出力する。Ｙ軸周り角度ドライブ回路１２６は、このＹ軸周り角度サーボ信号に基づいてモータ４６をサーボ制御して、ガルバノミラー４５をＹ軸周りに回転させる。したがって、Ｙ軸周り角度エラー信号（ａ＋ｄ）−（ｂ＋ｃ）が「０」になるように、ガルバノミラー４５がＹ軸周りに回転制御される。このことは、ガラス板ＧのＸ−Ｙ平面に対する平行のずれが解消されるわけではないが、サーボ用レーザ光及び測定用レーザ光に対するガラス板のＹ軸周りの傾き角度の影響が解消され、サーボ用レーザ光はガラス板Ｇの上下方向に対しては常に一定の角度（例えば、直角）で照射され、かつ測定用レーザ光もガラス板Ｇに常に上下方向に対しては常に一定の角度（例えば、予め決められた所定角度）で照射される。

ビームスプリッタ６７で反射されたサーボ用レーザ光の半分は、集光レンズ７１にて２分割フォトディテクタ７２に集光される。集光レンズ７１と２分割フォトディテクタ７２との間にはナイフ７３が設けられている。これら集光レンズ７１、２分割フォトディテクタ７２及びナイフ７３は、光ディスク装置でよく用いられる周知のナイフエッジ法によるフォーカスサーボに利用されるものである。２分割フォトディテクタ７２は、領域ごとの入射したサーボ用レーザ光の強度を表す信号をそれぞれフォーカスエラー信号生成回路１２７に出力する。

フォーカスエラー信号生成回路１２７は、入力した２信号の差をフォーカスエラー信号として、フォーカスサーボ回路１２８に出力する。なお、フォーカスサーボ回路１２８はフォーカスエラー信号に基づいてフォーカスサーボ信号を生成してフォーカスドライブ回路１２９に出力し、フォーカスドライブ回路１２９はこのフォーカスサーボ信号に基づいてフォーカスアクチュエータ６４ａを駆動制御する。フォーカスアクチュエータ６４ａは、対物レンズ６４を光軸方向に変位させて、サーボ用レーザ光の焦点を光軸方向に変位させる。これにより、サーボ用レーザ光の焦点をガラス板Ｇの表面に一致させることができ、ガラス板ＧのＸ軸周りの傾き角度及びＹ軸周りの傾き角度を精度よく検出することができる。ナイフエッジ法を用いるのは、２分割フォトディテクタ７２が出力する２つの信号の差が、ガラス板Ｇの傾きによらず、Ｚ軸方向の変位のみにより起こるようにするためである。

また、この透光性板状物体の厚さ測定装置は、コントローラ２００、入力装置２０２及び表示装置２０４も備えている。コントローラ２００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマ及びハードディスクなどの大容量の不揮発性メモリを有するコンピュータ装置によって構成され、図４Ａ乃至図４Ｃに示す厚さ測定プログラムの実行により、各種回路を制御してガラス板Ｇの厚さを測定する。入力装置２０２は、キーボード等からなり、作業者が種々の情報を入力するとともに、コントローラ２００の作動に対して指示する。表示装置２０４は、コントローラ２００によって制御された各種情報を表示する。

次に、上記のように構成した透光性板状物体の厚さ測定装置の動作を説明する。まず、作業者は、ガラス板Ｇの表面をＸ−Ｙ平面にほぼ平行にしてその上端部を固定具１５に固定し、入力装置２０２を操作してガラス板ＧのＸ軸方向長さＧｘとＹ軸方向長さＧｙを入力する。この厚さ測定装置には、予め次のようなパラメータが記憶されている。
（１）移動体１３をＸ軸方向の移動限界位置まで移動させるとともに、ヘッドテーブル３２をＹ軸方向の移動限界位置まで移動させた状態で、図５に示すように、ガラス板Ｇの上端中央位置の取付点からガラス板Ｇと同一平面上におけるサーボ用レーザ光の照射位置までのＸ軸方向の距離ＬｘとＹ軸方向の距離Ｌｙ
（２）ガラス板ＧのＸ軸方向及びＹ軸方向の各両端面から測定開始及び終了位置までのＸ軸方向の距離ＥｘとＹ軸方向の距離Ｅｙ
（３）測定時におけるＸ軸方向の移動単位距離ΔＸとＹ軸方向の移動単位距離ΔＹ

そして、前記ガラス板ＧのＸ軸方向長さＧｘ及びＹ軸方向長さＧｙの入力後、コントローラ２００は、図示しないプログラムの実行により、下記式１〜式４の演算の実行により、サーボ用レーザ光が照射されるとともに測定の開始位置であるＸ軸方向初期位置Ｘｓ、Ｘ軸方向終了位置Ｘｅ、Ｙ軸方向初期位置Ｙｓ及びＹ軸方向終了位置Ｙｅを計算する。
Ｘｓ＝Ｌｘ−Ｇｘ＋Ｅｘ …式１
Ｘｅ＝Ｌｘ−Ｅｘ …式２
Ｙｓ＝Ｌｙ−(Ｇｙ／２)＋Ｅｙ …式３
Ｙｅ＝Ｌｙ＋(Ｇｙ／２)−Ｅｙ …式４
この場合、移動体１３がＸ軸方向駆動限界位置にある状態でＸ軸方向位置検出回路１１１によって検出されるＸ軸方向位置が「０」であり、ヘッドテーブル３２がＹ軸方向駆動限界位置にある状態でＹ軸方向位置検出回路１１５で検出されるＹ軸方向位置が「０」であるので、サーボ用レーザ光の照射位置すなわち測定位置のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置は、Ｘ軸方向位置検出回路１１１及びＹ軸方向位置検出回路１１５によって検出されるＸ軸方向位置及びＹ軸方向位置で表される。

次に、作業者は、入力装置２０２を操作することにより、コントローラ２００に図４Ａ乃至図４Ｃの厚さ測定プログラムを実行させる。コントローラ２００は、この厚さ測定プログラムの実行を図４ＡのステップＳ１００にて開始して、ステップＳ１０２にて変数ｎ，ｍ，ａをそれぞれ「１」に設定する。変数ｎは、ガラス板ＧにおけるＸ軸方向の測定位置（サーボ用レーザ光の照射位置）を表す変数であり、１〜Ｎの間で変化する。変数ｍは、ガラス板ＧにおけるＹ軸方向の測定位置（サーボ用レーザ光の照射位置）を表す変数であり、１〜Ｍの間で変化する。変数ａは、Ｘ軸方向の測定位置（サーボ用レーザ光の照射位置）の移動方向を示すもので、「＋１」によって図５の上方向を表し、「−１」により図５の下方向を表す。

前記ステップＳ１０２の処理後、コントローラ２００は、ステップＳ１０４にて、Ｘ軸方向フィードモータ制御回路１１０に対してガラス板ＧをＸ軸方向に移動させて、測定位置（サーボ用レーザ光の照射位置）がＸ軸方向初期位置Ｘｓになるように指示する。Ｘ軸方向フィードモータ制御回路１１０は、Ｘ軸方向フィードモータ１１を回転させることにより、測定位置がＸ軸方向初期位置Ｘｓになるように、スクリューロッド１２を軸線周りに回転させて移動体１３をＸ軸方向に移動させる。このガラス板ＧのＸ軸方向への移動中、Ｘ軸方向フィードモータ制御回路１１０は、Ｘ軸方向位置検出回路１１１からＸ軸方向の測定位置を表すＸ軸方向位置データを入力している。そして、入力したＸ軸方向位置データがＸ軸方向初期位置Ｘｓを示す値になると、Ｘ軸方向フィードモータ制御回路１１０は、Ｘ軸方向フィードモータ１１の回転を停止させて、移動体１３及びガラス板ＧのＸ軸方向への移動を停止させる。

一方、コントローラ２００も、前記ステップＳ１０４の処理後、ステップＳ１０６にて、Ｘ軸方向位置検出回路１１１からＸ軸方向位置データを入力して、入力したＸ軸方向位置データがＸ軸方向初期位置Ｘｓを示す値以上になったかを判定する。Ｘ軸方向位置データがＸ軸方向初期位置Ｘｓ以上にならなければ、コントローラ２００はステップＳ１０６にて「Ｎｏ」と判定し続けて、ステップＳ１０６の処理を繰り返し実行する。そして、Ｘ軸方向位置データがＸ軸方向初期位置Ｘｓ以上になった時点で、コントローラ２００は、ステップＳ１０６にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０８において、コントローラ２００は、Ｙ軸方向フィードモータ制御回路１１４に対してヘッドテーブル３２すなわち光ヘッド１００をＹ軸方向に移動させて、測定位置（サーボ用レーザ光の照射位置）がＹ軸方向初期位置Ｙｓになるように指示する。Ｙ軸方向フィードモータ制御回路１１４は、Ｙ軸方向フィードモータ３１を回転させることにより、測定位置がＹ軸方向初期位置Ｙｓになるように、ヘッドテーブル３２をＹ軸方向に移動させる。このヘッドテーブル３２のＹ軸方向への移動中、Ｙ軸方向フィードモータ制御回路１１４は、Ｙ軸方向位置検出回路１１５からＹ軸方向の測定位置を表すＹ軸方向位置データを入力している。そして、入力したＹ軸方向位置データがＹ軸方向初期位置Ｙｓを示す値になると、Ｙ軸方向フィードモータ制御回路１１４は、Ｙ軸方向フィードモータ１１の回転を停止させて、ヘッドテーブル３２のＹ軸方向への移動を停止させる。

一方、コントローラ２００も、前記ステップＳ１０８の処理後、ステップＳ１１０にて、Ｙ軸方向位置検出回路１１５からＹ軸方向位置データを入力して、入力したＹ軸方向位置データがＹ軸方向初期位置Ｙｓを示す値以上になったかを判定する。Ｙ軸方向位置データがＹ軸方向初期位置Ｙｓ以上にならなければ、コントローラ２００はステップＳ１１０にて「Ｎｏ」と判定し続けて、ステップＳ１１０の処理を繰り返し実行する。そして、Ｙ軸方向位置データがＹ軸方向初期位置Ｙｓ以上になった時点で、コントローラ２００は、ステップＳ１１０にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１１２に進む。

ステップＳ１１２においては、コントローラ２００は、Ｚ軸方向フィードモータ制御回路１１２に対して支持台２３すなわち光ヘッド１００をＺ軸方向初期位置Ｚｓ（すなわち測定用設定位置）まで移動するように指示する。具体的には、サーボ用レーザ光がガラス板Ｇの表面上に集光されて光スポットが形成されるようなＺ軸方向位置をＺ軸方向初期位置Ｚｓ（測定用設定位置）としてＺ軸方向フィードモータ制御回路１１２に出力する。Ｚ軸方向フィードモータ制御回路１１２は、Ｚ軸方向フィードモータ２１を回転させることにより、スクリューロッド２２を軸線周りに回転させて支持台２３をＺ軸方向に移動させ、支持台２３及び光ヘッド１００をＺ軸方向にＺ軸方向初期位置Ｚｓに向かって移動させる。この支持台２３及び光ヘッド１００のＺ軸方向への移動中、Ｚ軸方向フィードモータ制御回路１１２は、Ｚ軸方向位置検出回路１１３から支持台２３（すなわち光ヘッド１００）のＺ軸方向位置を表すＺ軸方向位置データを入力している。そして、入力したＺ軸方向位置データがコントローラ２００から入力されたＺ軸方向初期位置Ｚｓを示すと、Ｚ軸方向フィードモータ制御回路１１２は、Ｚ軸方向フィードモータ２１の回転を停止させて、支持台２３及び光ヘッド１００のＺ軸方向への移動を停止させる。

一方、コントローラ２００も、前記ステップＳ１１２の処理後、ステップＳ１１４にて、Ｚ軸方向位置検出回路１１３からＺ軸方向位置データを入力して、入力したＺ軸方向位置データがＺ軸方向初期位置Ｚｓ以上になったかを判定する。Ｚ軸方向位置データがＺ軸方向初期位置Ｚｓ以上にならなければ、コントローラ２００はステップＳ１１４にて「Ｎｏ」と判定し続けて、ステップＳ１１４の処理を繰り返し実行する。そして、Ｚ軸方向位置データがＺ軸方向初期位置Ｚｓ以上になった時点で、コントローラ２００は、ステップＳ１１４にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１１６に進む。

ステップＳ１１６においては、コントローラ２００は、測定用レーザ駆動回路１１６を作動開始させる。これにより、測定用レーザ駆動回路１１６は、測定用レーザ光源４０を駆動して測定用レーザ光を出射させる。この場合、測定用レーザ駆動回路１１６は、フォトディテクタ５４からの受光信号を用いて測定用レーザ光の強度をフィードバック制御するので、測定用レーザ光源４０は常に適正な強度の測定用レーザ光を出射する。

測定用レーザ光源４０から出射された測定用レーザ光は、コリメートレンズ４１で平行光に変換され、その大部分がビームスプリッタ４２を通過してリレーレンズ４３，４４を介してガルバノミラー４５に入射し、ガルバノミラー４５で反射された後、ミラー４７，４８で反射され、ガルバノミラー５１に入射し、ガルバノミラー５１で反射されてガラス板Ｇに照射される。ガラス板Ｇに照射された測定用レーザ光は、まずガラス板Ｇの表面で反射され、ガルバノミラー５１にて反射されてラインセンサ５５によって受光される。また、ガラス板Ｇに照射された測定用レーザ光は、ガラス板Ｇの表面で屈折してガラス板Ｇの肉厚部分に侵入し、ガラス板Ｇの裏面で反射してガラス板Ｇの表面に導かれる。ガラス板Ｇの表面に導かれた測定用レーザ光は、ガラス板Ｇの表面でふたたび屈折して外部に導かれてガルバノミラー５１に入射し、ガルバノミラー５１にて反射されてラインセンサ５５に到達する。

前記ステップＳ１１６の処理後、コントローラ２００は、ステップＳ１１８にて、サーボ用レーザ駆動回路１１８を作動開始させる。これにより、サーボ用レーザ駆動回路１１８は、サーボ用レーザ光源６０を駆動してサーボ用レーザ光を出射させる。この場合、サーボ用レーザ駆動回路１１８は、フォトディテクタ６６からの受光信号を用いてサーボ用レーザ光の強度をフィードバック制御するので、サーボ用レーザ光源６０は常に適正な強度のサーボ用レーザ光を出射する。

サーボ用レーザ光源６０から出射されたサーボ用レーザ光は、コリメートレンズ６１で平行光に変換され、その大部分が偏光ビームスプリッタ６２を通過してガルバノミラー４５に入射し、ガルバノミラー４５で反射された後、ガルバノミラー５１に入射し、ガルバノミラー５１で反射されたレーザ光は、１／４波長板６３及び対物レンズ６４を介してガラス板Ｇの表面に照射される。サーボ用レーザ光のガラス板Ｇからの反射光は、対物レンズ６４によって平行光に変換され、１／４波長板６３を介してガルバノミラー５１に入射し、ガルバノミラー５１で反射されてガルバノミラー４５に入射し、ガルバノミラー４５で反射されたレーザ光は、偏光ビームスプリッタ６２に導かれて、偏光ビームスプリッタ６２で反射される。偏光ビームスプリッタ６２で反射されたサーボ用レーザ光の半分は、ビームスプリッタ６７を通過して４分割フォトディテクタ６８で受光される。残りの半分はビームスプリッタ６７で反射して、集光レンズ７１によって集光され、ナイフ７３を介して２分割フォトディテクタ７２に導かれる。４分割フォトディテクタ６８で受光されたサーボ用レーザ光の受光量を表す受光信号ａ，ｂ，ｃ，ｄはＸ軸周り角度エラー信号生成回路１２１及びＹ軸周り角度エラー信号生成回路１２４に供給される。Ｘ軸周り角度エラー信号生成回路１２１は、Ｘ軸周り角度エラー信号（ａ＋ｂ）−（ｃ＋ｄ）を生成する。Ｙ軸周り角度エラー信号生成回路１２４は、Ｙ軸周り角度エラー信号（ａ＋ｄ）−（ｂ＋ｃ）を生成する。一方、２分割フォトディテクタ７２で受光されたサーボ用レーザ光の受光量を表す受光信号はフォーカスエラー信号生成回路１２７に供給され、フォーカスエラー信号生成回路１２７はこの受光信号に基づいてフォーカスエラー信号を生成する。

前記ステップＳ１１８の処理後、コントローラ２００は、ステップＳ１２０にてＸ軸周り角度サーボ回路１２２に作動開始を指示する。これに応答して、Ｘ軸周り角度サーボ回路１２２は、作動を開始して、Ｘ軸周り角度エラー信号生成回路１２１から入力したＸ軸周り角度エラー信号（ａ＋ｂ）−（ｃ＋ｄ）に基づいてＸ軸周り角度サーボ信号を生成し、Ｘ軸周り角度ドライブ回路１２３を介してモータ５２を駆動制御して、ガルバノミラー５１のＸ軸方向に平行な直線周りの回転をサーボ制御する。したがって、４分割フォトディテクタ６８に受光されたサーボ用レーザ光の反射光が、受光面の左右方向中央に維持されるようにガルバノミラー５１のＸ軸方向に平行な直線周りの回転角がサーボ制御されることとなり、ガラス板Ｇの測定位置の表面がＸ軸回り角度を有していてＸ−Ｙ平面に平行でなくても、Ｘ軸周り角度に応じてガルバノミラー５１がＸ軸方向に平行な直線周りに回転制御され、サーボ用レーザ光の光軸が、ガラス板Ｇの測定位置（サーボ用レーザ光の照射位置）の表面とＹ−Ｚ平面との交差線に対して直角に交差するようになる。

前記ステップＳ１２０の処理後、コントローラ２００は、ステップＳ１２２にてＹ軸周り角度サーボ回路１２５に作動開始を指示する。これに応答して、Ｙ軸周り角度サーボ回路１２５は、作動を開始して、Ｙ軸周り角度エラー信号生成回路１２４から入力したＹ軸周り角度エラー信号（ａ＋ｄ）−（ｂ＋ｃ）に基づいてＹ軸周り角度サーボ信号を生成し、Ｙ軸周り角度ドライブ回路１２６を介してモータ４６を駆動制御して、ガルバノミラー４５のＹ軸方向に平行な直線周りの回転をサーボ制御する。したがって、４分割フォトディテクタ６８に受光されたサーボ用レーザ光の反射光が、受光面の上下方向中央に維持されるようにガルバノミラー４５のＹ軸方向に平行な直線周りの回転角がサーボ制御されることとなり、ガラス板Ｇの測定位置の表面がＹ軸回り角度を有していてＸ−Ｙ平面に平行でなくても、Ｙ軸周り角度に応じてガルバノミラー４５がＹ軸方向に平行な直線周りに回転制御され、サーボ用レーザ光の光軸が、ガラス板Ｇの測定位置（サーボ用レーザ光の照射位置）の表面とＸ−Ｚ平面との交差線に対して直角に交差するようになる。なお、前述のように、この場合のＹ軸は、ガルバノミラー５１による反射後の座標軸で見ている。

このような、Ｘ軸周り角度サーボ制御及びＹ軸周り角度サーボ制御により、サーボ用レーザ光の光軸が、ガラス板Ｇの測定位置の表面とＹ−Ｚ平面との交差線に対して直角に交差するとともに、ガラス板Ｇの測定位置の表面とＸ−Ｚ平面との交差線に対して直角に交差するようになる。すなわち、ガラス板Ｇの測定位置の表面がＸ軸周り角度及びＹ軸周り角度を有していてＸ−Ｙ平面に平行でなくても、サーボ用レーザ光の光軸が、ガラス板Ｇの測定位置（サーボ用レーザ光の照射位置）の表面に対して垂直になる。その結果、ガラス板Ｇの測定位置の表面がＸ軸周り角度及びＹ軸回り角度を有していてＸ−Ｙ平面に平行でなくても、測定用レーザ光はガラス板Ｇの測定位置に常に一定の方向から入射することになる。言い換えれば、ガラス板Ｇの測定位置の表面がＸ軸周り角度及びＹ軸周り角度を有していてＸ−Ｙ平面に平行でなくても、ガラス板Ｇに照射される測定用レーザ光とガラス板Ｇの表面とのなす角度が常に一定であり、かつガラス板Ｇに照射される測定用レーザ光とガラス板Ｇの表面の法線とを含む平面と、ガラス板Ｇの表面とで形成される交線の方向が常に一定になる。

前記ステップＳ１２２の処理後、コントローラ２００は、ステップＳ１２４にてフォーカスサーボ回路１２８に作動開始を指示する。これに応答して、フォーカスサーボ回路１２８は、作動を開始して、フォーカスエラー信号生成回路１２７から入力したフォーカスエラー信号に基づいてフォーカスサーボ信号を生成し、フォーカスドライブ回路１２９を介してフォーカスアクチュエータ６４ａを駆動して、対物レンズ６４をフォーカスサーボ制御（すなわち、Ｚ軸方向にサーボ制御）する。これにより、サーボ用レーザ光の焦点位置をガラス板Ｇの表面に一致させることができ、ガラス板Ｇの測定位置の表面のＸ軸周り角度及びＹ軸周り角度を精度よく検出することができる。前記ステップＳ１２４の処理後、コントローラ２００は、ステップＳ１２６にて、センサ信号取出回路１１７に対して作動開始を指示する。これに応答して、センサ信号取出回路１１７は作動を開始し、予め決められた周期でラインセンサ５５の各画素の信号を導出し、画素ごとに、信号強度に相当するディジタルデータと画素位置のディジタルデータとを対にしてコントローラ２００に出力し始める。

前記ステップＳ１２６の処理後、コントローラ２００は、ガラス板Ｇの厚さが異なっても、光ヘッド１００からガラス板Ｇの表面までの距離を一定にしてサーボ用レーザ光が集光する位置に測定用レーザ光が照射されるようにするために、ステップＳ１２８〜Ｓ１３６からなる処理を実行する。ステップＳ１２８においては、コントローラ２００は、センサ信号取出回路１１７から画素ごとの信号強度と画素位置を表すディジタルデータを入力する。この場合、ラインセンサ５５に入力される反射光は、図２Ｂに示すように、ガラス板Ｇの表面の反射光とガラス板Ｇの裏面の反射光であり、信号強度は２つのピーク値を有する。そして、ステップＳ１２８においては、この２つのピーク値のうちの一方のピーク値が位置するラインセンサ５５上の位置（ピーク位置）を計算する。本実施形態においては、ガラス板Ｇの表面で反射した測定用レーザ光に関するピーク値、すなわち図２Ｂにてラインセンサ５５の上側のピーク値が位置するラインセンサ５５上の位置（ピーク位置）を計算する。

前記ステップＳ１２８の処理後、コントローラ２００は、ステップＳ１３０にて、前記計算したピーク位置からラインセンサ５５上の予め決められた設定位置を減算して、減算結果の絶対値が所定の小さな許容値以下であるかを判定する。この場合、予め決められた設定位置とは、ラインセンサ５５の長尺方向の中心位置から、図２Ｂにて若干上方の位置である。そして、この位置は、フォーカスサーボ制御による対物レンズ６４の変位が原点位置を中心に行われる位置である。前記絶対値が許容値以下であれば、コントローラ２００は、ステップＳ１３０にて「Ｙｅｓ」と判定して、図４ＢのステップＳ１３８に進む。一方、前記絶対値が許容値よりも大きければ、コントローラ２００は、ステップＳ１３０にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ１３２に進む。

ステップＳ１３２においては、コントローラ２００は、前記減算結果（ピーク位置−設定位置）からＺ軸方向への移動距離を検出し、現在のＺ軸方向位置に移動距離を加算して支持台２３（ヘッドテーブル３２）のＺ軸方向移動位置を計算する。なお、この移動距離の計算においては、減算結果（ピーク位置−設定位置）に対する支持台２３のＺ軸方向への移動距離を示す変換関数又は変換テーブルを予め用意しておき、この変換関数又は変換テーブルを用いる。次に、コントローラ２００は、ステップＳ１３４にてヘッドテーブル３２の移動位置をＺ軸方向フィードモータ制御回路１１２に出力する。Ｚ軸方向フィードモータ制御回路１１２は、Ｚ軸方向フィードモータ２１の作動を制御するとともに、Ｚ軸方向位置検出回路１１３から支持台２３のＺ軸方向位置を入力して、支持台２３を前記入力された移動位置まで移動する。前記ステップＳ１３４の処理後、コントローラ２００は、ステップＳ１３６にて、Ｚ軸方向位置検出回路１１３から支持台２３の移動位置を入力して、前記入力した移動位置が前記Ｚ軸方向フィードモータ制御回路１１２に指示した移動位置に達したか否かを判定する。支持台２３の移動位置が前記指示した移動位置に達するまで、コントローラ２００はステップＳ１３６にて「Ｎｏ」と判定し続けてステップＳ１３６の判定処理を続ける。一方、支持台２３の移動位置が前記指示した移動位置に達すると、コントローラ２００はステップＳ１３６にて「Ｙｅｓ」と判定して、前述したステップＳ１２８，Ｓ１３０の処理を実行する。

これらのステップＳ１２８〜Ｓ１３６の処理により、ガラス板Ｇの表面にて反射した測定用レーザ光の光軸位置がラインセンサ５５の長尺方向中央位置から若干だけ上に位置するようになる。そして、この状態では、ガラス板Ｇの表面で反射した測定用レーザ光の光軸と、ガラス板Ｇの裏面で反射した測定用レーザ光の光軸の中央がラインセンサ５５の長尺方向中央にほぼ位置する。その結果、厚さ測定を行うガラス板Ｇの厚さがガラス板Ｇによって多少変化しても、光ヘッド１００からガラス板Ｇの表面までの距離を一定にして、サーボ用レーザ光が集光する位置に測定用レーザ光が照射されるようになる。

前記ステップＳ１２８〜Ｓ１３６の処理後、コントローラ２００は、図４ＢのステップＳ１３８にて、センサ信号取出回路１１７から画素ごとの信号強度と画素位置を表すディジタルデータを入力して、これらのディジタルデータと、測定位置を表す変数ｎ，ｍをＲＡＭに記憶する。なお、この場合、ディジタルデータに関するガラス板Ｇの測定位置（サーボ用レーザ光の照射位置）は図５のＸ軸方向初期位置Ｘｓ及びＹ軸方向初期位置Ｙｓで規定される位置データあり、変数ｎ，ｍは共に「１」である。

前記ステップＳ１３８の処理後、コントローラ２００は、ステップＳ１４０にて、移動単位距離ΔＸに変数ｎを乗算した値ｎ・ΔＸをＸ軸方向初期位置Ｘｓに加算した値Ｘｓ＋ｎ・ΔＸが、Ｘ軸方向終了位置Ｘｅよりも大きいかを判定する。この場合、ガラス板Ｇにおける測定位置（サーボ用レーザ光の照射位置）は図５のＸ軸方向初期位置Ｘｓ及びＹ軸方向初期位置Ｙｓによって決められる初期位置にあって、変数ｎは「１」である。したがって、コントローラ２００は、ステップＳ１４０にて「Ｎｏ」すなわち値Ｘｓ＋ｎ・ΔＸはＸ軸方向終了位置Ｘｅよりも大きくないと判定して、ステップＳ１４２にてＸ軸方向フィードモータ制御回路１１０に移動体１３及びガラス板Ｇを図１及び図５にて下方に移動させるように指示する。Ｘ軸方向フィードモータ制御回路１１０は、Ｘ軸方向フィードモータ１１を回転させて、移動体１３及びガラス板Ｇを前記方向に移動させ始める。

このステップＳ１４２の処理後、コントローラ２００は、ステップＳ１４４にて、Ｘ軸方向位置検出回路１１１からＸ軸方向の測定位置（サーボ用レーザ光の照射位置）を表すＸ軸方向位置データを入力し、ステップＳ１４６にて入力したＸ軸方向位置データによって示されるＸ軸方向位置が前記値Ｘｓ＋ｎ・ΔＸ以上であるかを判定する。Ｘ軸方向位置データによって示されるＸ軸方向位置が前記値Ｘｓ＋ｎ・ΔＸよりも小さければ、コントローラ２００は、ステップＳ１４６にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ１４４，Ｓ１４６の循環処理を繰り返し実行する。そして、Ｘ軸方向位置データによって示されるＸ軸方向位置が前記値Ｘｓ＋ｎ・ΔＸに等しくなると、コントローラ２００は、ステップＳ１４６にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１４８にてＸ軸方向フィードモータ制御回路１１０に移動体１３及びガラス板Ｇの移動停止を指示する。この移動停止の指示により、Ｘ軸方向フィードモータ制御回路１１０は、Ｘ軸方向フィードモータ１１の回転を停止させて、移動体１３及びガラス板Ｇの前記下方向への移動を停止させる。この状態では、測定位置（サーボ用レーザ光の照射位置）は、図５の変数ｎ＝２かつ変数ｍ＝１により指定される位置となる。前記ステップＳ１４８の処理後、コントローラ２００は、ステップＳ１５０にて変数ｎに「１」を加算して変数ｎを「２」に設定し、ステップＳ１３８に戻る。

ステップＳ１３８においては、コントローラ２００にて、前述のように、センサ信号取出回路１１７から画素ごとの信号強度と画素位置を表すディジタルデータを入力して、これらのディジタルデータと、測定位置を表す変数ｎ，ｍをＲＡＭに記憶する。なお、この場合の変数ｎは「２」であり、変数ｍは「１」である。そして、コントローラ２００は、ふたたびステップＳ１４０にて値Ｘｓ＋ｎ・ΔＸがＸ軸方向終了位置Ｘｅよりも大きいかを判定する。この場合、変数ｎは「２」であって、値Ｘｓ＋ｎ・ΔＸはＸ軸方向終了位置Ｘｅよりも大きくないので、コントローラ２００は、ステップＳ１４０にて「Ｎｏ」と判定して、前述したステップＳ１４２〜Ｓ１４８の処理により、Ｘ軸方向フィードモータ１１を回転させて、測定位置（サーボ用レーザ光の照射位置）を図５の変数ｎ＝３かつ変数ｍ＝１により指定される位置まで移動させる。そして、コントローラ２００は、ステップＳ１５０にて変数ｎに「１」を加算して変数ｎを「３」に設定し、ステップＳ１３８に戻る。

このようなステップＳ１３８〜Ｓ１５０の処理により、測定位置（サーボ用レーザ光の照射位置）を図５の変数ｍ＝１により指定されるＹ軸方向初期位置Ｙｓにおいて、変数ｎが順次増加する上方位置へ移動させながら、センサ信号取出回路１１７から画素ごとの信号強度と画素位置を表すディジタルデータを入力して、これらのディジタルデータと、測定位置を表す変数ｎ，ｍをＲＡＭに順次記憶する。そして、変数ｎが最大値Ｎに達し、ステップＳ１３８の処理によって変数ｎ（＝Ｎ）に対応したディジタルデータをセンサ信号取出回路１１７から入力してＲＡＭに記憶した後、前述したステップＳ１４０の判定処理が実行されるが、値Ｘｓ＋Ｎ・ΔＸはＸ軸方向終了位置Ｘｅよりも大きくなるので、コントローラ２００は、ステップＳ１４０にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１５２に進む。

ステップＳ１５２においては、コントローラ２００は、移動単位距離ΔＹに変数ｍを乗算した値ｍ・ΔＹをＹ軸方向初期位置Ｙｓに加算した値Ｙｓ＋ｍ・ΔＹが、Ｙ軸方向終了位置Ｙｅよりも大きいかを判定する。この場合、ガラス板ＧにおけるＹ軸方向における測定位置（サーボ用レーザ光の照射位置）は図５のＹ軸方向初期位置Ｙｓによって決められる初期位置にあって、変数ｍは「１」である。したがって、コントローラ２００は、ステップＳ１５２にて「Ｎｏ」すなわち値Ｙｓ＋ｍ・ΔＹはＸ軸方向終了位置Ｙｅよりも大きくないと判定して、ステップＳ１５４にてＹ軸方向フィードモータ制御回路１１４にヘッドテーブル３２及び光ヘッド１００を図５にて右方向に移動させるように指示する。Ｙ軸方向フィードモータ制御回路１１４は、Ｙ軸方向フィードモータ３１を回転させて、ヘッドテーブル３２及び光ヘッド１００を前記方向に移動させ始める。

このステップＳ１５４の処理後、コントローラ２００は、ステップＳ１５６にて、Ｙ軸方向位置検出回路１１５からＹ軸方向の測定位置（サーボ用レーザ光の照射位置）を表すＹ軸方向位置データを入力し、ステップＳ１５８にて入力したＹ軸方向位置データによって示されるＹ軸方向位置が前記値Ｙｓ＋ｍ・ΔＹ以上であるかを判定する。Ｙ軸方向位置データによって示されるＹ軸方向位置が前記値Ｙｓ＋ｍ・ΔＹよりも小さければ、コントローラ２００は、ステップＳ１５８にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ１５６，Ｓ１５８の循環処理を繰り返し実行する。そして、Ｙ軸方向位置データによって示されるＹ軸方向位置が前記値Ｙｓ＋ｍ・ΔＹに等しくなると、コントローラ２００は、ステップＳ１５８にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１６０にてＹ軸方向フィードモータ制御回路１１４にヘッドテーブル３２及び光ヘッド１００Ｇの移動停止を指示する。この移動停止の指示により、Ｙ軸方向フィードモータ制御回路１１４は、Ｙ軸方向フィードモータ３１の回転を停止させて、ヘッドテーブル３２及び光ヘッド１００の前記右方向への移動を停止させる。

この状態では、測定位置（サーボ用レーザ光の照射位置）は、図５の変数ｎ＝Ｎかつ変数ｍ＝２により指定される位置となる。すなわち、測定位置は、図５の変数ｎ＝Ｎ，変数ｍ＝１によって指定される位置から、変数ｎ＝Ｎ，変数ｍ＝２によって指定される位置に変更されたことになる。前記ステップＳ１６０の処理後、コントローラ２００は、ステップＳ１６２にて変数ｍに「１」を加算して変数ｍを「２」に設定し、ステップＳ１６４にて変数ａに「−１」を乗算する。次に、コントローラ２００は、ステップＳ１６６にて、変数ａが「１」であるかを判定する。この場合、変数ａが「−１」であるので、コントローラ２００は、ステップＳ１６６にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ１６８に進む。

ステップＳ１６８においては、コントローラ２００は、センサ信号取出回路１１７から画素ごとの信号強度と画素位置を表すディジタルデータを入力して、これらのディジタルデータと、測定位置を表す変数ｎ，ｍをＲＡＭに記憶する。なお、この場合、変数ｎは値Ｎであり、変数ｍは「２」である。ディジタルデータに関するガラス板Ｇの測定位置（サーボ用レーザ光の照射位置）は図５の変数ｎ＝Ｎ，変数ｍ＝２で指定される位置である。前記ステップＳ１６８の処理後、コントローラ２００は、ステップＳ１７０にて、変数ｎが「１」であるかを判定する。この場合、変数ｎは値Ｎであって「１」でないので、コントローラ２００は、ステップＳ１７０にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ１７２にてＸ軸方向フィードモータ制御回路１１０に移動体１３及びガラス板Ｇを図１及び図５にて上方に移動させるように指示する。Ｘ軸方向フィードモータ制御回路１１０は、Ｘ軸方向フィードモータ１１を回転させて、移動体１３及びガラス板Ｇを前記方向に移動させ始める。

このステップＳ１７２の処理後、コントローラ２００は、ステップＳ１７４にて、Ｘ軸方向位置検出回路１１１からＸ軸方向の測定位置（サーボ用レーザ光の照射位置）を表すＸ軸方向位置データを入力し、ステップＳ１７６にて、入力したＸ軸方向位置データによって示されるＸ軸方向位置が、移動単位距離ΔＸに変数（ｎ−２）を乗算した値（ｎ−２）・ΔＸをＸ軸方向初期位置Ｘｓに加算した値Ｘｓ＋（ｎ−２）・ΔＸ以下であるかを判定する。この場合、変数ｎは値Ｎであり、Ｘ軸方向位置データによって示されるＸ軸方向位置が前記値Ｘｓ＋（ｎ−２）・ΔＸよりも大きいので、コントローラ２００は、ステップＳ１７６にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ１７４，Ｓ１７６の循環処理を繰り返し実行する。そして、Ｘ軸方向位置データによって示されるＸ軸方向位置が前記Ｘｓ＋（ｎ−２）・ΔＸに等しくなると、コントローラ２００は、ステップＳ１７６にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１７８にてＸ軸方向フィードモータ制御回路１１０に移動体１３及びガラス板Ｇの移動停止を指示する。この移動停止の指示により、Ｘ軸方向フィードモータ制御回路１１０は、Ｘ軸方向フィードモータ１１の回転を停止させて、移動体１３及びガラス板Ｇの前記上方向への移動を停止させる。この状態では、測定位置（サーボ用レーザ光の照射位置）は、図５の変数ｎ＝Ｎ−１かつ変数ｍ＝２により指定される位置となる。前記ステップＳ１７８の処理後、コントローラ２００は、ステップＳ１８０にて変数ｎから「１」を減算して変数ｎを「Ｎ−１」に設定し、ステップＳ１６８に戻る。

ステップＳ１６８においては、コントローラ２００にて、前述のように、センサ信号取出回路１１７から画素ごとの信号強度と画素位置を表すディジタルデータを入力して、これらのディジタルデータと、測定位置を表す変数ｎ，ｍをＲＡＭに記憶する。なお、この場合の変数ｎは「Ｎ−１」であり、変数ｍは「２」である。そして、コントローラ２００は、ふたたびステップＳ１７０にて変数ｎが「１」であるかを判定する。この場合、変数ｎは「Ｎ−１」であるので、コントローラ２００は、ステップＳ１７０にて「Ｎｏ」と判定して、前述したステップＳ１７２〜Ｓ１７８の処理により、Ｘ軸方向フィードモータ１１を回転させて、測定位置（サーボ用レーザ光の照射位置）を図５の変数ｎ＝Ｎ−２かつ変数ｍ＝２により指定される位置まで移動させる。そして、コントローラ２００は、ステップＳ１８０にて変数ｎから「１」を減算して変数ｎを「Ｎ−２」に設定し、ステップＳ１６８に戻る。

このようなステップＳ１６８〜Ｓ１８０の処理により、測定位置（サーボ用レーザ光の照射位置）を図５の変数ｍ＝２により指定されるＹ軸方向位置において、変数ｎが順次減少する下方位置へ移動させながら、センサ信号取出回路１１７から画素ごとの信号強度と画素位置を表すディジタルデータを入力して、これらのディジタルデータと、測定位置を表す変数ｎ，ｍをＲＡＭに順次記憶する。そして、変数ｎが「１」に達し、ステップＳ１６８の処理によって変数ｎ＝１に対応したディジタルデータをセンサ信号取出回路１１７から入力してＲＡＭに記憶した後、コントローラ２００は、ステップＳ１７０にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１５２以降に進む。この状態では、測定位置（サーボ用レーザ光の照射位置）は、図５の変数ｎ＝１，ｍ＝２で指定される位置にある。

そして、前述したステップＳ１５２〜Ｓ１６０の処理により、ヘッドテーブル３２及び光ヘッド１００が図５にて右方向に移動されて、測定位置（サーボ用レーザ光の照射位置）が、図５の変数ｎ＝１，ｍ＝２で指定される位置から変数ｎ＝１，ｍ＝３で指定される位置に移動される。前記ステップＳ１６０の処理後、コントローラ２００は、ステップＳ１６２にて変数ｍに「１」を加算することにより変数ｍを「３」に設定し、ステップＳ１６４にて変数ａに「−１」を乗算することにより変数ａを「１」に設定する。そして、コントローラ２００は、ステップＳ１６６にて「Ｙｅｓ」と判定して、前述したステップＳ１３８〜Ｓ１５０の処理を実行する。このステップＳ１３８〜Ｓ１５０の処理により、測定位置（サーボ用レーザ光の照射位置）が、変数ｍ＝３によって指定されるＹ軸方向位置において、変数ｎ＝１〜Ｎによって順に指定される上方位置へ移動されて、センサ信号取出回路１１７から画素ごとの信号強度と画素位置を表すディジタルデータであって、変数ｎ＝１〜Ｎ，変数ｍ＝３によって指定される測定位置のディジタルデータと、測定位置を表す変数ｎ，ｍとがＲＡＭに順次記憶される。

そして、Ｘ軸方向終了位置Ｘｅの測定位置に関する前記ディジタルデータがＲＡＭに記憶された後には、前述のように、ステップＳ１４０にて「Ｙｅｓ」と判定されて、前述したステップＳ１５２〜Ｓ１６４の処理により測定位置（サーボ用レーザ光の照射位置）が図５にて変数ｎ＝Ｎ，ｍ＝４によって指定される位置に変更されるとともに、変数ｍが「４」に変更され、かつ変数ａが「−１」に変更される。その結果、前述したステップＳ１６８〜Ｓ１８０の処理が実行されて、変数ｍ＝４によって指定されるＹ軸方向位置において、変数ｎ＝Ｎ〜１によって順に指定される下方位置へ移動されて、センサ信号取出回路１１７から画素ごとの信号強度と画素位置を表すディジタルデータであって、変数ｎ＝Ｎ〜１，変数ｍ＝４によって指定される測定位置のディジタルデータと、測定位置を表す変数ｎ，ｍとがＲＡＭに順次記憶される。このようにして、測定位置（サーボ用レーザ光の照射位置）が走査されて、測定位置（サーボ用レーザ光の照射位置）が、Ｙ軸方向終了位置Ｙｅを越えると、コントローラ２００は、ステップＳ１５２にて「Ｙｅｓ」すなわち値Ｙｓ＋ｍ・ΔＹが軸方向終了位置Ｙｅより大きいと判定して、図４ＣのステップＳ１８２に進む。

コントローラ２００は、ステップＳ１８２にて、フォーカスサーボ回路１２８にフォーカスサーボの停止を指示する。これにより、フォーカスサーボ回路１２８は、フォーカスアクチュエータ６４ａに対するフォーカスサーボ制御を停止する。次に、コントローラ２００は、ステップＳ１８４にてＹ軸周り角度サーボ回路１２５にＹ軸周り角度サーボ制御の停止を指示し、ステップＳ１８６にてＸ軸周り角度サーボ回路１２２にＸ軸周り角度サーボ制御の停止を指示する。これにより、Ｙ軸周り角度サーボ回路１２５はモータ４６に対するＹ軸周り角度サーボ制御を停止し、Ｘ軸周り角度サーボ回路１２２はモータ５２に対するＸ軸周り角度サーボ制御を停止する。その結果、ガルバノミラー４５，５１の回転は停止する。

前記ステップＳ１８６の処理後、コントローラ２００は、ステップＳ１８８にて測定用レーザ駆動回路１１６に測定用レーザ光源４０の駆動停止を指示し、ステップＳ１９０にてサーボ用レーザ駆動回路１１８にサーボ用レーザ光源６０の駆動停止を指示する。これにより、測定用レーザ光源４０による測定用レーザ光のガラス板Ｇに対する照射も、サーボ用レーザ光源６０によるサーボ用レーザ光のガラス板Ｇに対する照射も停止する。次に、コントローラ２００は、ステップＳ１９２にてセンサ信号取出回路１１７の作動停止を指示する。これにより、センサ信号取出回路１１７も作動停止してセンサ信号がコントローラ２００に入力されなくなる。

前記ステップＳ１９２の処理後、コントローラ２００は、ステップＳ１９４にてＸ軸方向フィードモータ制御回路１１０に移動体１３のＸ軸方向駆動限界位置への移動を指示し、ステップＳ１９６にてＹ軸方向フィードモータ制御回路１１４にヘッドテーブル３２（光ヘッド１００）のＹ軸方向駆動限界値への移動を指示し、ステップＳ１９８にてＺ軸方向フィードモータ制御回路１１２に支持台２３（光ヘッド１００）のＺ軸方向駆動限界値への移動を指示する。これらの移動指示により、Ｘ軸方向フィードモータ制御回路１１０は移動体１３をＸ軸方向駆動限界位置まで移動させ、Ｙ軸方向フィードモータ制御回路１１４はヘッドテーブル３２をＹ軸方向限界位置まで移動させ、Ｚ軸方向フィードモータ制御回路１１２は支持台２３をＺ軸方向駆動限界値まで移動させる。これにより、ガラス板Ｇの厚さ測定開始前と同じ状態になるので、作業者は固定具１５からガラス板Ｇを取外し、次に測定したいガラス板Ｇをセットして前述した厚さ測定をふたたび行うことができる。

前記ステップＳ１９８の処理後、コントローラ２００は、ステップＳ２００にて前記ＲＡＭに記憶したディジタルデータを演算処理するとともに、その演算処理結果を表示装置２０４に表示して、ステップＳ２０２にてこの厚さ測定プログラムの実行を終了する。このディジタルデータの演算処理においては、センサ信号取出回路１１７から取込んだ全ての測定位置のディジタルディジタル、すなわちラインセンサ５５によって受光されたガラス板Ｇの全ての測定位置における表面及び裏面での２つの反射測定用レーザ光の各ピーク値の位置（ピーク位置）を検出する。この場合、ピーク値は、ガラス板Ｇの表面及び裏面でそれぞれ反射した測定用レーザ光の光軸にそれぞれ対応する。次に、前記検出した２つのピーク位置を用いて、２つのピーク位置間の距離を求める。そして、ピーク位置間の距離から、予め用意された変換関数又は変換テーブルを用いて、測定用レーザ光が照射されている位置のガラス板Ｇの厚さを計算する。この変換関数又は変換テーブルは、ガラス板Ｇの屈折率及び測定用レーザ光のガラス板Ｇの表面に対する角度が定まれば一義的に決まるものであり、ガラス板の屈折率が分かっていない場合には、ガラス板Ｇの屈折率を測定して入力することで定める。なお、測定用レーザ光のガラス板Ｇの表面に対する角度は本実施形態による装置によって定まるものである。そして、前記のようにして計算された全ての測定位置のガラス板Ｇの厚さは、表示装置２０４に表示される。さらに、このステップＳ２００の処理においては、計算されたガラス板Ｇの厚さを、前記入力したＸ軸方向位置及びＹ軸方向位置を示す変数ｎ，ｍと対応付けてメモリに記憶しておく。

上記説明からも理解できるように、上記第１実施形態に係る透光性板状物体の厚さ測定装置によれば、測定用レーザ光及びサーボ用レーザ光が、ガラス板Ｇの表面に対する光軸角度を変化させることができるガルバノミラー４５，５１を介してガラス板Ｇの表面に照射される。ガラス板Ｇの表面及び裏面にてそれぞれ反射された測定用レーザ光は、ふたたびガルバノミラー５１を介してラインセンサ５５に導かれる。すなわち、ラインセンサ５５は、ガラス板Ｇの表面で反射する測定用レーザ光の反射光とガラス板Ｇの裏面で反射する測定用レーザ光の反射光の両反射光を受光して、受光信号を出力する。コントローラ２００は、このラインセンサ５５による受光信号に基いて、測定用レーザ光の照射位置のガラス板Ｇの厚さを検出する。

一方、ガラス板Ｇの表面にて反射されたサーボ用レーザ光は、ふたたびガルバノミラー５１，４５で反射され、偏光ビームスプリッタ６２にて反射されるとともにビームスプリッタ６７を介して、その一部が４分割フォトディテクタ６８に導かれる。４分割フォトディテクタ６８は、測定用レーザ光が照射されているガラス板Ｇの表面のＸ軸周り角度及びＹ軸周り角度、すなわちＸ−Ｙ平面に対する傾きを表す信号を出力する。そして、Ｘ軸周り角度エラー信号生成回路１２１、Ｘ軸周り角度サーボ回路１２２及びＸ軸周り角度ドライブ回路１２３が、モータ５２を駆動制御することにより、サーボ用レーザ光がＹ−Ｚ平面内でガラス板Ｇの表面と直交するようにガルバノミラー５１のＸ軸線周りの回転角が調整される。また、Ｙ軸周り角度エラー信号生成回路１２４、Ｙ軸周り角度サーボ回路１２５及びＹ軸周り角度ドライブ回路１２６が、モータ４６を駆動制御することにより、サーボ用レーザ光がＸ−Ｚ平面内でガラス板Ｇの表面と直交するようにガルバノミラー４５のＹ軸線回りの回転角が調整される。これにより、サーボ用レーザ光は、ガラス板Ｇに常に垂直に入射するようになる。測定用レーザ光の照射方向とサーボ用レーザ光の照射方向とは一定の関係にあるので、測定用レーザ光は、ガラス板Ｇのサーボ用レーザ光の照射位置近傍（測定位置）にて、その表面に対して常に一定の方向から入射する。すなわち、ガラス板Ｇの測定位置の表面がＸ軸周り又はＹ軸周りに若干回転してＸ−Ｙ平面に完全に平行でなくても、測定用レーザ光の測定位置のガラス板Ｇの表面に対する角度（ほぼＸ−Ｚ平面内の角度）が常に一定、かつ測定位置の表面の法線と測定用レーザ光を含む平面と、測定位置のガラス板Ｇの表面とで形成される交線の方向（ほぼＸ軸方向）が常に一定となる。その結果、測定用レーザ光のガラス板Ｇの表面からの反射光は、一定の方向からラインセンサ５５の一定の領域に常に入射することになるので、ガラス板Ｇの測定位置の表面がＸ−Ｙ平面に完全に平行でなくても、測定位置のガラス板Ｇの厚さが常に高精度で検出される。

また、上記第１実施形態においては、サーボ用レーザ光を集光レンズ７１及びナイフ７３を介して２分割フォトディテクタ７２で受光し、この受光に基づいて、フォーカスエラー信号生成回路１２７、フォーカスサーボ回路１２８及びフォーカスドライブ回路１２９がフォーカスアクチュエータ６４ａを駆動することにより、対物レンズ６４をＺ軸方向に駆動するサーボ制御（すなわちフォーカス制御）を行う。これにより、サーボ用レーザ光の焦点位置をガラス板Ｇの表面に一致させることができ、ガラス板ＧのＸ−Ｙ平面からの傾きをさらに精度よく検出することができるので、測定用レーザ光がさらに高精度でガラス板Ｇの表面に対して一定の方向から入射するよう制御することができる。

ｂ．第２実施形態
上記第１実施形態においては、測定用レーザ光を出射する測定用レーザ光源４０及びコリメートレンズ４１と、サーボ用レーザ光を出射するサーボ用レーザ光源６０及びコリメートレンズ６１とを別々に設けるようにした。しかし、第２実施形態に係る透光性板状物体の厚さ測定装置は、図６に示すように、測定用レーザ光源４０及びコリメートレンズ４１と、サーボ用レーザ光源６０及びコリメートレンズ６１とに代えて、共通のレーザ光源８０及びコリメートレンズ８１を備えている。そして、この第２実施形態においては、コリメートレンズ８１から出射されたレーザ光はビームスプリッタ８２に導かれ、ビームスプリッタ８２は、その一部のレーザ光を透過して測定用レーザ光としてビームスプリッタ４２に導くとともに、残りのレーザ光を反射してミラー８３で反射させてサーボ用レーザ光として偏光ビームスプリッタ６２に導く。ビームスプリッタ４２及び偏光ビームスプリッタ６２を含む他の光学部品に関しては、上記第1実施形態と同様であるので、それらの説明を省略する。

また、電気回路の構成も、測定用レーザ駆動回路１１６及びサーボ用レーザ駆動回路１１８に共通なレーザ駆動回路を設ける点を除けば、上記第1実施形態の場合と同じである。そして、コントローラ２００は、図４ＡのステップＳ１１６の測定用レーザ光の照射開始処理及びステップＳ１１８のサーボ用レーザ光の照射開始処理に代えて、レーザ光源８０によるレーザ光の照射開始処理を実行するとともに、図４ＣのステップＳ１８８の測定用レーザ光の照射停止処理及びステップＳ１９０のサーボ用レーザ光の照射停止処理に代えて、レーザ光源８０によるレーザ光の照射停止処理を実行することを除けば、上記第1実施形態と同じ図４Ａ乃至図４Ｃの厚さ測定プログラムを実行する。したがって、この第２実施形態によっても、上記第1実施形態と同様な効果が期待される。また、この第２実施形態では、上記第１実施形態に比べて、単にビームスプリッタ８２及びミラー８３を追加するだけで、測定用レーザ光とサーボ用レーザ光とに対して共通のレーザ光源８０及びコリメートレンズ８１を用いているので、レーザ光源、光学部品の数及びレーザ駆動回路の数を減らすことができるため、装置の製造コストを安価に抑えることができる。

ｃ．第３実施形態
上記第１及び第２実施形態においては、測定用レーザ光とサーボ用レーザ光とをガラス板Ｇにそれぞれ別々に照射した。しかし、第３実施形態に係る透光性板状物体の厚さ測定装置は、図７に示すように、１つのレーザ光をガラス板Ｇに照射し、反射光を詳しくは後述するビームスプリッタ２３３で適切な強度割合になるように分割し、一方を厚さ測定に用い、他方をサーボ制御に用いるようにしている。また、この第３実施形態においては、ガラス板Ｇの表面に対して垂直方向からレーザ光を照射し、反射光を用いてガラス板Ｇの厚さ測定を行うことになるが、これには、背景技術の項で説明したように、スーパー・ルミネセント・ダイオード光源（以下、ＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）光源という）のように広波長帯域のレーザ光を照射し、反射光を回折格子で分光したときの受光曲線からガラス板Ｇの厚さを導出する周知の技術を用いる。

さらに、この第３実施形態においては、上記第１及び第２実施形態で用いた光ヘッド１００が大きくなることを回避するために、上記光ヘッド１００の機能を、分光ユニット２００Ａ及び測定ヘッド２００Ｂの２つに分散させている。そして、分光ユニット２００Ａ及び測定ヘッド２００Ｂを光ファイバー２１０で光学的に連結している。測定ヘッド２００Ｂは、上記第１実施形態の場合と同様に、ヘッドテーブル３２に固定されている。

分光ユニット２００Ａは、図８Ａに詳細に示すように、広波長帯域のレーザ光を出射するＳＬＤ光源２２０を有する。ＳＬＤ光源２２０から出射されたレーザ光は、コリメートレンズ２２１で平行光に変換され、リレーレンズ２２２，２２３で断面径が小さくされて、偏光ビームスプリッタ２２４に導かれる。偏光ビームスプリッタ２２４は、リレーレンズ２２２，２２３からの入射光をそのまま透過し、光ファイバー２１０を介して測定ヘッド２００Ｂに導く。逆に、測定ヘッド２００Ｂから光ファイバー２１０を介して偏光ビームスプリッタ２２４に導かれたレーザ光は、偏光ビームスプリッタ２２４で反射されて、反射型の回折格子２２５に導かれて一連のスペクトルに分散されてラインセンサ２２６に導かれる。ラインセンサ２２６は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等で形成されている。なお、前記反射型の回折格子２２５に代えて透光型の回折格子を用い、偏光ビームスプリッタ２２４からの反射光を透光型の回折格子を介してラインセンサ２２６に導くようにしてもよい。

測定ヘッド２００Ｂは、図７では、平面内に全ての部品を網羅した概念図により示されている。図８Ｂ及び図８Ｃは、この測定ヘッド２００Ｂを詳細に示しており、図８Ｂは光ヘッド１００をガラス板Ｇの移動方向（Ｘ軸方向）から見た図であり、図８Ｃは図８Ｂの測定ヘッド２００Ｂを図８ＢのＣ−Ｃ線に沿って（Ｚ軸方向から）見た図である。なお、図８Ｂ及び図８Ｃにおいては、分かり易くするために、見た方向に重なっている部品に関しては適宜省略されている。具体的には、図８Ｂでは、光ファイバ２１０から入射してガルバノミラー２３４までのレーザ光の光路上にある部品、及びガルバノミラー２３６からガルバノミラー２３４に入射してガルバノミラー２３４で反射したレーザ光の光路上にある部品が省略されている。

測定ヘッド２００Ｂは、光ファイバー２１０によって伝播されたレーザ光の断面径を大きくするためのリレーレンズ２３１，２３２を有する。リレーレンズ２３１，２３２によって断面径の大きくされたレーザ光は、ビームスプリッタ２３３を通過してガルバノミラー２３４に入射する。ガルバノミラー２３４は、上記第１実施形態と同様に、モータ２３５によってＹ軸線に平行な直線周りに回転駆動される。ガルバノミラー２３４で反射されたレーザ光はガルバノミラー２３６に導かれ、ガルバノミラー２３６で反射されたレーザ光は、１／４波長板２３８及び対物レンズ２３９を介してガラス板Ｇの表面に照射される。ガルバノミラー２３６は、上記第１実施形態と同様に、モータ２３７によってＸ軸線に平行な直線周りに回転駆動される。対物レンズ２３９は、上記第１実施形態のフォーカスアクチュエータ６４ａと同様なフォーカスアクチュエータ２３９ａによってＺ軸方向に駆動される。なお、この場合も、ガラス板Ｇの表面に照射されるレーザ光の光軸はほぼＺ軸方向であり、同レーザ光はガラス板Ｇの表面上で集光されて小さな光スポットを形成するように設定されている。

レーザ光のガラス板Ｇからの反射光は、対物レンズ２３９によって平行光に変換されて１／４波長板２３８を介してガルバノミラー２３６に入射し、ガルバノミラー２３６で反射されてガルバノミラー２３４に導かれる。ガルバノミラー２３４に導かれたレーザ光はガルバノミラー２３４で反射されて、ビームスプリッタ２３３に導かれる。ガルバノミラー２３４で反射されてビームスプリッタ２３３に入射したレーザ光の一部はビームスプリッタ２３３を透過して、リレーレンズ２３２，２３１によって断面径が小さくされて光ファイバー２１０内に導かれ、光ファイバー２１０を介して分光ユニット２００Ａに導かれて厚さ測定に用いられる。また、ガルバノミラー２３４で反射されてビームスプリッタ２３３に入射したレーザ光の一部はビームスプリッタ２３３で反射されて、ビームスプリッタ２４１に導かれてサーボ制御に用いられる。

ビームスプリッタ２３３で反射されたレーザ光（サーボ用レーザ光に相当する）は、その一部がビームスプリッタ２４１を透過し、その一部がビームスプリッタ２４１で反射する。ビームスプリッタ２４１を透過したサーボ用レーザ光は、４分割フォトディテクタ２４２で受光される。この４分割フォトディテクタ２４２は上記第１実施形態の４分割フォトディテクタ６８と同じであり、４分割フォトディテクタ２４２の出力はＸ軸周り角度エラー信号生成回路１２１及びＹ軸周り角度エラー信号生成回路１２４に供給されて、上記第１実施形態の場合と同様にＸ軸周り角度エラー信号及びＹ軸周り角度エラー信号の生成に利用される。ビームスプリッタ２４１で反射されたサーボ用レーザ光は、集光レンズ２４３によって２分割フォトディテクタ２４４に集光される。集光レンズ２４３と２分割フォトディテクタ２４４との間にはナイフ２４５が設けられている。これら集光レンズ２４３、２分割フォトディテクタ２４４及びナイフ２４５は、上記第１実施形態の集光レンズ７１、２分割フォトディテクタ７２及びナイフ７３と同様に、ナイフエッジ法によるフォーカスサーボに利用されるものであり、フォーカスエラー信号生成回路１２７に出力されてフォーカスエラー信号の生成に用いられる。

また、この第３実施形態は、上記第１実施形態の測定用レーザ駆動回路１１６及びサーボ用レーザ駆動回路１１８に代わるレーザ駆動回路１３１を備えている点、上記第1実施形態には存在しない直流成分検出回路１３２及びスレッドサーボ回路１３３を備えている点、並びに上記第１実施形態のセンサ信号取出回路１１７に代わるデータ処理装置１４０を備えている点で、上記第1実施形態と異なる。他の構成に関しては、上記実施形態と同じであるので、同一の構成には同一の符号を付して、その説明を省略する。

レーザ駆動回路１３１は、コントローラ２００に指示されて、ＳＬＤ光源２２０を駆動制御する。なお、この第３実施形態においては、ＳＬＤ光源２２０の光量のフィードバック制御は省略されている。直流成分検出回路２３２は、フォーカスサーボ信号に含まれる直流成分を検出してスレッドサーボ回路１３３に出力する。スレッドサーボ回路１３３は、コントローラ２００によって指示されて、直流成分検出回路２３２からの直流成分が「０」になるように制御するサーボ制御信号を生成して、生成したサーボ制御信号をＺ軸方向フィードモータ制御回路１１２に供給する。Ｚ軸方向フィードモータ制御回路１１２は、コントローラ２００によるＺ軸方向フィードモータ２１の制御に加えて、このサーボ制御信号に応じてＺ軸方向フィードモータ２１をフィードバック制御する。これにより、測定ヘッド２００Ｂからガラス板Ｇまでの距離は、常に、対物レンズ２３９が中立位置を中心にＺ軸方向に変動する距離となる。

データ処理装置１４０は、コントローラ２００の指示により、設定された頻度でラインセンサ２２６の各画素が出力する信号の大きさを表すディジタル形式の大きさデータをＡ／Ｄ変換して、Ａ／Ｄ変換した大きさデータを画素位置に対応させて記憶する。そして、データ処理装置１４０は、この記憶した大きさデータ（すなわち、受光曲線）を処理することでガラス板Ｇの厚さを計算し、計算した厚さを表す厚さデータをコントローラ２００に出力することを繰り返す。

このガラス板Ｇの厚さの計算について簡単に説明しておく。対物レンズ２３９によってガラス板Ｇに照射されたレーザ光は、ガラス板Ｇの表面と裏面との両面で反射して、前記両面での反射光は互いに干渉する。この場合、ＳＬＤ光源２２０から出射されてガラス板Ｇに導かれたレーザ光は広波長帯域のレーザ光（すなわち波長の異なる成分を含むレーザ光）であり、前記干渉は同じ波長のレーザ光同士でのみ行われて、この干渉による波長ごとのレーザ光の強度はガラス板Ｇの厚さに依存する。なお、この第３実施形態においては、対物レンズ２３９の開口数（ＮＡ）は小さく、焦点深度はガラス板Ｇの厚さ以上である。よって、ガラス板Ｇの表面と裏面とでのレーザ光の反射光は、元の光路を戻って干渉する。

一方、回折格子２２５は、入射するレーザ光（測定用レーザ光に相当する）の波長によって回折の仕方を異ならせるので、ラインセンサ２２６の受光位置とレーザ光の波長とは対応関係にある。すなわち、回折格子２２５は、前記ガラス板Ｇの厚さに依存する干渉によって強度の大きさが異なるレーザ光の反射角を異ならせることになるので、ラインセンサ２２６の位置と受光強度との関係を表す受光曲線は、ガラス板Ｇの厚さに関係する。その結果、ガラス板Ｇの厚さが異なれば、干渉の結果としての波長ごとの光強度が異なるため、ラインセンサ２２６による受光曲線も異なり、受光曲線を解析することでガラス板Ｇの厚さを計算することができる。したがって、データ処理装置１４０からコントローラ２００には、ガラス板Ｇの厚さを表す厚さデータが供給される。なお、受光曲線からガラス板Ｇの厚さを計算できない場合には、データ処理装置１４０からコントローラ２００に「測定不可」を表すデータが供給される。

上記のように構成した第３実施形態に係る透光性板状物体の厚さ測定装置の動作について説明する。この場合も、上記第１実施形態の場合と同様に、作業者は、ガラス板Ｇの表面をＸ−Ｙ平面にほぼ平行にしてその上端部を固定具１５に固定し、入力装置２０２を操作してガラス板ＧのＸ軸方向長さＧｘとＹ軸方向長さＧｙを入力する。そして、コントローラ２００は、この第３実施形態においても、予め記憶しておいた上記と同様な距離Ｌｘ,Ｌｙ，Ｅｘ，Ｅｙ,ΔＸ，ΔＹを用いて、Ｘ軸方向初期位置Ｘｓ、Ｘ軸方向終了位置Ｘｅ、Ｙ軸方向初期位置Ｙｓ及びＹ軸方向終了位置Ｙｅを計算する。

次に、作業者は、入力装置２０２を操作することにより、上記第１実施形態の図４Ａ乃至図４Ｂの厚さ測定プログラムに代えて、図９Ａ乃至図９Ｃの厚さ測定プログラムを実行させる。この厚さ測定プログラムの実行は、図９ＡのステップＳ３００にて開始され、コントローラ２００は、上記第１実施形態のステップＳ１０２〜Ｓ１１４の処理と同様なステップＳ３０２〜Ｓ３１４により、変数ｎ，ｍ，ａを「１」に初期設定するとともに、Ｘ軸方向フィードモータ制御回路１１０、Ｙ軸方向フィードモータ制御回路１１４及びＺ軸方向フィードモータ制御回路１１２を制御することにより、ガラス板ＧをＸ軸方向に移動させるとともに、測定ヘッド２００ＢをＹ軸方向及びＺ軸方向に移動させて、測定ヘッド２００Ｂを初期位置にセットする。この状態では、レーザ光の照射位置がＸ軸方向初期位置Ｘｓ及びＹ軸方向初期位置Ｙｓに位置するように制御されるとともに、レーザスポットがガラス板Ｇのほぼ表面に形成されるように制御される。

次に、コントローラ２００は、ステップＳ３１６にて、レーザ駆動回路１３１を作動させて、ＳＬＤ光源２２０を駆動することにより測定用及びサーボ用を兼用した広波長帯域のレーザ光を出射させる。この場合、レーザ光の強度に関するフィードバック制御が省略されている。

ＳＬＤ光源２２０から出射された測定用レーザ光は、コリメートレンズ２２１で平行光に変換され、リレーレンズ２２２，２２３によって断面径が小さくされて、偏光ビームスプリッタ２２４を透過して光ファイバー２１０を伝播し、分光ユニット２００Ａから測定ヘッド２００Ｂに導かれる。測定ヘッド２００Ｂにおいては、光ファイバー２１０によって伝播されたレーザ光は、リレーレンズ２３１，２３２によって断面径が大きくされ、ビームスプリッタ２３３を介してガルバノミラー２３４に入射する。ガルバノミラー２３４は、この入射レーザ光を反射してガルバノミラー２３６に入射させる。ガルバノミラー２３６はこの入射レーザ光を反射して１／４波長板２３８を介して対物レンズ２３９に入射させ、対物レンズ２３９は入射したレーザ光を集光してガラス板Ｇに照射する。ガラス板Ｇに照射されたレーザ光の一部は、まずガラス板Ｇの表面で反射され、対物レンズ２３９に入射する。また、ガラス板Ｇに照射されたレーザ光の一部は、ガラス板Ｇの肉厚部分に侵入し、ガラス板Ｇの裏面で反射してガラス板Ｇの肉厚部を介して対物レンズ２３９に入射する。したがって、ガラス板Ｇの表面で反射したレーザ光と、ガラス板Ｇの裏面で反射したレーザ光は干渉し合って、対物レンズ２３９に入射する。したがって、ガラス板Ｇの厚さにより、波長に応じて強度が異なる干渉レーザ光が対物レンズ２３９に入射することになる。

対物レンズ２３９に入射したレーザ光は、対物レンズ２３９によって平行光に変換されて、１／４波長板２３８を介してガルバノミラー２３６に導かれて反射される。ガルバノミラー２３６で反射されたレーザ光はガルバノミラー２３４に導かれて、ガルバノミラー２３４で反射してビームスプリッタ２３３に入射する。ビームスプリッタ２３３は、入射したレーザ光の一部を透過してリレーレンズ２３２，２３１により断面径を小さくして、光ファイバー２１０を介して分光ユニット２００Ａに測定用レーザ光として導く。分光ユニット２００Ａにおいては、光ファイバー２１０によって伝播された測定用レーザ光を、偏光ビームスプリッタ２２４で反射させて、回折格子２２５に入射させる。回折格子２２５は、入射した測定用レーザ光を、波長に応じて反射角を異ならせてラインセンサ２２６に入射させる。

一方、ビームスプリッタ２３３は、ガルバノミラー２３４から入射したレーザ光の一部を反射して、サーボ用レーザ光としてビームスプリッタ２４１に入射させる。ビームスプリッタ２４１は、入射したサーボ用レーザ光の一部を反射して、集光レンズ２４３、ナイフ２４５及び２分割フォトディテクタ２４４に導く。２分割フォトディテクタ２４４で受光されたサーボ用レーザ光の受光量を表す受光信号は、上記第１実施形態の場合と同様に、フォーカスエラー信号生成回路１２７に供給されてフォーカスエラー信号の生成に用いられる。また、ビームスプリッタ２４１は、入射したサーボ用レーザ光の一部を透過して、４分割フォトディテクタ２４２に導く。４分割フォトディテクタ２４２で受光されたサーボ用レーザ光の受光量を表す受光信号は、上記第１実施形態の場合と同様に、Ｘ軸周り角度エラー信号生成回路１２１に供給されてＸ軸周り角度エラー信号の生成に用いられるとともに、Ｙ軸周り角度エラー信号生成回路１２４に供給されてＹ軸周り角度エラー信号の生成に用いられる。

前記ステップＳ３１６の処理後、コントローラ２００は、上記第１実施形態のステップＳ１２０〜Ｓ１２４の処理と同様なステップＳ３１８〜Ｓ３２２の処理により、Ｘ軸周り角度サーボ回路１２２、Ｙ軸周り角度サーボ回路１２５及びフォーカスサーボ回路１２８の作動を開始させる。これにより、上記第１実施形態の場合と同様に、Ｘ軸方向に平行な直線周りのガルバノミラー２３６の回転がサーボ制御されるとともに、Ｙ軸方向に平行な直線周りのガルバノミラー２３４の回転がサーボ制御され、測定用及びサーボ用であるレーザ光の光軸が常にガラス板Ｇの表面に垂直になるように維持される。また、対物レンズ２３９もフォーカスサーボ制御（すなわちＺ軸方向にサーボ制御）され、レーザ光の焦点位置がガラス板Ｇの表面に一致するように維持される。

前記ステップＳ３２２の処理後、コントローラ２００は、ステップＳ３２４にて、スレッドサーボ回路１３３に作動開始を指示する。スレッドサーボ回路１３３は、この作動開始に応答して作動を開始し、直流成分検出回路１３２によって検出された、フォーカスサーボ回路１２８から供給されるフォーカスサーボ信号に含まれる直流成分を「０」に制御するサーボ制御信号を生成して、生成したサーボ制御信号をＺ軸方向フィードモータ制御回路１１２に供給する。そして、Ｚ軸方向フィードモータ制御回路１１２は、このサーボ制御信号に応じてＺ軸方向フィードモータ２１の回転を制御して、支持台２３すなわち測定ヘッド２００ＢをＺ軸方向にサーボ制御する。これにより、測定ヘッド２００Ｂからガラス板Ｇまでの距離は、常に、対物レンズ２３９が中立位置を中心にＺ軸方向に変動する距離となる。

前記ステップＳ３２４の処理後、コントローラ２００は、ステップＳ３２６にて、データ処理装置１４０に対して作動開始を指示する。これに応答して、データ処理装置１４０は、設定された頻度でラインセンサ２２６の各画素が出力する信号の大きさを表す信号を入力して、この入力した信号に基いてガラス板Ｇの厚さを計算し、計算した厚さを表す厚さデータを予め決められた周期でコントローラ２００に出力し始める。

次に、コントローラ２００は、上記第１実施形態のステップＳ１３８〜Ｓ１８０と同様な図９ＢのステップＳ３２８〜Ｓ３７０の処理により、レーザ光の照射位置を上記第1実施形態の場合と同様に、Ｘ軸方向初期位置Ｘｓ及びＹ軸方向初期位置ＹｓからＸ軸方向終了位置Ｘｅ及びＹ軸方向終了位置Ｙｅまで、図５に示すように移動させながら、各測定位置ごとにガラス板Ｇの厚さデータを取り込む。この第３実施形態においては、コントローラ２００が、ステップＳ３２８、Ｓ３５８の処理により、ガラス板Ｇの厚さデータを取込んで、測定位置を表すデータ（変数ｎ、ｍ）と共にＲＡＭに記憶しておく点のみが上記第１実施形態の場合と異なる。

前記ステップＳ３２８〜Ｓ３７０の処理後、コントローラ２００は、ステップＳ３７２にてスレッドサーボ回路１３３の作動を停止させ、上記第１実施形態のステップＳ１８２〜Ｓ１８６の処理と同様なステップＳ３７４〜Ｓ３７８の処理により、フォーカスサーボ、Ｙ軸周り角度サーボ及びＸ軸周り角度サーボを停止する。次に、コントローラ２００は、ステップＳ３８０にてレーザ駆動回路１３１の作動を停止させ、ステップＳ３８２にてデータ処理装置の作動を停止させる。次に、コントローラ２００は、上記第1実施形態のステップＳ１９４〜Ｓ１９８の処理と同様なステップＳ３８４〜Ｓ３８８の処理により、移動体１３をＸ軸方向駆動限界位置まで移動するとともに、測定ヘッド２００ＢをＹ軸方向駆動限界位置及びＺ軸方向駆動限界位置まで移動する。そして、コントローラ２００は、ステップＳ３９０にて測定結果のデータ処理及び測定結果を表示して、ステップＳ３９２にて厚さ測定プログラムの実行を終了する。なお、前記データ処理において、データ処理装置１４０によりガラス板Ｇの厚さは既に計算されているので、コントローラ２００においてはガラス板Ｇの厚さを計算する必要はない。

上記のように動作する第３実施形態に係る透光性板状物体の厚さ測定装置においては、上記第１実施形態と同様なＸ軸周り角度サーボ制御及びＹ軸周り角度サーボ制御が行われる。したがって、この第３実施形態においても、上記第１実施形態の場合と同様に、ガラス板Ｇの測定位置の表面がＸ軸周り又はＹ軸周りに若干回転してＸ−Ｙ平面に完全に平行でなくても、測定用レーザ光の測定位置のガラス板Ｇの表面に対する角度（ほぼ垂直の角度）が常に一定、かつ測定位置の法線と測定用レーザ光を含む平面と、測定位置のガラス板Ｇの表面とで形成される交線の方向が常に一定となる。その結果、測定用レーザ光のガラス板Ｇの表面からの反射光は、一定の方向からラインセンサ２２６の一定の領域に常に入射することになるので、ガラス板Ｇの測定位置の表面がＸ−Ｙ平面に完全に平行でなくても、測定位置のガラス板Ｇの厚さが常に高精度で検出される。

また、この第３実施形態においては、対物レンズ２３９はＺ軸方向にサーボ制御（すなわちフォーカス制御）される。これにより、レーザ光の焦点位置をガラス板Ｇの表面に一致させることができ、ガラス板ＧのＸ−Ｙ平面からの傾きをさらに精度よく検出することができるので、レーザ光がさらに高精度でガラス板Ｇの表面に対して一定の方向（ほぼ法線方向）から入射するよう制御することができる。さらに、この第３実施形態においては、１つのレーザ光をガラス板Ｇに照射し、その反射光をビームスプリッタ２３３で適切な強度割合になるように分割し、一方を厚さ測定に用い、他方をサーボ制御に用いるようにしている。これにより、レーザ光源、光学部品の数及びレーザ駆動回路の数を減らすことができるため、装置の製造コストを安価に抑えることができる。

なお、上記第３実施形態においては、広波長帯域のレーザ光をガラス板Ｇに照射し、ガラス板Ｇからの反射光を回折格子で分光したときの受光曲線からガラス板Ｇの厚さを求める方法を採用した。しかし、レーザ光をガラス板Ｇの表面に対して垂直に照射したときに生じる反射光を用いてガラス板Ｇの厚さを計算することができれば、他のどのような方法を採用することともできる。例えば、レーザ光の波長を高速で変化させながらガラス板Ｇに照射し、レーザ光の波長に対するガラス板Ｇからの反射光の光強度を検出し、この波長と光強度の関係からガラス板Ｇの厚さを計算する方法を採用してもよい。

また、低コヒーレント性で光路長が同一になったときにのみ干渉するレーザ光をビームスプリッタで分割し、一方をガラス板Ｇに照射して反射させ、他方を参照ミラーで反射させ、参照ミラーを駆動して双方が干渉して強度が大きくなる参照ミラーの２つの位置を検出することで、ガラス板Ｇの厚さを検出する方法を採用してもよい。

ｄ．その他の変形例
以上、本発明の第１乃至第３実施形態について説明したが、本発明の実施にあたっては、上記第１乃至第３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形も可能である。

上記第１乃至第３実施形態では、ガルバノミラー４５，５１，２３４，２３６を駆動することによってＸ軸周り角度及びＹ軸周り角度のサーボ制御を行ったが、レーザ光の光軸の位置を変化させることができれば、どのようなミラーを用いてもよい。例えば、マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム・ミラー（ＭＥＭＳミラー）でもよいし、アクチュエータによって反射面の角度を変化させることができる立上げミラーでもよいし、ポリゴンミラーでよい。また、ミラーでなくても、ＡＯＤ（音響光学偏向器）又はＥＯＤ（電気光学偏光器）によってレーザ光の光軸位置を変化させてもよい。

また、上記第１乃至第３実施形態では、サーボ用のレーザ光を集光する対物レンズ６４，２３９をフォーカスサーボ制御するためにナイフエッジ法を用いた。しかし、フォーカスサーボ制御が可能であれば、他のどのようなサーボを行ってもよい。例えば、非点収差法によるフォーカスサーボ制御を行ってもよいし、スポット・サイズ・ディテクション法（ＳＳＤ法）によるフォーカスサーボ制御を行ってもよい。また、測定精度を高くする必要がなければ、フォーカスサーボ制御を行わなくてもよい。

また、上記第１及び第２実施形態では、ガラス板Ｇにおける測定用レーザ光の照射位置とサーボ用レーザ光の照射位置とを合わせたが、ガラス板Ｇの歪みが小さければ、照射位置を近傍にするだけでもよい。

また、上記第１乃至第３実施形態では、ガラス板ＧをＸ軸方向へ移動させたが、ガラス板Ｇを固定して光ヘッド１００又は測定ヘッド２００ＢをＸ軸方向に移動させるようにしてもよい。

１０…ワーク駆動装置、１１…Ｘ軸方向フィードモータ、１３…移動体、２０…支持装置、２１…Ｚ軸方向フィードモータ、２３…支持台、３１…Ｙ軸方向フィードモータ、３２…ヘッドテーブル、４０…測定用レーザ光源、４５，５１，２３４，２３６…ガルバノミラー、５５，２２６…ラインセンサ、６０…サーボ用レーザ光源、６４，２３９…対物レンズ、６８，２４２…４分割フォトディテクタ、７２，２４４…２分割フォトディテクタ、８０…レーザ光源、１００…光ヘッド、１１０…Ｘ軸方向フィードモータ制御回路、１１２…Ｚ軸方向フィードモータ制御回路、１１４…Ｙ軸方向フィードモータ制御回路、１１７…センサ信号取出回路、１２２…Ｘ軸周り角度サーボ回路、１２５…Ｙ軸周り角度サーボ回路、１２８…フォーカスサーボ回路、１３３…スレッドサーボ回路、１４０…データ処理装置、２００…コントローラ、２００Ｂ…測定ヘッド、２００Ａ…分光ユニット、２１０…光ファイバー、２２０…ＳＬＤ光源、Ｇ…ガラス板

Claims (4)

1. 測定用レーザ光を透光性板状物体の表面に所定の方向から照射する測定用レーザ光照射手段と、
   前記透光性板状物体の表面で反射する前記測定用レーザ光の反射光と前記透光性板状物体の裏面で反射する前記測定用レーザ光の反射光とを第１受光センサで受光する測定用レーザ光受光手段と、
   前記第１受光センサで受光した反射光の受光状態に対応する信号を生成して、前記生成した信号から前記測定用レーザ光が照射された位置における前記透光性板状物体の厚さを検出する厚さ検出手段と、
   前記測定用レーザ光照射手段によって照射される測定用レーザ光の前記透光性板状物体に対する照射位置を、前記透光性板状物体の表面で変化させるレーザ光照射位置移動手段とを備えた透光性板状物体の厚さ測定装置において、
   前記測定用レーザ光の照射光路に設けられて、前記測定用レーザ光の光軸の方向を異なる第１及び第２軸線周りに変更可能な第１及び第２方向変更光学部品と、
   サーボ用レーザ光を前記第１及び第２方向変更光学部品を介して前記透光性板状物体に対して照射する手段であって、前記測定用レーザ光の前記透光性板状物体に対する照射位置又はその近傍位置に前記サーボ用レーザ光を対物レンズで集光して照射するサーボ用レーザ光照射手段と、
   前記サーボ用レーザ光の反射光を前記対物レンズ、前記第１及び第２方向変更光学部品を介して受光して、前記サーボ用レーザ光の光軸が前記透光性板状物体の表面とのなす角度の前記第１及び第２軸線回りの基準値からの第１ずれ量を表す信号を出力する第１ずれ量検出光学手段と、
   前記第１ずれ量検出光学手段からの信号に基づいて、前記第１及び第２方向変更光学部品を制御して前記測定用レーザ光の光軸の方向を第１及び第２軸線周りに変更し、前記測定用レーザ光を前記透光性板状物体の表面に対して常に一定方向から入射させる第１サーボ制御手段を設けたことを特徴とする透光性板状物体の厚さ測定装置。
2. 請求項１に記載した透光性板状物体の厚さ測定装置において、
   前記サーボ用レーザ光の前記透光性板状物体からの反射光を入射して、前記対物レンズによる前記サーボ用レーザ光の焦点位置と、前記サーボ用レーザ光が照射される前記透光性板状物体の表面位置とのずれ量を表す信号を出力する第２ずれ量検出光学手段と、
   前記第２ずれ量検出光学手段からの信号に基づいて、前記対物レンズによる前記サーボ用レーザ光の焦点位置が前記透光性板状物体の表面位置に一致するように、前記対物レンズを前記サーボ用レーザ光の光軸方向に駆動制御する第２サーボ手段とを設けたことを特徴とする透光性板状物体の厚さ測定装置。
3. 請求項１又は２に記載した透光性板状物体の厚さ測定装置において、
   入射したレーザ光を分割する分割用光学素子を設け、
   １つのレーザ光源からのレーザ光を前記分割用光学素子で分割して、前記測定用レーザ光と前記サーボ用レーザ光を生成するようにしたことを特徴とする透光性板状物体の厚さ測定装置。
4. 請求項１又は２に記載した透光性板状物体の厚さ測定装置において、
   入射したレーザ光を分割する分割用光学素子を設け、
   １つのレーザ光源から出射されたレーザ光を前記測定用レーザ光と前記サーボ用レーザ光とに共通のレーザ光として、前記透光性板状物体の表面の法線方向から前記対物レンズを介して前記透光性板状物体の表面に照射し、
   前記透光性板状物体の表面及び裏面で反射された前記測定用レーザ光と前記サーボ用レーザ光とに共通のレーザ光を前記分割用光学素子で分割して、前記測定用レーザ光の反射光と前記サーボ用レーザ光の反射光を生成するようにしたことを特徴とする透光性板状物体の厚さ測定装置。

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