JP2021183966A - 光学測定方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成によって、被測定物の厚みや形状を適切に判断することが可能な光学測定方法を提供する。【解決手段】光照射手段１０および光検出手段１１と、被測定物５との相互間には、透光部材２を設け、かつ被測定物５の裏面側には、反射面３ａを有する反射面形成部材３を設けた構成とし、透光部材２の裏面２ａおよび反射面３ａからの第１および第２の反射光Ｌ１，Ｌ２に基づき、透光部材２の裏面２ａと反射面３ａとの相互間の距離ｄ１を求めるとともに、被測定物５の表面５ａにより反射された第３の反射光Ｌ３、および第１の反射光Ｌ１に基づき、透光部材２の裏面２ａと被測定物５の表面５ａとの相互間の距離ｄ２を求め、これら距離ｄ１，ｄ２に関するデータに基づき、被測定物５の厚みｔｘを判断する。【選択図】 図１

Description

本発明は、被測定物の厚みや形状を判断するための光学測定方法およびその装置に関する。

従来、被測定物の厚みや形状を判断するための光学測定方法として、干渉法を利用した方法があり、その具体例として、特許文献１〜３に記載の方法がある。
特許文献１においては、光照射手段および光検出手段を有するプローブを、被測定物の表面側に離間させて対向配置するととともに、被測定物の裏面側には、光反射面を配置しておく。この状態において、前記プローブから被測定物の表面に向けて測定光を照射し、被測定物の表面、裏面、および前記光反射面のそれぞれによって反射されて前記プローブによって検出された反射光に基づき、被測定物の厚み、および被測定物の裏面と光反射面との相互間距離を求めている。
特許文献２においては、一対のプローブを、被測定物の表面側および裏面側の双方に設け、かつ基準試料の測定結果と被測定物の測定結果とを比較することにより、被測定物の厚みを求めている。
特許文献３においては、参照面を有するプローブを用いることにより、透光性を有する被測定物とプローブとの距離、および被測定物の厚みを測定する。これらの測定値を、被測定物が設置される基準面と参照面との相互間距離と比較することにより、被測定物と基準面の隙間の幅をも算出し、被測定物の形状を判断している。

しかしながら、前記従来技術によれば、次のような課題がある。
すなわち、特許文献１の手段は、被測定物が透光性物質に限られ、非透光性物質には適用できない。特許文献２の手段においては、被測定物の表側と裏側との双方にプローブを配置するために、複数のプローブを用いることが必須となり、装置コストが高くなる。また、被測定物との比較対象である基準試料を用いる必要があり、これが手間である。特許文献３の手段においては、参照面とプローブとを一体型にする必要があり、かつプローブと被測定物との間の距離に上限がある（つまり、プローブの配置に制限がかかるという課題がある）。

特開２０１１−１９６７６６号公報 特許第６４０２２７２号公報 特許第６４０２２７３号公報

本発明は、前記した事情に鑑みてなされたものであり、簡易な構成によって、被測定物の厚みや形状を適切に判断することが可能な光学測定方法、およびその装置を提供することを、その課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明の第１の側面により提供される光学測定方法は、被測定物の表面に対向する位置から前記被測定物に向けて測定光を照射可能な光照射手段と、前記被測定物の表面に対向
する位置に配され、かつ前記測定光の戻り光としての反射光を検出可能な光検出手段とを利用し、前記光検出手段によって検出された反射光に基づき、前記被測定物の厚みｔｘを求める厚み判断ステップを有している、光学測定方法であって、前記光照射手段および前記光検出手段と、前記被測定物との相互間には、前記光照射手段から発せられて内部に進行した測定光を、第１の反射光として、前記光検出手段側に向けて裏面により反射可能な透光部材を設けるとともに、前記被測定物の裏面側には、前記光照射手段から発せられて前記透光部材を透過してきた測定光を、第２の反射光として、前記光検出手段側に反射可能な反射面を有する反射面形成部材を設けた構成とし、前記厚み判断ステップにおいては、前記第１および第２の反射光に基づき、前記透光部材の前記裏面と前記反射面との相互間の距離ｄ１を求めるとともに、前記光照射手段から発せられて前記被測定物の表面により反射されて前記光検出手段により検出された第３の反射光、および前記第１の反射光に基づき、前記透光部材の前記裏面と前記被測定物の前記表面との相互間の距離ｄ２を求め、前記距離ｄ１，ｄ２に関するデータに基づき、前記被測定物の厚みｔｘを判断することを特徴としている。

本発明の第２の側面により提供される光学測定装置は、被測定物の表面に対向する位置から前記被測定物に向けて測定光を照射可能な光照射手段と、前記被測定物の表面に対向する位置に配され、かつ前記測定光の戻り光としての反射光を検出可能な光検出手段と、この光検出手段によって検出された反射光に基づき、前記被測定物の厚みを判断するデータ処理手段と、を備えている、光学測定装置であって、前記光照射手段および前記光検出手段と前記被測定物との相互間に設けられ、かつ前記光照射手段から発せられて内部に進行した測定光を、第１の反射光として、裏面により前記光検出手段側に反射可能な透光部材と、前記被測定物の裏面側に位置し、かつ前記光照射手段から発せられて前記透光部材を透過してきた測定光を、第２の反射光として、前記光検出手段側に反射可能な反射面を有する反射面形成部材と、をさらに備えており、前記データ処理手段は、前記第１および第２の反射光に基づき、前記透光部材の前記裏面と前記反射面との相互間の距離ｄ１を求めるとともに、前記光照射手段から発せられて前記被測定物の表面により反射されて前記光検出手段により検出された第３の反射光、および前記第１の反射光に基づき、前記透光部材の前記裏面と前記被測定物の表面との相互間の距離ｄ２を求め、前記距離ｄ１，ｄ２に関するデータに基づき、前記被測定物の厚みｔｘを求める処理を実行可能であることを特徴としている。

このような構成によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、被測定物が透光性を有する物に限定されず、特許文献１と比較すると、汎用性を高くすることができる。また、特許文献２とは異なり、光照射手段および光検出手段を、被測定物の表面側と裏面側との双方に設けなくてもよいため、装置構成が複雑となって装置コストが高くなることを解消することが可能であり、さらに被測定物との比較対象としての基準試料を用いる必要はなく、便利である。さらに、特許文献３とは異なり、光照射手段および光検出手段と被測定物との相互間距離を測定する必要をなくすことが可能である。前記相互間距離に制限を受けないようにし得るとともに、測定結果が、光照射手段と被測定物の間の距離の影響を受けないようにすることも可能である。
その他、本発明によれば、被測定物の光の屈折率や透過係数の値が、判明しているか否かには関係なく、被測定物の厚みを測定することも可能である。

本発明において、好ましくは、前記データ処理手段は、前記光検出手段によって検出された前記第１および第２の反射光の第１の合成光、ならびに前記第１および第３の反射光の第２の合成光のそれぞれの光強度スペクトルをフーリエ変換することにより、前記第１および第２の合成光のそれぞれのパワースペクトルを求め、かつこれらのパワースペクトルに現れるピークの位置に基づいて、前記距離ｄ１，ｄ２を求める処理を行なうように構成されている。

このような構成によれば、光強度スペクトルをフーリエ変換する手法を用いることにより、前記した所定の距離ｄ１，ｄ２を簡易かつ迅速に、しかも正確に求めることが可能である。

本発明において、好ましくは、前記光照射手段および前記光検出手段と、前記被測定物とは、これらの対向方向とは交差する方向に相対移動可能とされており、前記データ処理手段は、前記被測定物の複数箇所の位置および厚みｔｘを求める形状測定処理を実行可能である。

このような構成によれば、被測定物の形状測定を適切に行なうことが可能である。

本発明において、好ましくは、前記データ処理手段は、前記被測定物の少なくとも一部が前記反射面から前記透光部材側に離間している場合において、前記光照射手段から発せられて前記被測定物の内部に進行した測定光のうち、前記被測定物の裏面により前記光検出手段側に反射された第４の反射光、および前記被測定物を透過して前記反射面により前記光検出手段側に反射された第５の反射光に基づき、前記被測定物の前記裏面と前記反射面との相互間の隙間の距離ｄ３を求め、前記距離ｄ１〜ｄ３に関するデータに基づき、前記被測定物の前記隙間に対応する箇所の厚みｔｘを求める処理を実行可能である。

このような構成によれば、被測定物の裏面が、たとえば曲面状などであることにより、被測定物の裏面と反射面との相互間に隙間が生じる場合であっても、この隙間の距離ｄ３を適切に考慮した上で、被測定物の厚みｔｘを正確に求めることが可能である。

本発明において、好ましくは、前記反射面形成部材として、追加の透光部材が用いられているとともに、前記追加の透光部材の裏面に対向して設けられた追加の光照射手段および追加の光検出手段を、さらに備えており、前記データ処理手段は、前記被測定物の少なくとも一部が前記反射面から前記透光部材側に離間している場合において、前記追加の光照射手段から発せられて前記追加の透光部材の内部に進行した測定光のうち、前記反射面および前記被測定物の裏面により前記追加の光検出手段側に反射された第６および第７の反射光に基づき、前記被測定物の前記裏面と前記反射面との相互間の隙間の距離ｄ３を求め、前記距離ｄ１〜ｄ３に関するデータに基づき、前記被測定物の前記隙間に対応する箇所の厚みｔｘを求める処理を実行可能である。

このような構成によれば、被測定物の裏面側に、追加の光照射手段および追加の光検出手段を設けており、その分だけ装置構成が煩雑になる不利はあるものの、被測定物の裏面と反射面との相互間に隙間が生じる場合に、この隙間の距離ｄ３を適切に考慮した上で、被測定物の厚みｔｘを正確に求めることが可能である。

本発明において、好ましくは、前記反射面形成部材は、前記被測定物を支持して前記対向方向とは交差する方向に移動させることが可能な構成とされている。

このような構成によれば、反射面形成部材を利用して、被測定物を移動させることにより、被測定物の形状測定を行なうことが可能であるが、前記反射面形成部材は、本来的には、光照射手段から進行してきた測定光を反射させる参照面としての役割をもつ反射面を設けるための部材である。このような反射面形成部材を利用して被測定物を移動させれば、その構成は合理的であり、装置全体の構成を簡素にすることが可能である。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。

（ａ）は、本発明に係る光学測定装置の一例を示す概略断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す光学測定装置における被測定物の非セッティング状態を示す概略断面図である。 図１に示す光学測定装置において実行されるデータ処理の一例を示すフローチャートである。 （ａ）は、図１（ｂ）の構成により得られる干渉光成分を含む合成光の波形の一例を示すグラフであり、（ｂ）は、（ａ）の波形にフーリエ変換を施すことにより得られるパワースペクトルを示すグラフである。 図１に示す光学測定装置において形状測定を実行する場合の動作処理の一例を示すフローチャートである。 形状測定によって得られたデータの例を示すグラフである。 図１に示す光学測定装置において、反りがある被測定物を測定対象とする場合の例を示す概略断面図である。 本発明に係る光学測定装置の他の例を示す概略断面図である。 （ａ），（ｂ）は、本発明に係る光学測定装置の他の例を示す概略断面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。

図１（ａ）に示す光学測定装置Ａは、プローブ１、プローブ用の移動機構７、データ処理部６（データ処理手段）、透光部材２、および被測定物５を支持する反射面形成部材３を備えている。

プローブ１は、光源１０（光照射手段）、および光検出器１１（光検出手段）を備えている。光源１０は、たとえば白色光源などであって、所定の波長域の光を発することが可能であり、かつ被測定物５に向けて測定光Ｌ０を照射可能に設けられている。光検出器１１は、前記測定光Ｌ０の戻り光としての後述する第１ないし第３の反射光Ｌ１〜Ｌ３を受け、かつこれらの干渉成分の分光強度スペクトルのデータをデータ処理部６に出力可能である。データ処理部６は、マイクロコンピュータなどを用いて構成されており、光検出器１１から出力されるデータに基づき、後述する被測定物５の厚み測定、および形状測定処理を実行する。

プローブ１は、被測定物５の表面に対向するように被測定物５の上方に配され、かつ移動機構７の駆動により、被測定物５とプローブ１との対向方向とは交差する方向（水平方向）に移動自在である。プローブ１の移動方向は、たとえば図１の左右水平方向のみでもよいが、それに加え、または代えて、図１の紙面と直交する方向の水平方向とすることもできる。移動機構７は、プローブ１を前記した方向に移動させ得る機構であればよく、その具体的な種類は問わない。たとえば、直進往復動が可能なアクチュエータを用いた機構、あるいは一定の経路で循環駆動されるようにモータ駆動されるベルトなどを用いた機構とすることができる。

透光部材２は、光源１０から発せられる光を透過させる透光性を有しており、表面２ｂおよび裏面２ａが滑らかな平面であって、各所の厚みが一定のプレート状またはブロック状の部材である。この透光部材２は、適当なスペーサ４上に載設された状態で反射面形成部材３の上側に配置されており、プローブ１と被測定物５との相互間に位置している。透光部材２の裏面２ａは、被測定物５の厚みｔｘを求めるための基準となる参照面である。

光源１０から被測定物５に向けて測定光Ｌ０が下向きに照射された際、透光部材２の内部に進行した測定光Ｌ０の一部は、透光部材２の裏面２ａにより上向きに反射された反射光Ｌ１（第１の反射光Ｌ１）となり、光検出器１１により受光されて検出される。また、前記した測定光Ｌ０の他の一部は、被測定物５の表面５ａに到達して上向きに反射された反射光Ｌ３（第３の反射光Ｌ３）となり、光検出器１１により受光されて検出される。

反射面形成部材３は、透光部材２の下方に配設されており、この反射面形成部材３の上向き面は、被測定物５の裏面５ｂに対向接触して被測定物５を支持し、かつ測定光Ｌ０を上向きに反射させる反射面３ａである。この反射面３ａは、透光部材２の裏面２ａと同様に、一種の参照面に相当し、水平状の滑らかな平面である。図１（ｂ）に示すように、反射面３ａ上に被測定物５がセッティングされていない状態において、光源１０からの測定光Ｌ０が反射面３ａに照射されると、反射面３ａによる反射光Ｌ２（第２の反射光Ｌ２）は、光検出器１１により受光されて検出される。

次に、前記した光学測定装置Ａを用いて実行される光学測定方法の具体的な内容（データ処理部６において実行されるデータ処理の具体的な内容）について、図２のフローチャートを参照しつつ説明する。

まず、透光部材２の裏面２ａと反射面３ａとの相互間の距離ｄ１を求める。この処理は、図１（ｂ）に示すように、被測定物５が反射面形成部材３上にセッティングされていない状態において、透光部材２および反射面３ａに向けて光源１０から測定光Ｌ０を照射させることにより実行される（Ｓ１）。このような測定光Ｌ０の照射がなされると、透光部材２の裏面２ａおよび反射面３ａによりそれぞれ反射された第１および第２の反射光Ｌ１，Ｌ２が合成された第１の合成光Ｌａ（干渉光成分を含む）が、光検出器１１により検出される。このことにより、第１の合成光Ｌａの光強度スペクトルとして、たとえば図３（ａ）に示すような波形の光強度スペクトルのデータが得られる。データ処理部６においては、このデータに基づき、距離ｄ１を求める（Ｓ２）。距離ｄ１を求めるには、図３（ａ）に示す光強度スペクトルのデータをフーリエ変換し、図３（ｂ）に示すような光路差に対するパワースペクトルを得る。このパワースペクトルに現れるパワーのピーク値の位置は、２×ｄ１×ｎであり、ｎは、距離ｄ１の部分（空気）の屈折率である。したがって、距離ｄ１の値が求められる。
なお、距離ｄ１は、透光部材２の裏面２ａと反射面３ａとの相互間の１箇所の距離ｄ１のみならず、プローブ１を水平移動させることによって、前記相互間の複数箇所の距離ｄ１を測定してもよい。

距離ｄ１を求めた後には、透光部材２の裏面２ａから被測定物５の表面５ａまでの距離ｄ２を求める（Ｓ４）。この処理を行なうには、被測定物５を反射面形成部材３上にセッティングした状態において、光源１０から透光部材２や被測定物５に向けて測定光Ｌ０を照射させる（Ｓ３）。このことにより、透光部材２の裏面２ａおよび被測定物５の表面５ａによりそれぞれ反射された第１および第３の反射光Ｌ１，Ｌ３が合成された第２の合成光Ｌｂ（干渉光成分を含む）が、光検出器１１により検出される。このことにより、第２の合成光Ｌｂの光強度スペクトルとして、たとえば図３（ａ）に示したのと同様な光強度スペクトルのデータが得られる。データ処理部６においては、このデータをフーリエ変換し、図３（ｂ）に示したのと同様な光路差に対するパワースペクトルを得ることにより、距離ｄ２の値を求めることができる。距離ｄ２の部分は、距離ｄ１の部分と同様に空気である。したがって、距離ｄ１，ｄ２のいずれを求める場合においても、たとえば透光部材２の屈折率や光透過率の数値を用いる必要はない。また、距離ｄ１，ｄ２の算出に際し、プローブ１と透光部材２の裏面２ａとの相互間距離の影響は受けない。
データ処理部６は、前記した距離ｄ１，ｄ２を求めた後には、被測定物５の厚みｔｘを、ｔｘ＝ｄ１−ｄ２の式により求める（Ｓ５）。

被測定物５の形状測定は、プローブ１を水平移動させて、被測定物５の複数箇所の厚みｔｘを測定することによりなされる。この点を、図４のフローチャートを参照して、より具体的に説明すると、光学測定装置Ａにおいて、前記したステップＳ３〜Ｓ５の処理を実行させ、被測定物５の１箇所の厚みｔｘを求めた後には、その厚みｔｘを、光の照射位置の情報と関連付けて記憶する（Ｓ１０，Ｓ１１）。被測定物５の所定の形状測定対象範囲についての厚み測定が未だ完了していない場合には、プローブ１を所定距離だけ水平移動させて、前記したステップＳ３〜Ｓ５の処理を実行し、被測定物５の次の所定位置の厚みｔｘを求める（Ｓ１２：ＮＯ，Ｓ１３）。このような動作を繰り返すことにより、被測定物５の線状領域（あるいは面状領域）の各所の厚みｔｘが得られる。
前記した形状測定によれば、たとえば図５に示すように、被測定物５の位置と、その位置の厚みｔｘとの関係を示すデータ、つまり厚みｔｘの分布を示すデータが得られる。

本実施形態の光学測定装置Ａ、およびこれを用いた光学測定方法によれば、被測定物５が透光性を有するか否かを問わず、被測定物５の厚みｔｘ、および形状測定を適切に行なうことが可能である。図１（ａ）においては、被測定物５が非透光性の物質として示されているが、これとは異なり、被測定物５が透光性の物質であったとしても、反射光Ｌ３を発生させて、距離ｄ１，ｄ２を測定し、厚みｔｘを求めることが可能である。また、本実施形態によれば、被測定物５の光の屈折率や透過係数の値が判明している必要もない。

好ましくは、本実施形態の光学測定装置Ａは、図６に示すように、被測定物５に反りがあり、被測定物５の裏面５ｂと反射面３ａとの相互間に距離ｄ３の隙間８０が生じている場合にも、好適に対応できるように構成されている。ただし、被測定物５が透光性を有している場合である。

すなわち、図６に示す構成においては、光源１０から下向きに照射された測定光Ｌ０は、透光部材２の裏面２ａ、被測定物５の表面５ａ、裏面５ｂ、および反射面３ａで上向きに反射され、第１、第３ないし第５の反射光Ｌ１，Ｌ３〜Ｌ５の干渉光成分を含む合成光Ｌｃが、光検出器１１によって検出される。データ処理部６は、前記した合成光Ｌｃの光強度スペクトルを分析することにより、距離ｄ２、被測定物５の裏面５ｂと反射面３ａとの隙間８０の距離ｄ３、および被測定物５の厚みｔｘを求めることができる。前記分析は、図３を参照して説明したのと同様な手法で行なえばよく、光強度スペクトルをフーリエ変換して光路差に対するパワースペクトルのデータを得た上で、パワーのピーク値の位置に基づいて前記した距離ｄ２，ｄ３，厚みｔｘを求めることができる。
プローブ１を水平移動させ、被測定物５の複数箇所について距離ｄ２，ｄ３，厚みｔｘを求めれば、被測定物５の反りを測定することができる。

図７および図８は、本発明の他の実施形態を示している。これらの図において、前記実施形態と同一または類似の要素には、前記実施形態と同一の符号を付すこととし、重複説明は省略する。

図７に示す実施形態の光学測定装置Ａａにおいては、反射面形成部材３が透光性部材により構成されているとともに、反射面形成部材３の下方には、追加のプローブ１Ａが設けられている。この追加のプローブ１Ａは、追加の光源１０Ａおよび追加の光検出器１１Ａを備えており、追加の光検出器１１Ａからの出力信号は、データ処理部６に送出されるように構成されている。また、追加のプローブ１Ａは、追加の移動機構７Ａにより水平方向に移動自在とされているが、この追加の移動機構７Ａを省略し、移動機構７がプローブ１および追加のプローブ１Ａの双方を同時に移動させる構成とすることができる。

本実施形態においては、光源１０から下向きに照射された測定光Ｌ０は、透光部材２の
裏面２ａおよび被測定物５の表面５ａにより上向きに反射され、これら反射光Ｌ１，Ｌ３の干渉光を含む合成光Ｌｄは、光検出器１１によって検出される。一方、追加の光源１０Ａから上向きに照射された測定光Ｌ０’は、反射面形成部材３の反射面３ａおよび被測定物５の裏面５ｂにより下向きに反射され、これら反射光Ｌ１’，Ｌ３’の干渉光を含む合成光Ｌｅは、追加の光検出器１１Ａによって検出される。データ処理部６においては、合成光Ｌｄの分析により、透光部材２の裏面２ａから被測定物５の表面５ａまでの距離ｄ２を求めるとともに、合成光Ｌｅの分析により、被測定物５の裏面５ｂから反射面３ａまでの距離ｄ３を求める。これらの距離ｄ２，ｄ３が判明すれば、被測定物５の厚みｔｘは、ｔｘ＝ｄ１−（ｄ２＋ｄ３）で求められる。
本実施形態の光学測定装置Ａａは、プローブ１に加えて、追加のプローブ１Ａを具備させているため、先に述べた光学測定装置Ａと比較すると、装置構成が煩雑となる不利はあるものの、この光学測定装置Ａａと同様な構成とした場合も、本発明の技術的範囲に包摂される。

図８に示す光学測定装置Ａｂにおいては、反射面形成部材３が、たとえば回転自在なローラであり、被測定物５を支持して水平移動させることが可能とされている。反射面形成部材３は、円柱状または円筒状であるため、その外周面は平面ではないが、外周面の最上部が、反射面３ａである。図８（ａ）に示すように、反射面形成部材３上に被測定物５がセッティングされていない状態においては、光源１０から進行してきた測定光Ｌ０を反射面３ａによって反射させて光検出器１１によって検出させることができる。したがって、この光学測定装置Ａｂの構成であっても、先に述べた光学測定装置Ａ，Ａａと同様に、反射面３ａと透光部材２の裏面２ａとの相互間の距離ｄ１を適切に測定することが可能である。

一方、図８（ｂ）に示すように、反射面形成部材３上に被測定物５をセッティングした場合には、被測定物５を水平方向に移動させ、被測定物５の形状測定が可能である。この場合、プローブ１を水平移動させる必要はなく、先に述べた移動機構７を省略し、装置全体の構成を簡易にすることができる。
なお、反射面形成部材３を利用して被測定物５を移動可能とするための手段としては、反射面形成部材３を回転自在なローラとする手段に代えて、たとえば循環駆動自在なベルトとして構成するといったことも可能である。

本発明は上述した実施形態の内容に限定されず、本発明に係る光学測定装置の各部の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に設計変更自在である。また、本発明に係る光学測定方法の各工程の具体的な構成も、種々に変更自在である。

本発明における光照射手段、光検出手段、透光部材 および反射面形成部材などの各部の具体的な形状、サイズ、材質などは限定されない。反射面形成部材としては、ガラスや金属以外の物質からなる部材を用いてもよい。
被測定物の具体的な種類も問わない。また、被測定物が多層膜状のものであってもよい。この場合でも、上記した本発明の基本原理に基づき、各層の厚みおよび形状を個別に測定することができる。

Ａ，Ａａ，Ａｂ 光学測定装置
１０ 光源（光照射手段）
１１ 光検出器（光検出手段）
２ 透光部材
２ａ 裏面（透光部材の）
３ 反射面形成部材
３ａ 反射面
５ 被測定物
５ａ 表面（被測定物の）
５ｂ 裏面（被測定物の）
６ データ処理部（データ処理手段）

Claims (7)

1. 被測定物の表面に対向する位置から前記被測定物に向けて測定光を照射可能な光照射手段と、前記被測定物の表面に対向する位置に配され、かつ前記測定光の戻り光としての反射光を検出可能な光検出手段とを利用し、
   前記光検出手段によって検出された反射光に基づき、前記被測定物の厚みｔｘを求める厚み判断ステップを有している、光学測定方法であって、
   前記光照射手段および前記光検出手段と、前記被測定物との相互間には、前記光照射手段から発せられて内部に進行した測定光を、第１の反射光として、前記光検出手段側に向けて裏面により反射可能な透光部材を設けるとともに、
   前記被測定物の裏面側には、前記光照射手段から発せられて前記透光部材を透過してきた測定光を、第２の反射光として、前記光検出手段側に反射可能な反射面を有する反射面形成部材を設けた構成とし、
   前記厚み判断ステップにおいては、
   前記第１および第２の反射光に基づき、前記透光部材の前記裏面と前記反射面との相互間の距離ｄ１を求めるとともに、
   前記光照射手段から発せられて前記被測定物の表面により反射されて前記光検出手段により検出された第３の反射光、および前記第１の反射光に基づき、前記透光部材の前記裏面と前記被測定物の前記表面との相互間の距離ｄ２を求め、
   前記距離ｄ１，ｄ２に関するデータに基づき、前記被測定物の厚みｔｘを判断することを特徴とする光学測定方法。
2. 被測定物の表面に対向する位置から前記被測定物に向けて測定光を照射可能な光照射手段と、
   前記被測定物の表面に対向する位置に配され、かつ前記測定光の戻り光としての反射光を検出可能な光検出手段と、
   この光検出手段によって検出された反射光に基づき、前記被測定物の厚みを判断するデータ処理手段と、
   を備えている、光学測定装置であって、
   前記光照射手段および前記光検出手段と前記被測定物との相互間に設けられ、かつ前記光照射手段から発せられて内部に進行した測定光を、第１の反射光として、裏面により前記光検出手段側に反射可能な透光部材と、
   前記被測定物の裏面側に位置し、かつ前記光照射手段から発せられて前記透光部材を透過してきた測定光を、第２の反射光として、前記光検出手段側に反射可能な反射面を有する反射面形成部材と、
   をさらに備えており、
   前記データ処理手段は、
   前記第１および第２の反射光に基づき、前記透光部材の前記裏面と前記反射面との相互間の距離ｄ１を求めるとともに、
   前記光照射手段から発せられて前記被測定物の表面により反射されて前記光検出手段により検出された第３の反射光、および前記第１の反射光に基づき、前記透光部材の前記裏面と前記被測定物の表面との相互間の距離ｄ２を求め、
   前記距離ｄ１，ｄ２に関するデータに基づき、前記被測定物の厚みｔｘを求める処理を実行可能であることを特徴とする光学測定装置。
3. 請求項２に記載の光学測定装置であって、
   前記データ処理手段は、前記光検出手段によって検出された前記第１および第２の反射光の第１の合成光、ならびに前記第１および第３の反射光の第２の合成光のそれぞれの光強度スペクトルをフーリエ変換することにより、前記第１および第２の合成光のそれぞれのパワースペクトルを求め、かつこれらのパワースペクトルに現れるピークの位置に基づ
   いて、前記距離ｄ１，ｄ２を求める処理を行なうように構成されている、光学測定装置。
4. 請求項２または３に記載の光学測定装置であって、
   前記光照射手段および前記光検出手段と、前記被測定物とは、これらの対向方向とは交差する方向に相対移動可能とされており、
   前記データ処理手段は、前記被測定物の複数箇所の位置および厚みｔｘを求める形状測定処理を実行可能である、光学測定装置。
5. 請求項２ないし４のいずれかに記載の光学測定装置であって、
   前記データ処理手段は、前記被測定物の少なくとも一部が前記反射面から前記透光部材側に離間している場合において、前記光照射手段から発せられて前記被測定物の内部に進行した測定光のうち、前記被測定物の裏面により前記光検出手段側に反射された第４の反射光、および前記被測定物を透過して前記反射面により前記光検出手段側に反射された第５の反射光に基づき、前記被測定物の前記裏面と前記反射面との相互間の隙間の距離ｄ３を求め、
   前記距離ｄ１〜ｄ３に関するデータに基づき、前記被測定物の前記隙間に対応する箇所の厚みｔｘを求める処理を実行可能である、光学測定装置。
6. 請求項２ないし４のいずれかに記載の光学測定装置であって、
   前記反射面形成部材として、追加の透光部材が用いられているとともに、
   前記追加の透光部材の裏面に対向して設けられた追加の光照射手段および追加の光検出手段を、さらに備えており、
   前記データ処理手段は、前記被測定物の少なくとも一部が前記反射面から前記透光部材側に離間している場合において、前記追加の光照射手段から発せられて前記追加の透光部材の内部に進行した測定光のうち、前記反射面および前記被測定物の裏面により前記追加の光検出手段側に反射された第６および第７の反射光に基づき、前記被測定物の前記裏面と前記反射面との相互間の隙間の距離ｄ３を求め、
   前記距離ｄ１〜ｄ３に関するデータに基づき、前記被測定物の前記隙間に対応する箇所の厚みｔｘを求める処理を実行可能である、光学測定装置。
7. 請求項２ないし４のいずれかに記載の光学測定装置であって、
   前記反射面形成部材は、前記被測定物を支持して前記対向方向とは交差する方向に移動させることが可能な構成とされている、光学測定装置。

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